摘要：随着我国国民经济实力的提升，工程建筑行业得到了长足的发展，无论是其规模还是功能、形状等都有了不同程度的提升和进步，逐渐呈现出复杂性的特征。与此同时，建筑工程的施工过程所使用的工艺和方法也越来越多样化，危险性也随之不断增加。为了保证建筑的施工，加快工程建造速度，新技术应运而生，利用新技术可以对未进行的建筑工程进行提前模拟演练，发现其中存在的问题并及时解决，从而制定出更为科学合理的施工方案，保证工程建造过程顺利进行。基于此，本文将对工程建造领域中属于所使用的三维动画与虚拟现实技术的应用进行研究和分析，以期能够更好的促进虚拟现实技术的应用。
关键词：三维动画；虚拟现实技术；工程建造领域；应用与研究
随着建筑工程的发展和进步，工程在施工中的体系结构都发生了不同程度的改变，建筑设计和施工过程也越来越注重个性化的发展。伴随社会进步而出现的新结构和新材料的使用，使得建筑空间结构得到优化和提升，而建筑设计方案标准也随之变得更为严苛。因此，在复杂多变的建筑施工过程中使用三维动画和虚拟现实技术，不但可以优化完善建筑设计方案，而且还能有效保障整个工程建造过程的可行性和经济性，提升工程安全性和质量。
1 三维动画和虚拟现实技术概述
1.1三维动画和虚拟现实技术概念
三维动画就是在二维平面图形的基础上，加入立体元素，使得图像更为立体和具体，给人的感觉也更为真实。而虚拟现实技术它则是一种新型的综合性信息技术，它有效的融合了数字图像、计算机图形学、人工智能以及传感器等多种技术，简称为VR，是一种伴随多媒体技术发展而兴起的计算机新技术。它利用三维图形生成技术、多个传感交互技术以及高分辨率的显示技术等，创造并生成一个三维逼真的虚拟环境，为用户创造了一个实时反映实体对象变化的三位图形世界，用户可直观观察到实物的多种变化，通过模拟用户的视觉、听觉以及嗅觉等多种人类器官感知，使用户完全沉浸在这个虚拟境界中，通过语言或者手势等其他方式实时交互。
相比传统的二维技术，三维动画和虚拟现实技术的改进非同日而语，他们所创造的适人化的多维信息空间，帮助人们了解和探索微观世界中的相关事物的运动、变化规律，它以虚拟原型代替了原本的物理模型，拥有了可被观察、操作、装配以及拆卸等功能的三维数字模型，为人们提供了一个便利的模拟施工过程的平台，供其进行实验和研究。
1.2虚拟现实的系统构成
在计算机中应用三维动画和虚拟现实技术，即可形成一个虚拟现实系统。它的主要构成为五部分，分别为虚拟世界、虚拟现实软件、计算机以及其输入输出设备。虚拟世界就和现实世界一样，都可从不同角度连续观察，唯一不同的是它是虚拟的，不存在于现实生活中的，但除此之外，它和现实世界并无不同，它包括三维动画模型和其所呈现的环境的定义数据库，数值参数的存储间。虚拟现实软件则是赋予用户能够实时观察和参与虚拟现实世界能力的工具。输入设备是构造虚拟世界的主要设备，而输出设备是用户可直观接触虚拟世界的工具，比如显示器、头盔等一系列相关设备。
1.3虚拟现实系统特性
虚拟现实系统的特性为沉浸性、交互性以及构想性。其中沉浸性是用户可直接体验到的，是虚拟世界带给用户的第一感受真实感，使用户深陷虚拟世界中，给予其身临其境的感觉，无法正确分辨自己身处于现实世界还是虚拟世界中。而所谓的交互性则是用户在使用虚拟技术的时候，能够直接操作虚拟世界中的物体，获得直观感受，比如在虚拟世界中进行滑雪，你可直接操作滑雪板，在虚拟世界中的雪山上躲避岩石和动物，而在躲避的过程中，你能直接体会到那种危险的感觉。此外，用户也可通过三维交互设备感知虚拟世界，从中获得充足的信息反馈。最后构想性也可称其为拓展性，即用户在虚拟世界所创造的多维信息空间中，凭借自身感知及认知能力获取相关知识，并在该系统内想象创造不存在的场景，找寻相关解决对策的能力。
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2 三维动画和虚拟现实在工程建造领域中的应用
工程建造领域涉及内容非常广泛，小到勘察大到施工，其每一个环节都对工程质量有着致命的影响。在工程建造过程中，建筑施工是最为复杂的，它也可被称为一个大型的动态系统，包括建立模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、拆模以及后期养护等，它的主要特点可概括为：第一建筑工程的主体是定型的，但其生产建造却存在许多不确定的因素，是流动的，所以这就对建筑施工过程中的空间布置和时间排列要求极高，使其必须科学有序可循。第二建筑工程普遍有生产周期长、工序复杂且多、综合性强的特点，最重要的是其工作地点不固定，经常变化，且有因为地势的缘故，很多工序还需要在高空或者地下进行。第三点在建筑施工过程中，涉及人员的复杂，使得其配合交流也非常繁琐，过程建造过程的实现必定少不了不同专业和不同工种的人的合作，再结合不同的施工材料和机械设备的运作，这无疑又加大了施工现场和其操作的难度。三维动画和虚拟现实技术正是为了简化工程建造过程的复杂步骤，降低施工难度而产生的，利用该技术可以提前发现在实际施工中可能会出现的问题，及时解决这些隐患，因此其在工程建造领域中应用非常广泛。
2.1建筑工程施工方案设计优化与选择
建筑工程施工方案的选择在以往的工程建造过程中，主要依靠的是实际的施工经验，但随着社会的进步和人们审美需求的变化，现代建筑风格更偏向于个性化，但建筑一旦开始施工，就像覆水一样难以回收，所以这就使得建筑个性化的追求受到阻碍。但使用三维动画和虚拟现实技术却可以完美解决这个问题，因为虚拟技术可以仿真模拟建筑的施工过程，将施工方法和施工结果立体、直观的显示出来，便于设计人员在此基础上进行调整和优化，定量定比的完成设计方案，达到实现最优施工的目的。
2.2革新施工技术和引进新技术
虚拟现实技术在模拟施工现场的时候，不但可以促使设计人员发现其设计中存在的漏洞，而且还可以通过三维动画所呈现的立体画面激发起创新力，打破传统的施工过程，进行改革试验，大幅度缩短建筑新技术的引入期和推广期，便于解决新技术磨合过程中存在的问题，降低新技术、新工艺的使用风险。
2.3施工管理方面
因为虚拟实现技术可全方位立体的展现出整个施工过程，有利于管理人员提前发现施工中所存在的质量、安全等方面的隐患，从而可以及时的采取有效解决措施，防止风险发生。
2.4安全生产培训方面
三维动画和虚拟现实技术完整演绎了实际施工过程，使得操作人员提前了解和模拟练习了施工流程，相当于一个简单的模拟培训，有利于施工人员安全高效的完成建筑工程。
2.5便于交流
直观显示的模型图，便于业主、施工单位以及投资商的了解和交流，在发现问题后，还可实时订正，简化了设计人员重复修改设计稿的工作步骤，能够得到满意又直观的设计结果。
3 结语
综上所述，在工程建造领域中应用三维动画和虚拟现实技术，不但可以通过立体的三位图形对建筑施工过程进行实时且动态化的模拟展示，且还有利于相关技术人员全方位的了解和观察施工现场，发现其中存在的不合理之处和存在安全隐患的地方，进而改进设计使得建筑更为协调美观。在计算机技术发展日新月异的今天，相信三维动画和虚拟显示技术绝不仅限于此，而其应用范围也会随着能力的提升不断扩展，更好的为人服务。
参考文献
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[3] 王瑞芳.建筑设计虚拟现实技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2016.
[4] 张曰飞.虚拟现实技术在建筑施工中的作用[J].城市建设理论研究（电子版）,2013.
论文作者:李攀
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/2
标签：虚拟现实论文; 技术论文; 三维动画论文; 工程论文; 世界论文; 过程论文; 用户论文; 《工程管理前沿》2019年第07期论文;