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gavin70606
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沐沐沐牧

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随着现代社会的不断地发展进步,我国土木工程建设的发展步伐也不断加快, 为改善人们生活做出了极大的贡献。下面是由我整理的土木工程最新技术论文,谢谢你的阅读。

土木工程中的虚拟现实技术

摘 要:虚拟现实技术是一项集成性极高的高新信息技术,本文通过对VR技术的讨论 分析 了VR技术土木工程中的 应用 ,指出VR技术必将在土木工程中发挥越来越重要的作用。

关键词:虚拟现实技术 土木工程 可视化 计算

一、引言

随着我国 经济 的稳步增长和基础建设规模的加入,建设项目的规模越来越大、结构形式日益复杂,对土木工程学科 管理的 科学 性、精确性要求越来越高。实现土木工程的信息化、智能化、可视化和集成化成为土木 建筑工程项目管理 现代 化的要求和本领域的 研究 热点。虚拟现实技术(Virtual Reality, VR)是综合性与集成性极强的高新技术,在军事、 医学、设计、 艺术 、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用。涉及土木工程领域的各个学科,已显示出一定的实用性,技术潜力十分巨大,应用前景非常广阔[1]。

二、虚拟现实技术及其特点

虚拟现实技术,又称灵境技术,是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、 计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支,大大推进了计算机技术的 发展 。VR技术是把抽象、复杂的计算机数据空间转化为直观的、用户熟悉的事物。它的技术实质在于提供一种高级的人机接口。利用VR技术所产生的局部世界是人造和虚构的,并非是真实的,但当用户进入这一局部世界时,在感觉上与现实世界却是基本相同的。因此,虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状,给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。它以模拟方式为使用者创造了一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,使参与者可直接参与和探索虚拟对象所处 环境的作用和变化,仿佛置身于现实世界中。一个身临其境的虚拟环境系统是由包括计算机图形学、图象处理与模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语音处理与音像技术、 网络 技术、并行处理技术和高性能计算机系统等不同功能、不同层次的具有相当规模的子系统所构成的大型综合集成环境。所以,虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术。虚拟现实技术具备以下三个方面的特性。

1.沉浸性

虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理 心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像,使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。

2.交互性

虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎 自然 的交互,使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。使用者通过自身的 语言、身体运动或动作等自然技能,就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。

3.多感知性

由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。

三、虚拟现实技术在土木工程中的应用

1.虚拟现实技术在土木工程中的应用前景

在土木工程中,长期以来人们不得不用抽象的概念表示非常丰富的 内容 ,如用平面图、剖面图、立面图等平面图形成一些规定的符号来表示三维的立体建筑,用比较抽象的图形和精练的语言来描述复杂的场景,以传递大量的信息。但这一种信息处理与传递方式受到信息接受者所从事的 职业、知识结构及理解能力的 影响 ,交流起来非常困难。

VR技术的发展为我们克服这一困难提供了极其有效的手段。用虚拟现实既能表示真实的世界,也可以表示虚拟的世界。表示真实世界时,可以突破物理空间和时间的约束,做到能“超越现实”;在表示虚拟世界时,又能使其中的虚拟物体表示出三维逼真感,以达到身临其境的感受,最后形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互作用的三维信息空间”。VR技术为用户提供了一种新型的人机接口,它利用计算机生成交互式三维环境,不仅使参与者能够感受到景物或模型的逼真存在,并且对参与者的运动和操作做出实时准确的响应。

2.虚拟现实技术在土木工程中的 应用 领域

由于具有上述的优势特征,虚拟现实技术在土木工程中得到了广泛的应用,并且具有广阔的应用前景。现阶段,虚拟现实技术在土木工程中的应用主要有以下几个方面[2]。

(1)在虚拟施工过程和施工结构 计算 中的应用[3]

在实际工程施工中,复杂结构施工方案设计和施工结构计算是一个难度较大的 问题 ,前者难点关键就在于施工现场的结构构件及 机械设备间的空间关系的表达;后者在于施工结构在施工状态和荷载下的变形大于就位以后或结构成型以后。

基于虚拟现实的复杂结构施工方案设计是指利用虚拟现实技术,在虚拟的 环境中,建立周围场景、结构构件及机械设备等的三维CAD模型(虚拟模型),形成基于 计算机的具有一定功能的仿真系统,让系统中的模型具有动态性能,并对系统中的模型进行虚拟装配,根据虚拟装配的结果,在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。复杂结构施工涉及的因素较多,起重机的布置位置、高度,缆风绳着力点的选择,构件堆场的位置,起重机的开行路线,构件起吊路线等,都是施工方案设计必须考虑的问题。若对这些问题考虑得不够,则工程施工的进度、成本等都会受到 影响 ,甚至导致安全事故的发生。

建筑结构施工前往往要对施工方案进行受力状态复核。如在大跨空间结构施工中,不仅要考虑施工过程的安全性、可行性,还要考虑结构本身在施工过程中安全性、可靠性。某展览中心,钢结构屋盖支承在钢桅杆上,桅杆两端为锥形,与下部混凝土结构铰结。为了减小钢桁架的变形,更为了维持结构的稳定,在钢屋盖桅杆和混凝土之间,采用了一系列的斜拉索(前索、背索、稳定索)和撑杆,形成一个稳定的结构体系。在钢结构的施工中,不同的支撑方案、不同的拼接方案,在结构的不同部位会引起不同的效应,而随着连接杆件的安装,这些施工阶段的应力将残余在结构部位上,并影响到最终的结构受力安全性;并在结构就位过程中,有可能失稳和变形。这就需要进行施工过程的精确 分析 。用虚拟现实技术可以对不同的方案,在短时间内做大量的分析,从而保证施工方案最优化。

(2)在工程项目招标投标中的应用

建筑业是我国的支柱产业,建筑市场的过度竞争已是长期的事实。 现代 建筑工程项目的运作,业主处于绝对有利的地位。在有限的时间内,如何使业主和评标的专家很好地了解招投标文件的编制和被认可的程度直接关系到承包商有没有中标的机会。因此,承包商在注重投标文件的技术可行、报价合理的同时,也非常注重投标文件的包装。尤其是大型工程、国家重点工程和国际工程的招标投标,往往在项目企划阶段就已经开始这方面的运作[4]。

借助虚拟仿真系统,把不能预演的施工过程和 方法 表现出来,不仅节省了时间和建设投资,而且不用项目经理的现场答辩,方案的优劣就一目了然。这无疑大大增加了承包商中标的几率。

(3)在可视化计算领域的应用

可视化计算将是今后一个重要的 发展 方向。在科研中,人们会遇到大量数据,为从中得出有价值的 规律 和结论,需要对庞大的数据量进行认真分析。对 科学 计算取得的数据进行可视化加工或三维图形显示,可通过交互改变参数来观察计算结果的全貌及其变化,实现参数化及可视化计算,虚拟现实技术产生了飞跃式的发展。

在运用有限元法进行结构分析时,利用虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小,用不同颜色表示出不同的等力面;也可以任意变换角度,从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能,实时修改各种数据,以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化,概念更易于理解。把可视化计算技术应用于超大型复杂结构的设计、工程控制和结构分析中,将增强计算 软件的前后置处理能力。例如,在桥梁工程控制和结构分析的可视化计算中,倒退(拆)分析结构倒拆动态演示、结构理想施工线型显示、施工阶段主梁形心线的设计曲线和实测拟合曲线的显示、前进分桥结构拼装动态演示、施工预告图形显示、主梁内力图显示、危险截面应力分布图显示等等。更重要的是能借助图形或图像来进行实时动态地控制结构的重分析和获取施工控制数据,同时能实时动态演示和控制设计和施工的过程。

四、结语

虚拟现实技术在不断发展,专用于计算机图形和多媒体信息处理的高性能DSP芯片可使处理能力提高上百倍,三维图形算法和参数化建模算法等可使虚拟现实技术更加成熟。 目前 ,虚拟现实技术还有很多不完善的地方,尤其在土木工程的 研究 方面,我们应努力建设虚拟现实技术实验室,开发有价值的虚拟现实工程系统,使其在工程设计、施工、 管理和可视化计算等方面得到更广泛的应用。

参考 文献

[1] 张跃.[N]. 科技 日报.1997年6月23日.

[2] 沈金良.虚拟现实技术在工程设计中的应用[J].科技交流,2004,(3).

[3] 谢行浩.建筑工程系统仿真[M].北京:科学出版社,2001. 25- 37.

[4] 张金序.施工技术[J].多媒体技术在建筑工程投标中的应用.Vol. 31 No. 12. 24

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小妖乐乐10

目前,最新的研究成果包括:1. 人工智能:机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等。2. 医学:基因组学、分子生物学、药物研发、精准医疗等。3. 生物技术:基因编辑、蛋白质工程、细胞治疗等。4. 材料科学:纳米材料、智能材料、复合材料等。5. 环境科学:气候变化、污染控制、资源管理等。6. 能源科学:新能源开发、节能技术、可再生能源等。

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朶蕾咪灬

十大新兴科技

1、液体活检

液体活检技术的出现,标志着人类在攻克癌症的道路上又前进了一大步。与传统的组织活检相比,液体活检具备多项优势:首先,对于组织活检无法企及的部位,液体活检可以成为替代品。其次,组织活检只能反映出样品中的信息,而液体活检可以检测出患者的整体情况。此外,液体活检主要检测的是循环肿瘤DNA(ctDNA),它们通常会从肿瘤组织进入血管中。因此,与依靠症状和图像进行诊断相比,液体活检对癌细胞的定位更加迅速。

2、从空气中收集净水

此前,科学家已经能够从空气中收集净水,但现有的技术需要耗费大量电力,并且只有在湿度较高时才能实现。

而现在,情况正在发生改变。来自MIT和加州大学伯克利分校的研究团队通过一类新型多孔晶体——金属有机骨架(metal-organicframeworks),在空气湿度低至20%的环境下成功收集净水,且这一过程完全不需消耗能量。

此外,一家位于亚利桑那州的初创企业ZeroMassWater,通过离网型太阳能系统,每天可以生产2.5升水。

3、深度学习与机器视觉

在深度学习的帮助下(尤其是随着卷积神经网络的发展),计算机的图像识别能力开始超越人类。目前,机器视觉技术在自动驾驶、医学诊断、保险索赔的破损评估、水位监测、农业生产等领域具有广泛的应用前景。与其他深度学习结构相比,卷积神经网络在图像和语音识别方面能够给出更优的结果。这一模型也可以使用反向传播算法进行训练。相比较其他深度、前馈神经网络,卷积神经网络需要估计的参数更少,使之成为一种颇具吸引力的深度学习结构。

4、从阳光中收集液态燃料

我们能否模仿树叶的光合作用,让“仿生树叶”生成、储存能量?现在,这个问题的答案正呼之欲出。

哈佛大学的科学家找出一款新型钴-磷催化剂,利用太阳能,将水分子分解成氢气和氧气,随后这些氢将二氧化碳转化成有机物。在这样一个封闭系统中,燃烧释放的二氧化碳将重新被转化成燃料,而不是被排放到大气中。这项技术可能会给太阳能和风能行业带来革命性的影响。

5、人类细胞图谱计划

人类细胞图谱计划于2016年10月正式启动,这个国际合作项目旨在破译人类身体的密码,由陈-扎克伯格倡议支持。此项目希望确定:一是所有组织的不同细胞类型;二是各类细胞分别由哪些基因、蛋白和其他分子来控制;三是细胞的准确位置;四是细胞之间如何交流,在细胞发生改变后如何影响身体机能的……该计划最终将为个性化医疗提供有力的帮助。

6、精准农业

第四次工业革命为农民提供了一系列新的工具,这些工具能够在减少水和农药使用量的同时,提高作物的产量与质量。传感器、机器人、GPS、地图工具以及数据分析软件全部按照植物养护的需求量身定制。虽然对于全世界的大多数农民来说,距离利用无人机来实时监控植物的生长状态还相对较远,但现在已经有了一些相对简易的技术,例如悉尼大学的SalahSukkarieh已经在印度尼西亚使用了一套价格低廉的现代化监控系统,依靠太阳能及手机实现监控。

7、廉价的.氢能汽车催化剂

此项目的目的是开发一种零排放的氢燃料电池技术。目前使用的催化剂含有金属铂,价格高昂,因此项目暂时陷入瓶颈。但是,现在很多研究正在致力于减少对这种稀有而昂贵的金属的依赖,目前最新的研究已经能够做到不利用铂,甚至是完全不使用金属。例如,凯斯西储大学的科学家就研制出掺杂氮和磷的碳泡沫催化剂,其活性不亚于标准催化剂。

8、基因疫苗

基于基因的疫苗在很多方面优于现在的传统疫苗。基因疫苗能够快速生产,这对于应对突然暴发的疫情非常关键。

相比于在细胞培养物或SPF鸡蛋中生产的传统蛋白疫苗,基因疫苗制作起来也更简单、廉价。而且,通过这种方法制得的疫苗能够快速适应病原体突变。基因疫苗的终极目标是,科学家找出能够抵抗病原体的人群、纯化能够为人类提供保护的抗体,然后设计出基因序列,诱导人体细胞产生这种抗体。

9、可持续型社区

如能将绿色建筑理念一次性应用到大规模的建筑过程中,它将可能为能量、水资源的消耗带来一场革命。目前,加州大学伯克利分校的科学家正计划通过智能微电网,将本地产生的太阳能用于建筑的电力供应,这将减少一半的电力消耗,并将碳排放降至0。与此同时,他们还计划重新设计建筑的排水系统,从而实现厕所和下水道中水资源的就地循环利用,而雨水也将被收集利用,这些举措将会使饮用水的需求量下降70%。

10、量子计算机

量子计算机拥有无限的潜能,与之相对应的是极高的建造难度和高昂的花费。这也就不难解释,为什么小型量子计算机的运算能力仍未超越超级计算机。不过在2016年,IBM将量子计算机的发展推向了一个新高度,它们成为首家向公众提供量子计算机云服务的公司。这项技术为超过20篇等待发表的学术论文提供了实验平台。目前,全球超过50家企业正在努力让量子计算机成为现实,这其中既有大型企业,也有不少初创公司。这些进展让人们开始相信,量子时代正向我们走来。

新兴科技产业有哪些

新兴科技就是新兴产业科研技术。

新兴产业主要是指新一代信息技术、新能源、节能环保、生物、高端装备制造、新材料等新技术的发展而产生和发展起来的一系列不成熟的新兴行业部门。相对于成熟的传统产业,其技术特征是根本性,颠覆性,突破性。

一个不成熟的新兴行业往往能造就很多天才,一旦这个行业走向成熟,那天才不好容易诞生了,到时候想白手起家什么的,也困难了。

科技发展的好处

一,科技是会促进人的发展的。毕竟再先进的机器,都是人类发明创造的,要靠人来使用。而那些因为工具的产生而获得便利的人,如果因为依赖机器而放弃人的劳动本能,那他们会被社会淘汰,但这不意味着科技的发展会阻碍人的进步,因为任何事物有具有两面性,科技也是如此,它是一把双刃剑,如何使用全看我们自己,我们不可以因为个人因素,就否认科技给人类带的进步,因为人总是最高等的智慧生物,电脑在某些方面性能非常卓越,但电脑绝对不会比人脑聪明,因为无论怎样,机器是要人来发明的,它不会自己产生。

二,科技是第一生产力。如果没有科技的进步,哪会有今天人类物质文明和精神文明的高度发展,科技的进步关键在于创新。创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家发展的不竭动力,如果没有科技的进步,哪会有我们祖国的繁荣昌盛和稳定,科技的进步会大大促进人类的发展。

三,科技的发展会促进人的全面发展。因为科技的发展为人的全面发展创造了发展条件,人们能在科技发展的前提下,不断完善自我,使自身在各方面得到全面发展。所以,科技的发展会促进人的全面发展。

看一个问题的对与错、好与坏,都要看它存在的主流,比如说药品是可以治病的,有时是可以救命的,但它也会有副作用,你能说它不好吗?即使再好的东西也难免有副作用,因此,科技发展最终还是能促进人类全面进步的。

四,科技的发展是否促进人的全面发展,应当这样来衡量,一是看人的平均寿命是否延长,二是看人的思维方法是否进步,三是看人的综合体能和智能是否发展,四是看人类在把握自然世界发展的水平。

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lucifer487

目前,有关科学研究的最新成果有:1. 全球变暖:科学家们发现,全球变暖是由于人类活动导致的温室气体排放,这些温室气体会导致全球气温上升,从而导致全球气候变化。2. 生物多样性:科学家们发现,全球生物多样性正在迅速减少,这是由于人类活动,如森林砍伐、污染和全球变暖等

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