基于虚拟现实技术的应急推演沙盘系统的设计和实现new

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1、基于虚拟现实技术的应急推演沙盘系统的设计和实现摘　要：应急模拟演习是为了测试对突发性事件的应急能力和素质。在应急模拟推演中运用先进的虚拟现实技术，可以更好地满足推演的数字化、三维立体化、交互等功能要求，使人产生身临其境的感觉。本文采用Torque3D为虚拟现实工具，设计并研发了一款应急推演沙盘系统。该系统充分发挥虚拟现实技术的3D、互动等特性，可以实现应急推演过程的场景编辑、事件接报、分析研判、决策标绘、演练执行和总结等功能。本文为虚拟现实技术应用到应急模拟演习方面的研究提供了一新途径。0　引言对于一些危险行业，如何确保在突发事件来临之时做到最小的损失，定期的执行应急

2、推演是行之有效的防患方式。而传统的应急推演又要耗费大量的人力、物力和财力。这种大量的投入使得应急推演活动不可能进行频繁性的演练。随着计算机和网络技术的不断发展，虚拟现实技术的产生为应急演练提供了一种全新的实践模式，通过将突发事件现场模拟到虚拟场景中去，人为地制造各种突发情况，组织参演人员进入突发事件中，参演人员可以在模拟生成突发事件环境中获得最真实的体验，其身临其境的沉浸感和自然友好的人机交互可以直观地刺激做出响应。通过这种虚拟的应急演练，这样可以大大降低突发事件推演的投入成本，提高了应急推演的训练时间，从而保证了人们面对突发事件时的应对技能和应对决策，提高对突发事件

3、的应对能力，并且可以打破空间和时间的限制，方便的组织各地人员对突发事件进行推演。虚拟现实技术被誉为仅次于互联网的改变世界未来的重要技术。虚拟现实技术以计算机图形学和网络技术为基础，以可视、直观、动态及网络化的方式，全方位、多角度展示突发事件所处的四周环境和各种附属设施，用其特有形象化展示功能、强大的交互性能和对现实的模拟功能，使得培训人员能够从不同的角度、不同的位置去面对应急事件，产生身临其境的奇妙体验。本文在此领域加以尝试，设计并实现了一个基于虚拟现实技术的应急推演沙盘系统。1　虚拟现实技术的概念、实现和工具1.1　虚拟现实技术的概念虚拟现实，英文名为Virtual

4、Reality，简称VR技术。是在20世纪80年代初由美国VPL公司创始人JaronLanier提出的。Reality的英文含义是现实世界或现实环境，Virtual英文表示为这个世界或环境是虚拟的，不真实的。有的也翻译为灵境技术。虚拟现实技术已经属于是第三代仿真技术。其综合了虚拟技术、计算机图像技术、网络技术的优势，通过整合这些技术，能够创建一个虚拟世界，并向使用者提供视觉、听觉、触觉、导航、漫游等身临其境的感受，使使用者可以在虚拟现实环境中的三维实体进行感知和交互，亲身体验在虚拟现实世界中的神秘和感受。虚拟现实技术可以分为桌面式虚拟现实技术模式、沉浸式虚拟现实技术模

5、式、分布式虚拟现实技术模式以及纯软件虚拟现实技术模式等多种类型。与实现效果相配置的硬件有三维立体眼镜、数据头盔、数据手套、虚拟现实反馈器等。根据展示的特性，通常将其分为四种主要展示实现，即全景图像展示实现、三维显示实现、立体声效展示实现和交互展示实现。虚拟现实技术的特性包括沉浸性（immersion）、交互性（interaction）和构想性（imagination）等，同时还具有强大的网络功能、具有多媒体功能、创建三维立体造型盒场景、具有动态交互、人工智能、智能感知等。1.2　虚拟现实技术的实现实现虚拟现实技术的工作主要包括四个部分。即数据收集、三维建模、场景构建、

6、交互技术等。1．数据收集包括收集相关的文字、地图、数据、图片、声音、视频、照片等等，这是虚拟现实技术的开始；2．三维建模是虚拟现实技术的基础，目前三维建模主要方法有两种：（1）采用几何模型的建模技术；（2）采用图像的建模技术。（3）采用几何模型和图像相结合的建模技术。3．场景构建就是对建好的成型的模型和其他内部设施和外部环境进行整合和优化。场景构建是虚拟现实技术的完善；4．交互技术是实现用户对虚拟物体的操作性。交互技术才是虚拟现实技术的关键和核心。交互技术的实现按照场景构造方式同样主要分为两种：（1）传统的基于几何建模的交互技术。（2）新兴的基于实景图像的交互技术。1

7、.3　虚拟现实技术的实现工具——Torque3D介绍Torque3D是一个由GarageGames.公司开发的游戏引擎。该引擎可以作为虚拟现实的实现技术，用Torque3D引擎可以创建复杂渲染系统，高速网络传输，实时编辑，脚本编辑系统等等并能节约开发时间。Troque3D框架是一个强大的C++游戏引擎和工具箱。其核心系统如下所示。Torque3DEngine：采用Torque3DEngine，开发人员根本不用接触底层C++代码就能开发一个虚拟场景，同时也可以通过调用底层C++代码来扩展引擎。如可以添加MYSQL函数或者整合Havork引擎。Torqu