三维产品虚拟拆装
三维产品虚拟拆装[20191214194725]
摘 要
随着科技越来越发达，制造工艺也在不断进步，各种各样结构复杂功能强大的机器不断涌现。当这些结构复杂的产品交付到用户手中时，用户很难理解其结构和工作原理，这样会给用户造成许多不必要的麻烦。为了避免掉这些麻烦，我们需要找出一种合理的解决方法来帮助人们充分了解这些产品的内部构造和拆装过程。经过研究发现，利用三维虚拟技术可以很好的解决这个难题。三维虚拟技术的主旨是利用计算机创建出类似于真实世界的虚拟环境，在这种虚拟的环境中模拟出那些无法在现实条件下进行的试验，通过这些试验人们可以获得许多宝贵的数据。三维虚拟技术集仿真技术、计算机技术、传感与测量技术为一体。用三维虚拟的方式能够在PC端向用户全方位展示产品的构造和功能。围绕这个主题，我设计了一套针对汽车部件的拆卸和装配系统。首先，我们可以通过MAYA绘制出汽车模型，并且给模型添加拆卸和组装的动画，之后将制作好的模型导入UNITY 3D中，为其添加灯光、背景以及编辑相应的代码等等。通过UNITY 3D可以将这些完美地整合成一套系统，最后再将其导出为EXE文件，这些EXE文件就可以提供给用户使用。论文重点阐述了这套拆装系统的构造和运行原理，研发过程当中用到的开发软件以及系统运行后的状态。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:虚拟现实,仿真技术,装配系统
key words: virtual reality, simulation technology, assembly system目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 三维虚拟拆装 3
1.1 三维虚拟拆装的背景 3
1.2 三维虚拟拆装的定义 4
1.2.1 具体定义 4
1.2.2 三维虚拟拆装的特征 4
1.2.3 三维虚拟拆装的优势 5
1.3 三维虚拟技术的应用 5
1.3.1 应用领域与现状 5
1.3.2 三维虚拟拆装条件 9
1.3.3 三维虚拟拆装用户 10
第2章 开发工具 11
2.1 AUTODESK MAYA 11
2.1.1 MAYA的成长史 11
2.1.2 MAYA的应用领域 11
2.1.3 MAYA包含的模块 12
2.2 UNITY 3D 13
第3章 过程设计 15
3.1 场景及系统设计 15
3.2 基于MAYA的三维模型构建 16
3.3 为汽车添加动画 19
3.4 UNITY 3D中的摄像机 22
3.5 更改模型的材质 23
3.6 UNITY 3D中的动画系统 24
第4章 系统实现 26
4.1 测试 26
4.1.1 测试目标 26
4.1.2 遇到的问题及解决方法 26
4.2功能实现 26
4.3关键代码 27
4.3.1动画播放控制 27
4.3.2摄像机镜头角度的控制 30
第5章 总结与展望 32
5.1 设计总结 32
5.2 三维虚拟拆装的前景 32
致 谢 34
参考文献 35
附录 36
英文原文 36
中文翻译 42
第1章 三维虚拟拆装
1.1 三维虚拟拆装的背景
当今社会技术发展日新月异，虚拟现实技术、数字化建模技术和数字化信息技术等先进技术发展速度异常迅猛，现在的生产模式成本越来越低，效率越来越高，周期越来越短而且质量更加优异。在经过几十年的不断发展之后，产品研发手段和方法已经发生了很大改变，三维虚拟技术在我国各个领域都得到了广泛运用。采用三维设计虚拟仿真产品的方法可以在产品研发过程中提高产品的设计制造技术水平并且降低设计周期，大大提高设计效率，在减少人们的工作压力的同时还能提升产品质量。在演示产品结构拆卸与组装的过程中，用户可以清楚地了解到产品的构造、组成以及组装步骤，这样可以帮助用户更快地掌握产品的结构并且方便用户对产品进行维护与保养。用三维虚拟的方法还可以避免很多因为失误操作而导致的经济损失。
三维模拟仿真技术可以对三维模型进行交互演示、动画演示和虚拟拆装等操作，这些操作可以帮助人们对产品进行拆解、装配、调整和故障诊断，从而使用户快速掌握各种产品的基本结构，对这些结构的调整以及维护保养方法，这样就可以帮助用户提升对产品的操作能力。
通过三维虚拟拆装的方法来拆卸与组装汽车是一种性价比非常高的方法，总结一下这种方法有以下几个比较明显的特征：1、实时性：操作三维零部件的过程中，用户的操作能被系统迅速检测出来，模型以及其中包含的组件能够按照用户的想法运动组装。2、交互性：用户可以对汽车的零部件模型进行旋转、平移以及缩放等操作。3、科学性：汽车的组装与拆卸是以实际情况为基础的并且严格按照实际生产应用，系统的结构、原理和组装过程都是根据实际情况来模拟的。4、人性化：界面风格、交互方式和操作过程的设计非常人性化，软件的布局非常方便用户操作，界面布局可以根据用户的需求设计成相应的风格。[1]
现在的社会处于快速的发展当中，生产出来的工业产品也越来越复杂，想要仔细了解这样复杂的结构采用传统的方法是行不通的，只有通过三维虚拟技术才能帮助人们方便的了解这些工艺产品的结构，所以三维虚拟技术必然会成为一不可或缺的技术。但是到目前为止这项技术还不够完善，我相信在今后的日子里这项技术必然会更加成熟。
效益预测：
1.便于对工业产品结构分析，使人们对工业产品的结构、原理了解起来更加容易，维修保养起来也更方便；
2.降低成本，提高效率；
3.减少干扰，提高安全性；
1.2 三维虚拟拆装的定义
1.2.1 具体定义
最早出现于上世纪九十年代后期的三维虚拟拆装技术在制造业中代表了一种全新的体系和模式。因为三维虚拟拆装技术可以在产品设计与装配过程中实现传统方法难以实现的动态性能，所以三维虚拟拆装技术引起了人们的普遍重视。不仅如此，在随后的日子里三维虚拟拆装技术的发展速度还非常迅速。三维虚拟拆装技术已经广泛运用到船舶、汽车、兵器、航空航天、电子等行业。
三维虚拟拆装技术是将传统模式中对实物的操作以虚拟仿真的形式进行表达而衍生出来的一种技术。在三维数字化实体模型的基础上，利用现代计算机信息技术和人工智能技术再加上对虚拟仿真技术等人机交互手段的利用，人们实现了对产品的设计装配过程的规划与仿真[2]。
1.2.2 三维虚拟拆装的特征
1.基于计算机软件的设计开发。
2.能够虚拟各种各样复杂的工艺产品并对其进行模拟。
3.良好的可重复操作性。
4.拆分装配不仅针对整个模型，还可以针对各个零部件。
5.成本非常低廉。
6.对模型操作的准确可控性强。
7.可以实现对零部件模型进行平移、旋转以及缩放等复杂操作。
8.在操作三维零部件过程中，用户的动作能被系统立即检测出来而且系统会立即做出响应，零部件会按用户的意图快速的完成相应的动作。9.系统结构、原理和组装过程并非凭空臆想，它们都是以实际的工业产品系统、应用背景及其技术条件为基础的，而且严格按照实际生产应用来模拟实现，所以可靠性非常高。
10.设计可以针对用户的操作习惯来实现，非常人性化，便于操作。
1.2.3 三维虚拟拆装的优势
1.三维虚拟拆装技术可以对结构特殊、材料特性复杂的产品进行全尺寸的模拟试验，另外三维仿真技术还能够根据用户需求很方便地修改一些参数。用户还可以利用三维虚拟拆装技术任意变换产品的视角，从任意角度去观察模型，这样就使用户对产品的认识更加直观、形象，易于用户了解产品结构、原理等。
2.利用三维虚拟技术用户可以把类似于地下管线等用眼睛难以看到的东西用电脑虚拟出来，而且管线的长度位置及施工流程等也可以通过三维动画展示在用户面前，这样用户就能清晰地看见一些不能被形象的表现出来的事物和眼睛看不到的东西，使一些不可能的情况变为可能。
3.三维模拟技术可以帮助人们精确地了解到工程施工的内部情况，这样工程师就可以很方便的了解到施工的具体情况，工作人员就不用花费大量的力气去盲目摸索。
4.三维虚拟技术还可以对自然灾害进行模拟，这种模拟可以帮助人们在遭遇洪水、地震等自然灾害时及时疏散并且提高救援效率。
5.三维虚拟技术可以对施工的全过程进行虚拟，施工进程中的质量、安全等方面存在的隐患可以被提前发现，这样工人就可以提前采取安全措施，提高施工的安全性和效率。
1.3 三维虚拟技术的应用
1.3.1 应用领域与现状
三维虚拟技术应用的典型范例之一是波音777客机的研发，通过合理利用三维虚拟技术，整个研制过程的研发周期缩短了将近40%，不仅如此装配过程中的返工量还减少了将近50%。现在，三维虚拟技术在铁道系统仿真、城市交通仿真、消防演练、环境熟悉、虚拟事故等领域都有着广泛运用。还有其他一些领域也有涉及例如：在军事领域中经常用到数字沙盘来模拟战场上的情况；在设计领域人们常用三维虚拟技术设计展示效果；在CG行业互动广告、三维产品展示等也需要用到三维虚拟技术，在工业中设备管理、工控仿真、高危生产等也要用到三维虚拟技术；在娱乐行业，三维虚拟技术被应用到三维PC游戏等方面；在地理探测中，气候、植被、水利虚拟等也涉及三维虚拟技术；在教育行业，三维虚拟技术在物理、化学课件和立体几何教学等方面有着重要运用。
1.在工程结构分析中的应用：当物体结构形式不一般，或者拥有复杂的荷载和材料特性时，物体的受力能力往往需要通过模型试验来测定，但是模型试验由于受到许多硬性条件的束缚和限制，人们只能做一些小比例的模型试验，实际情况难以被完全反映。想要进行全尺寸的试验，就需要运用三维虚拟技术，不仅如此，在模拟的过程当中操作人员还可以很方便地修改一些参数。所以，当遇到结构复杂的情况难以进行直接试验时，虚拟仿真技术的优越性就被淋漓尽致的展现出来了。在描绘结构应力的结果时内力图和等力线这两种形式往往被人们采用，这样三维物体中各点力的大小就可以利用仿真与虚拟现实技术模拟出来[3]。在标注时人们可以利用颜色的深浅等手段，不同的等力面用不同的颜色标注；用户也可以任意变换角度，从任意点去观察，这样用户的思维就可以更加形象化，而且更容易理解其概念[4]。图1.1是一个在海面上的模拟工程。
图1.1用三维虚拟技术在海面上模拟的施工平台
2.在虚拟施工过程中的应用：建筑的施工是一项复杂而又大型的动态系统，在通常情况下它包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序，而且这些工序中涉及的因素非常多，他们之间的关系也非常复杂，直接影响着混凝土的浇筑进程，只要其中一道工序出错往往就会造成整个工程的崩坏。现在的三维虚拟技术只是被运用于施工的进度计划，还并没有被运用于施工过程，只有合适的施工模型被建立，才能通过三维虚拟的方法去发现实际施工中存在或可能存在的问题。除此之外，三维虚拟技术在结构工程领域内还可以被应用在建筑物的空气流场构建、建筑系统工程管理、建筑信息管理和空气品质分析等方面。图1.2是一个虚拟的桥梁工程[5]。
图1.2用三维虚拟技术模拟的一个桥梁工程场景
3.在自然灾害中的应用：三维虚拟技术可以用来模拟火山爆发、地震、台风、泥石流等自然灾害发生时的情况。当发生重大自然灾害时人们往往会惊慌失措，来不及反应，并且救灾人员也无法在平时得到真实情况下的模拟训练，这些是导致灾害发生时人员大量伤亡的主要因素。但是当三维虚拟技术被用来模拟这些灾害时，人们就可以提前了解到灾害发生时的情况，而且救灾人员也可以在虚拟环境下训练救生技巧，这样就可以避免很多无辜生命的牺牲。图1.3是一个怒江的模拟全景。
图1.3三维虚拟环境下的一个怒江全景
4.在土木工程中的应用：在土木工程中，抽象的图形和精练的语言往往被大量应用来描述一些复杂的场景，这样就可以传递出大量的有关这些场景的信息。但是这种信息处理方式往往受到信息接受者的知识结构、从事的职业以及理解能力的影响，交流起来不是很方便[6]。当三维虚拟技术出现时这些困难被一一攻破，人们可以运用极其有效的手段来模拟场景从而达到交流传递信息的效果，这种方法形象生动，具有更强的普遍性。图1.4是一个虚拟的施工场景。
图1.4三维虚拟技术模拟的一个施工场景
5.在岩土工程中的应用：岩土工程一般都在地下施工，直接观察对于人们来说往往不是很方便。通过利用三维虚拟技术人们就可以了解到岩土的内部构造，这样工程师就可以得到一系列关于岩体本身的力学性能、岩体夹层界面的强度条件以及力学特性等数据，这具有非常大的实用价值。图1.5是一个三维虚拟的三维岩土层结构，在这个系统中可以分析出有关岩土层的一些科学数据[7]。
图1.5三维虚拟技术模拟出的岩土层结构
6.在防灾工程中的应用：三维虚拟技术在这一领域的应用具有非常不一般的意义，因为以现在的技术人们几乎不可能实现灾害的原型重复实验。通过三维虚拟技术人们可以针对抗灾、防灾进行三维模拟，这样就可以提前制定灾害发生时的人员疏散计划。图1.6是一个灾害虚拟系统[8]。
摘 要
随着科技越来越发达，制造工艺也在不断进步，各种各样结构复杂功能强大的机器不断涌现。当这些结构复杂的产品交付到用户手中时，用户很难理解其结构和工作原理，这样会给用户造成许多不必要的麻烦。为了避免掉这些麻烦，我们需要找出一种合理的解决方法来帮助人们充分了解这些产品的内部构造和拆装过程。经过研究发现，利用三维虚拟技术可以很好的解决这个难题。三维虚拟技术的主旨是利用计算机创建出类似于真实世界的虚拟环境，在这种虚拟的环境中模拟出那些无法在现实条件下进行的试验，通过这些试验人们可以获得许多宝贵的数据。三维虚拟技术集仿真技术、计算机技术、传感与测量技术为一体。用三维虚拟的方式能够在PC端向用户全方位展示产品的构造和功能。围绕这个主题，我设计了一套针对汽车部件的拆卸和装配系统。首先，我们可以通过MAYA绘制出汽车模型，并且给模型添加拆卸和组装的动画，之后将制作好的模型导入UNITY 3D中，为其添加灯光、背景以及编辑相应的代码等等。通过UNITY 3D可以将这些完美地整合成一套系统，最后再将其导出为EXE文件，这些EXE文件就可以提供给用户使用。论文重点阐述了这套拆装系统的构造和运行原理，研发过程当中用到的开发软件以及系统运行后的状态。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:虚拟现实,仿真技术,装配系统
key words: virtual reality, simulation technology, assembly system目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 三维虚拟拆装 3
1.1 三维虚拟拆装的背景 3
1.2 三维虚拟拆装的定义 4
1.2.1 具体定义 4
1.2.2 三维虚拟拆装的特征 4
1.2.3 三维虚拟拆装的优势 5
1.3 三维虚拟技术的应用 5
1.3.1 应用领域与现状 5
1.3.2 三维虚拟拆装条件 9
1.3.3 三维虚拟拆装用户 10
第2章 开发工具 11
2.1 AUTODESK MAYA 11
2.1.1 MAYA的成长史 11
2.1.2 MAYA的应用领域 11
2.1.3 MAYA包含的模块 12
2.2 UNITY 3D 13
第3章 过程设计 15
3.1 场景及系统设计 15
3.2 基于MAYA的三维模型构建 16
3.3 为汽车添加动画 19
3.4 UNITY 3D中的摄像机 22
3.5 更改模型的材质 23
3.6 UNITY 3D中的动画系统 24
第4章 系统实现 26
4.1 测试 26
4.1.1 测试目标 26
4.1.2 遇到的问题及解决方法 26
4.2功能实现 26
4.3关键代码 27
4.3.1动画播放控制 27
4.3.2摄像机镜头角度的控制 30
第5章 总结与展望 32
5.1 设计总结 32
5.2 三维虚拟拆装的前景 32
致 谢 34
参考文献 35
附录 36
英文原文 36
中文翻译 42
第1章 三维虚拟拆装
1.1 三维虚拟拆装的背景
当今社会技术发展日新月异，虚拟现实技术、数字化建模技术和数字化信息技术等先进技术发展速度异常迅猛，现在的生产模式成本越来越低，效率越来越高，周期越来越短而且质量更加优异。在经过几十年的不断发展之后，产品研发手段和方法已经发生了很大改变，三维虚拟技术在我国各个领域都得到了广泛运用。采用三维设计虚拟仿真产品的方法可以在产品研发过程中提高产品的设计制造技术水平并且降低设计周期，大大提高设计效率，在减少人们的工作压力的同时还能提升产品质量。在演示产品结构拆卸与组装的过程中，用户可以清楚地了解到产品的构造、组成以及组装步骤，这样可以帮助用户更快地掌握产品的结构并且方便用户对产品进行维护与保养。用三维虚拟的方法还可以避免很多因为失误操作而导致的经济损失。
三维模拟仿真技术可以对三维模型进行交互演示、动画演示和虚拟拆装等操作，这些操作可以帮助人们对产品进行拆解、装配、调整和故障诊断，从而使用户快速掌握各种产品的基本结构，对这些结构的调整以及维护保养方法，这样就可以帮助用户提升对产品的操作能力。
通过三维虚拟拆装的方法来拆卸与组装汽车是一种性价比非常高的方法，总结一下这种方法有以下几个比较明显的特征：1、实时性：操作三维零部件的过程中，用户的操作能被系统迅速检测出来，模型以及其中包含的组件能够按照用户的想法运动组装。2、交互性：用户可以对汽车的零部件模型进行旋转、平移以及缩放等操作。3、科学性：汽车的组装与拆卸是以实际情况为基础的并且严格按照实际生产应用，系统的结构、原理和组装过程都是根据实际情况来模拟的。4、人性化：界面风格、交互方式和操作过程的设计非常人性化，软件的布局非常方便用户操作，界面布局可以根据用户的需求设计成相应的风格。[1]
现在的社会处于快速的发展当中，生产出来的工业产品也越来越复杂，想要仔细了解这样复杂的结构采用传统的方法是行不通的，只有通过三维虚拟技术才能帮助人们方便的了解这些工艺产品的结构，所以三维虚拟技术必然会成为一不可或缺的技术。但是到目前为止这项技术还不够完善，我相信在今后的日子里这项技术必然会更加成熟。
效益预测：
1.便于对工业产品结构分析，使人们对工业产品的结构、原理了解起来更加容易，维修保养起来也更方便；
2.降低成本，提高效率；
3.减少干扰，提高安全性；
1.2 三维虚拟拆装的定义
1.2.1 具体定义
最早出现于上世纪九十年代后期的三维虚拟拆装技术在制造业中代表了一种全新的体系和模式。因为三维虚拟拆装技术可以在产品设计与装配过程中实现传统方法难以实现的动态性能，所以三维虚拟拆装技术引起了人们的普遍重视。不仅如此，在随后的日子里三维虚拟拆装技术的发展速度还非常迅速。三维虚拟拆装技术已经广泛运用到船舶、汽车、兵器、航空航天、电子等行业。
三维虚拟拆装技术是将传统模式中对实物的操作以虚拟仿真的形式进行表达而衍生出来的一种技术。在三维数字化实体模型的基础上，利用现代计算机信息技术和人工智能技术再加上对虚拟仿真技术等人机交互手段的利用，人们实现了对产品的设计装配过程的规划与仿真[2]。
1.2.2 三维虚拟拆装的特征
1.基于计算机软件的设计开发。
2.能够虚拟各种各样复杂的工艺产品并对其进行模拟。
3.良好的可重复操作性。
4.拆分装配不仅针对整个模型，还可以针对各个零部件。
5.成本非常低廉。
6.对模型操作的准确可控性强。
7.可以实现对零部件模型进行平移、旋转以及缩放等复杂操作。
8.在操作三维零部件过程中，用户的动作能被系统立即检测出来而且系统会立即做出响应，零部件会按用户的意图快速的完成相应的动作。9.系统结构、原理和组装过程并非凭空臆想，它们都是以实际的工业产品系统、应用背景及其技术条件为基础的，而且严格按照实际生产应用来模拟实现，所以可靠性非常高。
10.设计可以针对用户的操作习惯来实现，非常人性化，便于操作。
1.2.3 三维虚拟拆装的优势
1.三维虚拟拆装技术可以对结构特殊、材料特性复杂的产品进行全尺寸的模拟试验，另外三维仿真技术还能够根据用户需求很方便地修改一些参数。用户还可以利用三维虚拟拆装技术任意变换产品的视角，从任意角度去观察模型，这样就使用户对产品的认识更加直观、形象，易于用户了解产品结构、原理等。
2.利用三维虚拟技术用户可以把类似于地下管线等用眼睛难以看到的东西用电脑虚拟出来，而且管线的长度位置及施工流程等也可以通过三维动画展示在用户面前，这样用户就能清晰地看见一些不能被形象的表现出来的事物和眼睛看不到的东西，使一些不可能的情况变为可能。
3.三维模拟技术可以帮助人们精确地了解到工程施工的内部情况，这样工程师就可以很方便的了解到施工的具体情况，工作人员就不用花费大量的力气去盲目摸索。
4.三维虚拟技术还可以对自然灾害进行模拟，这种模拟可以帮助人们在遭遇洪水、地震等自然灾害时及时疏散并且提高救援效率。
5.三维虚拟技术可以对施工的全过程进行虚拟，施工进程中的质量、安全等方面存在的隐患可以被提前发现，这样工人就可以提前采取安全措施，提高施工的安全性和效率。
1.3 三维虚拟技术的应用
1.3.1 应用领域与现状
三维虚拟技术应用的典型范例之一是波音777客机的研发，通过合理利用三维虚拟技术，整个研制过程的研发周期缩短了将近40%，不仅如此装配过程中的返工量还减少了将近50%。现在，三维虚拟技术在铁道系统仿真、城市交通仿真、消防演练、环境熟悉、虚拟事故等领域都有着广泛运用。还有其他一些领域也有涉及例如：在军事领域中经常用到数字沙盘来模拟战场上的情况；在设计领域人们常用三维虚拟技术设计展示效果；在CG行业互动广告、三维产品展示等也需要用到三维虚拟技术，在工业中设备管理、工控仿真、高危生产等也要用到三维虚拟技术；在娱乐行业，三维虚拟技术被应用到三维PC游戏等方面；在地理探测中，气候、植被、水利虚拟等也涉及三维虚拟技术；在教育行业，三维虚拟技术在物理、化学课件和立体几何教学等方面有着重要运用。
1.在工程结构分析中的应用：当物体结构形式不一般，或者拥有复杂的荷载和材料特性时，物体的受力能力往往需要通过模型试验来测定，但是模型试验由于受到许多硬性条件的束缚和限制，人们只能做一些小比例的模型试验，实际情况难以被完全反映。想要进行全尺寸的试验，就需要运用三维虚拟技术，不仅如此，在模拟的过程当中操作人员还可以很方便地修改一些参数。所以，当遇到结构复杂的情况难以进行直接试验时，虚拟仿真技术的优越性就被淋漓尽致的展现出来了。在描绘结构应力的结果时内力图和等力线这两种形式往往被人们采用，这样三维物体中各点力的大小就可以利用仿真与虚拟现实技术模拟出来[3]。在标注时人们可以利用颜色的深浅等手段，不同的等力面用不同的颜色标注；用户也可以任意变换角度，从任意点去观察，这样用户的思维就可以更加形象化，而且更容易理解其概念[4]。图1.1是一个在海面上的模拟工程。
图1.1用三维虚拟技术在海面上模拟的施工平台
2.在虚拟施工过程中的应用：建筑的施工是一项复杂而又大型的动态系统，在通常情况下它包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序，而且这些工序中涉及的因素非常多，他们之间的关系也非常复杂，直接影响着混凝土的浇筑进程，只要其中一道工序出错往往就会造成整个工程的崩坏。现在的三维虚拟技术只是被运用于施工的进度计划，还并没有被运用于施工过程，只有合适的施工模型被建立，才能通过三维虚拟的方法去发现实际施工中存在或可能存在的问题。除此之外，三维虚拟技术在结构工程领域内还可以被应用在建筑物的空气流场构建、建筑系统工程管理、建筑信息管理和空气品质分析等方面。图1.2是一个虚拟的桥梁工程[5]。
图1.2用三维虚拟技术模拟的一个桥梁工程场景
3.在自然灾害中的应用：三维虚拟技术可以用来模拟火山爆发、地震、台风、泥石流等自然灾害发生时的情况。当发生重大自然灾害时人们往往会惊慌失措，来不及反应，并且救灾人员也无法在平时得到真实情况下的模拟训练，这些是导致灾害发生时人员大量伤亡的主要因素。但是当三维虚拟技术被用来模拟这些灾害时，人们就可以提前了解到灾害发生时的情况，而且救灾人员也可以在虚拟环境下训练救生技巧，这样就可以避免很多无辜生命的牺牲。图1.3是一个怒江的模拟全景。
图1.3三维虚拟环境下的一个怒江全景
4.在土木工程中的应用：在土木工程中，抽象的图形和精练的语言往往被大量应用来描述一些复杂的场景，这样就可以传递出大量的有关这些场景的信息。但是这种信息处理方式往往受到信息接受者的知识结构、从事的职业以及理解能力的影响，交流起来不是很方便[6]。当三维虚拟技术出现时这些困难被一一攻破，人们可以运用极其有效的手段来模拟场景从而达到交流传递信息的效果，这种方法形象生动，具有更强的普遍性。图1.4是一个虚拟的施工场景。
图1.4三维虚拟技术模拟的一个施工场景
5.在岩土工程中的应用：岩土工程一般都在地下施工，直接观察对于人们来说往往不是很方便。通过利用三维虚拟技术人们就可以了解到岩土的内部构造，这样工程师就可以得到一系列关于岩体本身的力学性能、岩体夹层界面的强度条件以及力学特性等数据，这具有非常大的实用价值。图1.5是一个三维虚拟的三维岩土层结构，在这个系统中可以分析出有关岩土层的一些科学数据[7]。
图1.5三维虚拟技术模拟出的岩土层结构
6.在防灾工程中的应用：三维虚拟技术在这一领域的应用具有非常不一般的意义，因为以现在的技术人们几乎不可能实现灾害的原型重复实验。通过三维虚拟技术人们可以针对抗灾、防灾进行三维模拟，这样就可以提前制定灾害发生时的人员疏散计划。图1.6是一个灾害虚拟系统[8]。
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