3D數字仿真技術對城市服務的應用研究

摘 要：隨著計算機的發(fā)展，3D數字仿真技術也取得了突飛猛進的進步，目前3D數字仿真技術在城市服務中的應用越來越廣泛。文章主要對3D數字仿真技術的特點以及發(fā)展狀況方面進行分析，并具體分析其當前在一些城市建設領域以及工業(yè)產品領域的應用情況。雖然3D數字仿真技術當前的應用領域很多，但是該技術領域依然存在一些還未攻克的技術難點。作為下一世紀重要技術競爭點，3D數字仿真技術需要給予更多的重視。

關鍵詞：3D數字仿真技術；城市服務；應用

1 概述

3D數字仿真技術主要是通過計算機技術，為用戶創(chuàng)造一個逼真的虛擬環(huán)境，既可以是對現實環(huán)境的虛擬，也可以是對一些想象的物體的虛擬。目前在城市建設以及工業(yè)產品等領域中的發(fā)展比較廣泛。本文主要通過分析3D數字仿真技術的發(fā)展情況，探討其在當前的城市服務中的應用情況。

2 3D數字仿真技術概述

2.1 3D數字仿真技術概念及特點

3D（三維）數字仿真，一般也稱虛擬仿真，主要是通過計算機技術生成一個無限逼近現實的虛擬環(huán)境，該環(huán)境中存在視、聽、觸、味等多種感知，用戶則通過各種傳感器設備接收自身自然反應的行為、活動，從而實現與虛擬世界中的個體產生聯(lián)系的一種技術。

3D數字仿真技術一般具備三個特點：（1）沉浸感。由于3D數字仿真技術創(chuàng)造出了一個虛擬的現實世界，單從視覺效果上來看，用戶很容易產生一種置身于這種虛擬環(huán)境的感受。（2）多感知性。雖然目前的3D數字仿真技術能夠實現的感知只有視覺、聽覺發(fā)展的比較成熟。但是理想狀態(tài)下，3D數字仿真技術還應該具備味覺、嗅覺以及觸覺等在現實生活中存在的多種人類感知行為，為人類營造一個真正逼近現實的虛擬環(huán)境。（3）交互性。所謂交互性是指用戶可與虛擬環(huán)境中的實體進行交流、操作等行為，而且通過這些行為可以得到實時的反饋。

2.2 3D數字仿真技術發(fā)展

進入21世紀以來，隨著計算機技術的大量普及，3D數字仿真技術也隨之進入了快速的發(fā)展時期。而美國作為該技術的發(fā)源地，目前在該技術領域依然處于世界領先地位，于2007年率先提出六方沉浸體驗虛擬現實系統(tǒng)，并期望達到1億像素的顯示效果。然而目前最大的虛擬現實系統(tǒng)中能夠提供的像素僅為4300萬，且只有五方沉浸體驗效果。因此，這項技術被美國業(yè)界認為是下一世紀重要競爭技術，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有對應的大型研發(fā)中心。我國雖然起步較晚，但是許多高校、企業(yè)也都在積極研制3D數字仿真技術，目前也都取得了十分顯著的進步。

3 3D數字仿真技術提供的城市服務探究

3.1 城市建設領域

隨著房地產行業(yè)的競爭越來越激烈，房地產廠商主要宣傳的要點包括：地理位置、社區(qū)規(guī)劃、戶型設計等。然而目前對于戶型的空間設計等方面發(fā)展已經很難再有革命性的突破，一些廠商的宣傳手段還僅限于條幅、實物模型等。但是隨著社會的發(fā)展，人們希望能夠更加直觀、快捷、方便地看到整個樓盤的詳細信息。傳統(tǒng)的手段是無法滿足這些需求的，而3D數字仿真技術，這一專注于營造仿真環(huán)境的技術就得到了廣泛的應用。房地產廠商通過制作一些建筑動畫，直觀地展現小區(qū)虛擬場景、樓盤樣式、以及三維虛擬樣板房等。通過使用這些3D動畫作為宣傳手段，能夠讓居民非常直觀的體驗、感受到住房的樣子，因此取得了非常好的宣傳效果。

3.2 工業(yè)領域

現如今，隨著經濟的快速發(fā)展，人們的生活也因為各種工業(yè)產品的快速發(fā)展而變得非常方便。像汽車、醫(yī)療器械等一些與人們生活息息相關的工業(yè)產品，一般在最終上市之前都會進行嚴格的檢驗。之前由于技術水平有限，只有等到產品研發(fā)出來之后才能進行相關的檢驗，一旦產品出現問題勢必造成大量資源的浪費。

隨著3D數字仿真技術的產生，技術人員可將設計出來的產品進行虛擬實驗，既可以將設計出來的產品整體、空間構造都非常詳細地展現出來，而且還可以通過虛擬現實技術，在虛擬的環(huán)境中對，對這些產品進行安全、事故模擬實驗。像汽車行業(yè)，一般會利用3D數字仿真技術進行車輛撞擊事故模擬；在煤礦產業(yè)，一般利用3D數字仿真技術進行安全生產實驗，確定最終的安全挖掘方案等。

3.3 事故模擬

傳統(tǒng)的事故分析都是通過事故現場照片或者是現場遺留下來痕跡等來進行相關的判斷，但是這種缺乏動態(tài)模擬過程的分析方式缺乏直觀性。而事故一旦發(fā)生，通常會伴隨著賠償、處罰等后續(xù)事件，如果能夠完全還原當時的情景，有助于相關負責人十分方便、快捷、準確的處理相關事故。目前已經開展的研究內容包括：橋梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤礦事故分析等。其中交通事故分析發(fā)展相對的較為成熟，而且現在已經有很多交通管理部門引進這些技術，對交通事故進行模擬還原，從而對發(fā)生當事人進行相關責任判斷。

3.4 施工演示

目前國家各項基礎設施建設正在如火如荼的進行中，面對這些大型的工程項目，以前只能通過工程圖紙或簡單的模型等形式進行展示。對于缺乏足夠的空間想象能力或者項目新手來說，很難去想象到整個工程中每個實物的具體樣式，而3D數字仿真技術大到整體效果，小到部件的構造等，可以非常逼真的展示工程項目實景。不僅方便進行施工演示，而且在進行工程匯報時，也可以非常具體的展示當前的具體施工狀況，以及與完整項目之間的差距等。

4 結束語

3D數字仿真技術，隨著計算機技術的快速發(fā)展，正處在高速發(fā)展的階段，而且正在以其獨特的方式改善人們的生活、學習和工作方式。除上述提到的一些應用領域之外，3D數字仿真技術還有許多其它的應用領域，而且隨著5D時代的到來，還會產生更多的現在還無法想象的應用領域。但同時還應該意識到，由于一些技術難點，比如說在虛擬空間中實現嗅覺、味覺等技術，目前還沒有攻克，3D數字仿真技術未來的發(fā)展道路還有很長。

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作者簡介：陽君杰（1986，4-），性別：男，籍貫：湖南省衡陽，學歷：本科，現有職稱：講師，研究方向：數字媒體藝術。