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（1）实验课程的实验内容比较陈旧，缺乏创新性和时代性，实验课程与实际需求相脱节，限制了学生实践能力和创新能力的养成。现有实验教学多采用由教师讲授相关理论知识，然后由学生验证知识的先理论后实践的教学方法。这种教学方法缺乏对学生综合能力和创新能力的锻炼，很难激发学生的学习兴趣。
（2）农业物联网专业的教学不但要求教师具备专业相关理论和知识，而且要求教师具备较强的实践动手能力，特别是对传感器部件、通信部件和射频部件等焊接、控制和使用。可是现有高校师资队伍中从事实验教学的教师人员稀少，从事实验的教师更是缺少参加培训和国内外深造访学的机会。因此，师资力量薄弱严重影响了实验教学的开展。
（3）在课程的考核中对实践动手能力未制定统一的考核标准，仅仅单方面考查学生的理论知识掌握情况，上述教学安排和考核制度使学生普遍认为学习理论知识要远比实践动手能力的培养更加重要，对实验教学给予的重视程度严重不足。
虽然有些高校尝试用一些教学课件，比如图片、动画、影像资料等，但与实际项目联系不密切，学习效果不理想，很难达到提高实际动手能力的目的。
利用虚拟现实技术，建设以农业物联网项目为载体的虚拟项目环境，可以改变传统的教学方法和教学模式，有效解决农业物联网专业在教学中存在的一些难题。
2.虚拟现实技术在农业物联网专业教学中的应用
通过对学习者的特征分析，我们设计了“基于VR”的教学模式，让学习者通过虚拟现实技术真实模拟农业物联网所应用的传感器及控制系统、传输系统、应用系统，在虚拟的农业物联网场景中，通过学习者的探究，全方位了解这一新兴行业，更好地掌握农业物联网相关的知识。
（1）自主学习：学生根据教师布置的任务，参考教材和网络，进行自主学习。
（2）课堂教学：教师根据学生自主学习的效果，分析教学内容，明确教学目标和实验任务。
（3）知识学习：学生利用虚拟现实系统学习各种知识。主要有两个方面的应用：一是再现在课堂上无法观察到的农业生产基地或事物的变化过程，为学生提供生动、逼真的感性学习材料，帮助学生解决学习中的知识难点。例如，在学习传感器的知识时，通过虚拟现实系统，将学生带到农业智能大棚里，监控大棚内的温度、湿度、光照和土壤湿度、土壤温度、浓度等影响农作物生长的环境参数，通过信息化无线传输网络把数据传输到系统进行智能化分析，同时利用虚拟现实技术控制大棚内的水阀、加热、补湿、滴灌、喷灌、补光等设备；另一个应用是使抽象的概念、理论直观化、形象化，方便学生对抽象概念的理解。例如，学习开放式通信系统互联参考模型时，通过虚拟演示，让学生观察七层协议模型中数据的传输过程，使学生加深对知识的理解。
（4）探索学习：虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设进行虚拟，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。
（5）虚拟实验：利用虚拟现实技术，还可以建立各种虚拟实验室。
为了给用户创建一个能使其感到身临其境和沉浸其中的环境，必要的条件就是根据需要能在虚拟现实系统中逼真地显示出客观世界中的一切对象：不仅要求所显示的对象模型在外形上与真实对象酷似，而且要求在形态、光照、质感等方面十分逼真。
目前，相关软件发展迅速、种类较多，其中常用的软件有MultiGenGreator、Vega、OpenGI以及我国图灵公司的VRMAP、适普公司的IMAGIS等。
1．1模型构建软件
MultiGenCreator是美国MultiGenParadigm公司开发的三维建模软件，广泛用于视景仿真、虚拟城市、模拟设计、交互式游戏等。它在满足实时性的前提下可生成逼真的场景，可进行多边形建模、矢量建模和地形生成。它的层次细节、多边形筛选、逻辑筛选、绘图优先级、自由度设置等高级功能使得其数据格式OpenFlight在实时三维领域成为流行的图像生成格式。该软件可接受DXF、DEM和其它矢量格式的数据与AutoCAD和GIS软件结合方便。
1．2支持视景生成的语言——OpenGL
应该使用已有的商品化或标准化的图形库和程序设计语言来设计与实现虚拟环境，其中OpenGI(服务器)及其支持系统就是这样一种可选用的图形生成环境。OpenGI可按函数库的形式被C语言调用，也可以被窗口系统直接调用。OpenGI是使用专用图形处理软件接口，该接口目前由几百个过程函数组成，用以支持用户对高质量三维对象的图形和图像进行操作。
()penGI指令的模型是客户／服务器模式，即一个程序(客户)提供指令，该指令由OpenGI解释并处理，它直接执行3D及2D图型的基本操作。这些操作包括转换矩阵、光照模型和光线跟踪、反混淆方法、z～Buf以及像素更新操作等。OpenGI也支持双缓冲技术，该技术提供了生成动画效果图形所需要的机制，使所生成的图形能够像电影一样平滑运动。
1．3视景漫游软件
Vega是MultiGen--Paradigm公司开发的应用于实时视景、声音仿真和虚拟现实等领域的高性能软件环境和开发平台，由Lynx图形化用户接口和Vega库组成。利用Vega库函数可在Lynx中建立漫游所需要的场景、窗口、通道、运动和碰撞方式，可以定义对象的初始化参数并建立对象之间的相互联系。
2地质构造情况的模拟
对于矿山技术人员来说地质构造情况非常重要，如果对煤层、岩层、含水层、流沙层以及断层和褶曲等情况的推断有偏差，或图形表现不直观易懂，则在建井或生产过程中就可能发生塌方、突水等事故，造成人员伤亡和经济损失。应用虚拟现实软件可以根据地质体的三维分布，使矿井的规划设计更加直观方便。
综合国内外现状，三维地质体的绘制有块段、表面、实体和断面建模法等。
MultiGenCreator中需要的曲面数据是ded或。dem格式，使用GIS软件Arolnfo、用插值方法生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式，将其导入Creator就可以生成煤层曲面。然后，通过光照、着色、纹理、渲染等处理三维地质体更加逼真。
3地形地貌及地物的模拟
地形地貌和地物的建立需要相应的三维数据。如果有研究区域的纸质地形图，可以用扫描数字化的方法得到平面数据，按照图上的标注得到高程数据；如果已有该区域的电子地图，则可直接使用或通过数据格式转换得到需要的数据；如果没有上述数据源，则需要由野外测量获得。
地形生成与地质曲面生成过程类似，先用ArcInfo将地形图上的等高线和高程点进行数字化，把图上标注的高程值输入到属性表中，生成不规则三角网(TIN)，然后转成USGSDEM格式将其导入Creator生成三维地形。
对于建筑物、道路、围墙、河流、湖泊等的建立，先用Auto—CAD进行数字化，得到其平面位置。将得到的*．def文件导入Creator，并与地形匹配。如果建筑物比较规则，则直接将其底面按照高度拉伸为立体，如果建筑物造型比较复杂，则需要分成规则的几部分进行构建。
4矿山井下巷道建模
目前，矿山信息主要是通过CAD格式的双线采掘工程平面图来表达。首先根据采掘工程平面图上的高程信息，利用CAD中的三维多线段重新描绘巷道，同时将高程信息赋予每个节点，实现巷道的单线显示，井筒和巷道设计要布置合理，尽量避免穿过断层、褶曲、含水层等不良地质构造，尽量减少矿井建设和生产地面的影响。
使用MultiGenCreator进行设计，用圆柱体表示井简，用半圆型截面的柱体表示岩巷，然后进行模拟生产，以发现生产中可能遇到的问题，对设计方案进行比较和选择。设计方案完成后可模拟不同设备、不同开采方式的生产系统进行生产，从而达到优化矿井设计和生产系统的目的。综合考虑地质和技术条件、经济、环境等各种因素，选择合理的方案。
5虚拟巷道系统的建立
虚拟巷道系统是对矿井真实巷道多分辨率的三维虚拟表示，建立的主要任务之一是实现基于web环境下的可交互的、真实巷道的三维可视化表达，用户可以从各个角度对巷道虚拟环境进行任意的浏览和观察，并可通过网络进行各种交互。
5．1矿井巷道的建模
矿井中各种实体大多是三维实体，其表面为不规则曲面，且内部矿体品位分布不均匀。对于矿体的外形，可用一个不规则的封闭曲面来确定。为确定矿体的范围，要经地表勘查、地下勘探及推估等手段来完成。在浏览器上三维实体模型，可通过将现有的三维矿体模型中存储的信息按照一定的规范转换为系统可接受的格式得到。要在MuhiGenCreator中构建三维矿井巷道模型，首先应进行简单的坐标转换，这是因为MuhiGenCreator中采用的坐标系和地学中实际采用的坐标系的含义有所不同。MultiGenCreator中采用的坐标系为符合右手规则的空间坐标系，是以MuhiGenCreator浏览器中用户区的中作为其坐标系的圆心，基底坐标为XOZ面，y表示高程。其坐标长度以米为单位，标准角度以弧度为单位。因此，为使它与人们通常采用的地学坐标系保持一致，应将原来矿井三维实体的(，Y，：)坐标转换为MuhiGenCreator坐标系中的(，Y，Z)。转换后的三维实体坐标应满足虚拟场景中所采用的局部坐标系显示的需要。由于矿井实体坐标的数值一般相当大，而实际显示坐标值的前几位高位数据对图形形状不产生任何影响，因此可将地理坐标数据各分量同时做一预选。
5．2虚拟巷道场景的绘制
对于规则格网构成的矿山地表模型及矿井实体的顶底板数字表面模型，可用ElevationGrid节点构建。该节点能很容易有效地设计创建一个位于局部坐标系X()Z平面上高低起伏的地域造型。该造型用高度值组成的标量阵列描述，阵列指定了表面每个格网点上的高度。和z方向的栅格点数量可以分别用xDimension和zDimension域建立。xSpacing和zSpacing域值指定了栅格行和列之间的空间。Height域的值指定了每一个栅格点的海拔高度，基底上的每一个栅格点都与height矩阵中的一个海拔值相对应；colorPerVertex域指定为TRUE或FAISE，表示color域中指定的颜色是用到ElevationGrid节点的每个顶点上(TRUE)，还是应用到每个四边形上(FAISE)；此外，通过建立solid域值，所有的海拔栅格都可以当作实体。
对于由不同的三角面构成的复杂地表模型，则需要用MUITIGENCREATO提供的万能几何节点IndexedFaceSet来创建，它有coord与coordlndex两个域，与IndexedFaceSet节点中的两个域类似，前者提供了一个节点，列出了构造面几种所有面的坐标。Coordlndex域的值提供了一张描述一张或多张面周界的列表。其中每一个值都是整型索引，并且每个索引都指定了在coord域内的坐标列表中的一个坐标。在实际的创建过程中，要求建立三角网的各个三角面按照法线方向向外的法则。
6结语
应用虚拟现实技术，生成一个逼真的矿山虚拟环境(VirtualEnvironment)。这样在矿山设计或研究阶段，科研人员可以置身于矿山虚拟环境下直观审视矿山，按照设计给定的工艺方法和参数，选择设备及确定生产模式。从基建到闭坑的全过程实时监控，发现问题进行实时修正。设计结束后，设计单位、矿山企业可向审查者、公众展示一个三维和动态的矿山。总之，虚拟现实技术在矿山设计、技术改造、生产中可广泛应用。
参考文献：
[1]古德生．金属矿山深部开采中的科学问题[A]．香山科学会议第175次学术讨论会[c]．北京：2001．
[2]乔林，费广正等．OpenGI程序设计[M]．北京：科学出版社，2002：130～134．
[3]齐安文等．三维地学模拟述评及其矿山应用关键问题．《中国矿业》．2001(5)：10．
1.2虚拟化技术的发展趋势。随着网络技术的发展，虚拟化技术已经逐渐深入到各个行业领域中，不断改变计算机运行管理模式。虚拟化技术可以对计算机的服务器进行虚拟化，也可以将计算机不同网络的软件和硬件资源信息整合成一个虚拟化的整体。一直以来，刀片服务器都是应用在数据中心的固定服务器，而如今，随着虚拟化技术的提高，刀片服务器受到网口接口限制和VM限制，很多企业已经不再会选择刀片服务器了。近年来，随着多核系统以及云计算的不断发展，虚拟化技术已经逐渐应用在商业市场中。虚拟化技术不仅降低了计算机运行成本，而且系统的安全性也得到保障。
2虚拟化技术的优点
2.1虚拟化技术可以在线转移服务器中的文件。用户可以根据自己的需求对应用了虚拟化技术的计算机进行拷贝或者转移文件，这是因为计算机的每一个独立的虚拟机都会形成一个目录，计算机的系统可以升级成统一的版本，计算机内的数据是连续且可转移的。虚拟机器的在线转移可以使虚拟机在开机状态下持续地提供服务，将一台虚拟机内的信息转移到另一个服务平台中。
2.2虚拟化技术可以提高服务器的利用效率以及降低成本。随着计算机网络科技的水平不断提高，越来越多的企业采用计算机来推广和管理产品，因此，对计算机服务器的要求也越来越高。采用虚拟化技术的服务器可以分隔成独立的服务器，不同的软件可以在不同的操作系统下自由的运行。将虚拟化技术应用到计算机领域中可以整合不同服务器的资源，计算机服务器的利用效率也受到很大的提高。
2.3虚拟化技术可以使计算机系统维持在相对安全的环境中。传统计算机的软件以及应用平台都是基于同一个服务器和操作系统的，不同的软件对操作系统的兼容性不一，而且一旦受到攻击时整个计算机将无法正常使用。而运用了虚拟化技术的计算机将主机分隔成若干个独立的系统，当某一系统不能正常运作时并不会影响到其他的系统。这样可以确保其他的系统不受到干扰而正常运行，使计算机维持在一个相对安全而稳定的环境中。另外，平时可以对系统文件进行备份，一旦子系统崩溃时可以在较短时间内恢复正常。
3虚拟化技术在医疗信息管理中的应用
3.1虚拟机种类的选择。常用的虚拟机软件有三种，分别是VMwareWorkstation（简称VMware）、MicrosoftVirtualPC（简称VPC）和VirtualBox（简称VBox），其中，VMware的功能最为强大。VMware可以对team进行虚拟化，还可以对虚拟机添加注释说明。（1）VMware服务器可以创建服务器并对其进行编辑和运行，另外，它还可以运行VirtualPC产品的虚拟机。VMware服务器具有远程控制管理的功能，运行过程中需要得到基层操作系统的支撑，不能充分利用计算机的硬件资源。（2）VMwareESX服务器的硬件在初始化时可以将本身的Linux系统替换掉，并且提供了很多例如远程控制台的管理界面。这种服务器可以更好地控制虚拟机对资源的分配以及较少了管理的成本，系统的安全性能也得到很大的提高。（3）VMwareWorkstation是VMware公司最畅销的软件之一，该软件包含一个X86的虚拟机套装，每个虚拟机可以独立运行windows、Linus等操作系统。VMwareWorkstation不支持远程管理功能，而且处理效率相对较低，所以这种版本的软件可以在学习或者测试的环境下使用。
3.2医院可以运行的信息系统。（1）医嘱传输系统是医院的主要业务系统，它是其他所有系统的支架。医嘱传输系统主要用在急诊部门、住院部门和行政管理部门中，采用AIX服务器操作系统，数据库采用的是Oracle。医嘱传输系统具有自动更新升级的功能，系统管理员将新的更新文件程序上传到FTP服务器后，医嘱传输系统的程序在启动时就会检测到新版程序信息，程序会自动完成下载和安装的过程。（2）医院实验室信息系统的软件开发商和OCS不同，它采用的是SQLserver数据库。这种系统可以将患者的检验样本经过仪器的检测后计算出相关检测数据，通过网络技术将检验报告传到医生工作的计算机中，这样医生可以及时、快捷的看到病人的检查结果。（3）医学影像归档与通信系统（PACS）可以对图像进行存储和处理，它是PACS系统的主要组成部分。医学影像归档与通信系统采用的是SQLServer数据库，是基于JAVA系统运行的。该系统需要利用数据库中间表来和OCS系统进行数据传输和交换。
3.3虚拟化系统在医院中的实际运用。（1）医嘱传输系统（OCS）是将医嘱信息进行数字化，医院的其他任何诊疗信息都是源自医嘱信息。在医嘱信息经过一系列传输过程后会产生一定的诊疗结果和治疗费用，因此，医嘱传输系统在医院日常业务管理中具有重要的作用。医嘱传输系统能够提高医院的工作效率，提高了工作的安全性以及稳定性。（2）PACS和LIS主要涉及专门的就诊工作，因此需要和相关的医疗设备进行数据传输，而且PACS系统的数据传输量很大。因此，PACS和LIS也是属于医疗系统中的关键部分，在运行过程中应该采用独立的存储设备以及专门的服务器。（3）在医疗系统中还存在其他的业务系统，这些系统包括医院内部的邮箱服务、医保信息服务、挂号和缴费服务等等。这些系统采用的数据库各有不同，服务器的配置也不高，运行时只占用少量的空间。
在知识经济浪潮下，知识已成为经济增长和社会发展以及企业成长的关键性资源，知识管理作为应运而生的新型管理模式，能通过系统地利用信息和专门技术，最大限度地掌握和利用知识，实现组织机构的创新能力、响应能力、生产效率和技能素质的有效改善，从而提高企业竞争力。高技术虚拟企业(High—techVirtualEnterprise，HTVE)是知识经济背景下产生的一种新型的企业组织形式。由于具有从社会中获取必需的且本企业自身不具有的资源，以及便于同其他企业、科研院所进行技术和知识资源的交流和共享等特点，这种组织形式能够陕速地响应市场机遇，减少相关开发工作量，缩短产品的上市时间，有助于降低生产成本和企业风险，未来将成为高新技术企业的一种重要的企业形态。
一、高技术虚拟企业知识管理
1．高技术虚拟企业特点
高技术虚拟企业(High—techVitrualEnter-pirse，HTVE)是指一些从事高技术产品的研制开发、生产、销售及服务等各类相互独立的高技术企业(或含有科研机构、大学和少数其他类型的企业、金融机构等等)为实现对市场的快速反应和对用户的优质服务，根据各自的核心能力，通过信息、通信技术在网络环境下采用虚拟组织模式而组成的虚拟企业。
高技术虚拟企业是虚拟企业的一种特殊类型。除具备一般虚拟企业的特征(如组织结构的扁平化；团队合作；核心能力；并行工程；信息技术外)，高技术虚拟企业还具有与其他虚拟企业不同的特点：
(1)高技术特征。企业技术含量高，成员主要集中在上游技术创新企业，甚至研究机构和大学均可成为联盟中重要成员。研究成果也可以成为产品，此时的生产过程为研究过程，这时的虚拟企业为虚拟科研组织。
(2)管理的重点为知识管理。管理的主要资源为知识和技术人员。企业间关系管理不仅是物流供应链管理，更重要的是知识供应链管理。
(3)知识存量高且流量大。高技术虚拟企业还具有相对高的知识存量以及不断追求知识创新的动力和压力。相应的，高技术企业员工以高知识员工为主体，他们知识存量高并且学习能力强，通过一系列知识活动为企业创造财富。
(4)核心能力主要体现为技术创新能力。高技术企业其核心能力主要是以知识为基础的技术能力，从知识存量与流量角度看，高技术企业通过个人学习和组织学习来实现知识(技术)的静态积累(知识储备和维持)和动态积累(知识创新)，进而支撑技术能力的不断提高，建立企业的长期竞争优势。因此，高技术企业实质上就是知识高积累和快速创新兼具型企业。知识管理是高技术虚拟企业实现核心竞争力必然的选择。
(5)超前性。高技术虚拟企业的产品开发具有超前性，企业要预见和创造市场需求，就离不开知识创新。
2．知识管理在高技术虚拟企业中的重要作用
高技术虚拟企业需要通过有效的知识管理方式形成一种知识联盟的核心能力。知识与信息资源是虚拟企业运营的根本要素之一，企业的中心目标是学习和创造知识使之在组织中低成本而高效地相互转化、溢出与释放，知识管理是虚拟企业实现核心竞争力的必然选择。
(1)高技术虚拟企业实现技术创新需要知识管理。高技术虚拟企业是企业为了提高技术创新能力而采取的一种新型组织合作方式，企业与企业或者与高校等科研机构之间会建立知识联盟来促进技术创新。通过知识管理过程，外部知识可以内部化，虚拟企业中的知识在转移和共享的过程中不断产生新的知识资源，为企业创造价值。
(2)高技术虚拟企业提高柔性需要知识管理，高技术虚拟企业需要能对外界变化做出灵活的反应。知识管理通过挖掘和获取尽可能多的知识内容和专家技能，把创造的知识和外界的信息加以收集和综合，缩短查找信息的时间和避免重复性的劳动，获得对日常决策的帮助，以应对多变的竞争环境对企业敏捷性的需要。
(3)高技术虚拟企业的网络化组织需要知识管理企业在网络化组织上进行工作的环境要求。它不但需要自身的知识管理，而且需要通过知识管理来了解每个网络节点的知识技术条件，以保证信息流、物流和资金流在网络上的通畅流转。
(4)高技术虚拟企业间的合作沟通需要知识管理。虚拟企业是高度竞争和高度协同的对立统一体，它的组织边界是模糊的，其合作伙伴之问的高度协同必须以信息流和知识流的通畅为基础。
二、高技术虚拟企业知识管理链模型
知识分为显性知识和隐性知识，前者一般是指可以编码和度量的，可以由计算机处理的知识；而后者一般是指人们头脑中的经验、诀窍、灵感等知识。高新技术企业的知识管理技术与工具所要解决的问题是如何使知识在员工之间容易地传递，使显性知识和隐性知识之间容易转变，从而在此基础上实现企业的知识创新。高技术虚拟企业通常由若干企业临时组成，成员可以包括企业、团队、个人三个层次，而不仅仅是企业内部成员，各成员企业都具有独立的法人资格，它们之间是一种平等的团队合作关系，所以知识管理的过程更加复杂，不仅仅局限于高技术虚拟企业内部，还融合了成员企业内的知识管理。
一般来说，一个企业的知识链通常包括知识的识别、获取、开发、分解、储存、传递、共享以及知识产生价值的评价等环节，在这个知识链上，形成了一条知识流。高技术虚拟企业的知识链，知识管理的对象就包括知识的顺畅流动，以及创造适合知识交流与共享的氛围，所以，知识链模型为高技术虚拟企业知识管理研究提供了一个更直观的视角。高技术虚拟企业知识管理链模型主要包括三个部分：
1．基于web的基础构建
基于web的虚拟组织网络是信息技术发展的产物，为了达到共享技术、分摊费用以及满足市场需求的目的，借助于计算机网络和兀’技术，将具有开发、生产、经营某种新产品所需的不同知识和技术的不同组织单元连接成一张网，形成结构扁平、交叉功能强的组织形式。各组织单元间彼此连接，富有柔性、机动性高，递阶层次少。与传统企业相比，高新技术企业所采用的高新技术及其生产的产品的生命周期比较短，知识更新速度较快。通过建立虚拟网络组织，调动工作团队的积极性、创造性、解决问题的能力，工作团队中的成员共同致力于组织的宗旨绩效目标，并且承担共同的责任。从而，各成员之间能够从过去的缺乏信任、知识垄断、相互竞争转变为密切合作、知识共享来完成工作目标，能够快速有效地达到更新知识的目的。此外，还有高技术虚拟企业的文化、组织结构和管理模式，它们作为“软资源”也是虚拟企业运营的重要基础。而且，虚拟企业知识仓库作为公共知识的存储地，对知识的转移和共享提供了场所。虚拟企业成员从组织的内／外部知识源中获取各自的知识然后存于组织的知识库中，通过web技术进行转化和学习，供所有员工进行交流和共享，而交流过程中形成的新知识又归聚到知识源中，这个过程是循环的。
2．知识管理流程
本模型中知识管理流程主要包括知识获取、知识选择、知识产生、知识内化、知识外化五个过程。从三个方面阐述如下：
(1)知识获取和选择：创新的基础就是前人积累的知识，组织或个人实现创新的第一步是要获取大量的相关知识。系统最初收集到的只是蕴藏着丰富知识的信息资源，有待于人们去进一步挖掘。在高技术虚拟企业中，主要是利用一些计算机和数学方法对获取的知识进行过滤和数据挖掘。其中主要搜索方法有人工智能和搜索器等，主要的数据挖掘方法有模糊聚类、神经网络和统计分析等。利用这些技术能够对系统未来可能发生的改变加以准确预测，并对一些不确定的知识进行推理、判断和分类，使其符合现实状况。最后将处理完毕的知识、信息以一定方式和规则通过知识门户的控制存储在知识中心。
(2)知识产生：企业中的知识、信息等很多来自于外部组织，不可能完全符合本企业的实际需要。因此可以通过遗传算法、人工智能等技术对现有知识和信息进行选择改造、融合，实现知识的重新开发与创新，创造出更加符合本企业发展的新知识。
(3)知识的内化和外化。产生的知识最终在企业实践工作中加以应用。知识的内化过程，指从显性知识到隐性知识的转化过程，如通过培训将书本上的显性知识转化为主体的隐形知识，然后通过主体的创新活动而实现知识重用。知识的内化主要通过网上培训、知识地图、知识仓库和知识推送来实现。知识的外化过程，指从隐性知识到显性知识，即将主体的经验和诀窍进行总结，并以文字、图形等形式表现出来，使隐性知识得以保存、传播和重用；知识的外化是知识管理技术中的瓶颈，主要通过知识共享平台、知识结构图来实现和认同。
3．战略融合
从战略层面考虑，主要分为知识联盟、知识联盟内的协调和控制三个部分。高技术虚拟企业的知识联盟作为企业战略联盟的种范式，是从高技术企业拥有的、给其带来核心竞争力的知识这个角度来建构相互间缔结联盟的机理。通过知识联盟的方式，将数个企业有限的技术力量综合在一起，使各企业之间能最大限度发挥各自之长，弥补各自之短，这是当今企业有效提高企业竞争力的重要手段。
高技术虚拟企业知识联盟，在创造联盟基本上遵循着类似的模式，首先，评估伙伴潜能，要能创造出一个立足于现实、将来能实现的新联盟，联盟各方必须具备足够的为联盟作出贡献的潜能；其次，在描述联盟可能为各方带来的贡献时不能有所偏重，并且联盟要求各方必须承担作出改变和付出的成本；最后，创造可行途径，制定实现远景的步骤。各方对共享的远景达成共识之后，联盟制定出实际可行的步骤。
模型强调了知识管理的价值创造过程，并强调了WEB的基础作用，突出了知识管理网络化构建的趋势，充分考虑了企业文化和组织结构等环境因素对知识管理的支持，既注重突出知识管理过程，也强调通过各种知识分析工具增强知识创新能力和提升企业的核心竞争力。但对模型各个层次具体使用的技术饵决方案、知识管理主体和外部因素的集成考虑仍不够全面，尚待进一步研究。
三、高技术虚拟组织的知识管理链运用策略
1．基于web建立有效的高新技术企业知识管理信息系统
高技术虚拟企业需要开发知识管理系统所必需的软、硬件设施，为知识获取与共享创造条件。企业知识管理的核心内容是凭借一系列技术手段、制度安排及管理手段，基于WEB建立一套有效的知识管理系统。该系统至少应包含以下几个子系统：一是需要开发出先进的知识库、数据库与模型库以及相应的库管理子系统；二是需要开发与建设企业内部各单位之间、企业与外部机构之间、企业与用户之间的知识交互网络；三是要开发出友好的人机交互界面，以使企业内部员工与用户都能及时、便捷地通过与计算机系统对话，获取自己需要的知识。
2．创建知识管理的组织体系
高技术虚拟企业的知识管理首先应该拥有知识管理的机构，并使之成为企业的一个职能部门。知识管理是一种新的管理理念，它的产生会触及高新企业本身组织结构的变化，只有高新技术企业的组织结构具有弹性，才能发挥知识管理的作用。高技术虚拟组织内的知识管理要努力在企业中取得更加重要的地位，从而形成全公司的知识管理。企业应当设立专门的知识管理部门，或者至少任命知识管理管理者。一方面是由于知识管理的关键在于把每个人的隐性知识转化为显性知识，而这只有全体人员的参与，全体人员的重视才能成为现实；另一方面是由于知识对于高技术虚拟企业成员具有极端的重要性，是其竞争力的来源。知识是一种战略资产，对于高技术虚拟组织中的企业更是如此。
3．高技术虚拟企业文化建设
对于任何组织而言，进行知识管理必须以建立开放的、愿意为组织贡献知识的文化为主。对于高技术虚拟组织中的企业成员来说，文化更是知识管理的关键。这主要是由于虚拟组织中的个体成员常常在空间上是分离的，面对面的交流比常规企业中要少，因此个体成员之间以及个体与企业之间的关系较为松散。在这样一个弱文化的环境中，隐性知识转化为显性知识的阻力会更大。另外知识的转化常常是跨组织的，由于高技术虚拟组织中的信任关系的脆弱性，常使人们在交流知识时有所顾虑。因此，对于高技术虚拟组织来说，必须以文化为动力，加速知识的积累和转化。:
4．外部协同
2采用虚拟实验管理平台和虚拟仿真软件的对比研究
虚拟仿真软件中元件采用的是元器件符号，仪器仪表采用例化的符号，界面方便整洁、易于调试，但是对于学生认知的能力帮助不大;虚拟实验管理平台内部的元器件和仪表仪器，是按照实际器件模型来进行建模。比如对于电阻来说，采用和实际实物相同的色环电阻，这对于学生认识实验器件和设备具有很大的帮助作用，对于仪器仪表也都是采用和实际仪表相同的操作界面，直观性强，可操作性高，避免了学生在实际实物操作过程中因为不熟悉实验设备而产生损失。虚拟实验管理平台中，在设计搭建电路之前要考虑元器件在整个区域的排放位置，如果摆放不正确就需要删除后重新搭建，这类似于在实际面包板中搭建电路，在设计电路之前必须先对整体进行布局思考;在仿真软件中搭建电路的整体摆放特别方便，如果有错误也可以进行整体移动。从这一点来说，采用虚拟实验管理平台没有采用虚拟仿真软件方便快捷，但是有利于学生提前思考能力的培养，尽量把问题解决在发生之前。对于虚拟实验管理平台和虚拟仿真软件相比，仿真软件的功能更强大，虚拟实验管理平台更加针对学生日常实验，而仿真软件更针对学生进行大型设计。在仿真软件中，如果有两条导线相连一般通过节点的方式，在虚拟实验管理平台中一般通过接到连接的器件管脚的方式，因为在实际中用面包板，不能够使用裸线，因此它们之间的相连是通过接到对应器件节点的方式。针对模拟电子技术课程中的三极管放大电路分别采用虚拟仿真软件和虚拟实验管理平台进行实验，并在学生实验后针对这两种方法和采用硬件实验进行了比较，95%以上的学生认为采用虚拟实验管理平台的方式比采用虚拟仿真软件的方式更加接近真实实验环境，如果能在课程实验中先进行虚拟平台实验，再进行真实实验互补的实验的模式能更加有效地促进实验能力。
关键词： 虚拟样机技术；论文统计；计量分析
Key words： virtual prototyping technology；paper statistics；quantitative analysis
中图分类号：C53 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）09-0312-02
0 引言
虚拟样机技术是上世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程技术。设计人员在计算机上建立能够反映产品特性的样机模型，用样机模型代替物理样机在各种工况下进行仿真试验和分析，测试和评估产品的整体性能，进而不断改进和优化样机模型的设计，直至获得最优设计方案后，再制造物理样机[1]。虚拟样机技术改变了传统的产品研发和设计思想，极大地降低了产品研发和设计的技术风险和开发成本，缩短了研发周期，提高了产品性能，加速了新技术向产品转化的开发、研制与使用过程。进入21世纪以来，虚拟样机技术及其应用在发达国家已经获得重大进展，被广泛地应用于各个不同领域。世界众多著名的制造公司在生产开发过程中都广泛采用虚拟样机技术，设计、装机、测试都在计算机中模拟完成，保证了产品一次试制成功[2]。虚拟样机技术的应用，使企业能够以最低的成本快速推出产品，迅速抢占国际市场，提高了企业的市场竞争力，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。
本文依托“维普中文科技期刊数据库”这一平台，通过对2003～2012年10年期间与虚拟样机技术相关的期刊论文的检索，采用论文计量学方法，对虚拟样机技术的应用研究论文进行统计分析，概括和总结我国虚拟样机技术的应用研究状况，以期为虚拟样机技术今后在我国更广泛地推广应用提供参考。
1 数据来源及分析方法
本文以维普中文科技期刊数据库收录的期刊论文为统计分析源，以2003～2012年为时间条件，以“全部期刊”为期刊范围，以“虚拟样机”为题名或关键词进行全部专业论文的检索，经过整理汇总，删除重复论文后共计2508篇。通过EXCEL将整理后的论文数据套录成数据库，采用论文计量学方法对论文的发表年份、涉及领域、研究机构以及第一作者等四个方面进行统计分析，概括和总结近10年来我国虚拟样机技术的应用研究状况[3]。
2 统计分析结果
2.1 虚拟样机技术应用研究论文年份统计分析 从图1和表1可以看出我国虚拟样机技术应用研究论文数量的增长态势。2003年至2009年期间，论文数量逐年增加，2004年和2005年，论文数量增加的幅度最大，之后增加幅度在逐年减小，2009年论文数量达到顶峰。这表明，2003年至2009年，我国虚拟样机技术应用研究发展得比较快，并取得了大量的研究成果。但是，从2010年开始，论文数量较大幅度减少，特别是2012年，论文数量减少到152篇。产生这种现象的原因有可能是近三年对虚拟样机技术相关的应用研究力度减小，也有可能是相关研究论文的产出以及中国学术期刊库的收录有一定时滞性[4]。
2.2 虚拟样机技术应用研究涉及领域统计分析 笔者对研究主题涉及到我国航空航天、国防军工、汽车与发动机、工程机械、矿产机械、农业机械、机器人与机械手、教育等领域的论文数量进行统计，结果显示，我国虚拟样机技术应用研究涉及各个领域，部分论文同时涉及多个领域，论文涉及领域分布情况见图2。论文产出居前三位的领域是汽车、工程机械、机器人，这表明，随着汽车、工程机械、机器人领域近十年来的迅猛发展，虚拟样机技术应用研究在这些领域中也取得了不斐的成果。
2.3 虚拟样机技术应用研究机构统计分析 在2508篇论文中，没有署名作者单位的共有23篇。笔者将论文作者的工作单位分为本科院校、科研院所、企业和大专院校四类研究机构，统计结果见表2。发文数量最多的机构是本科院校，为2145篇，科研院所、企业和大专院校发文数量分别为419篇、368篇、117篇，其中科研院所、企业、大专院校与本科院校作者合著的论文数量分别为280篇、244篇、46篇，本科院校的发文数量远远高于其他机构。这充分显示，本科院校是虚拟样机技术应用研究的主要机构。
2.4 虚拟样机技术应用研究论文作者统计分析 根据论文第一作者发文数量的统计结果可知，无作者数据的论文10篇，大部分作者1至2篇，发文数量排列前10位的作者见表3，其中，七位是本科院校的教授或讲师，二位是博士研究生，只有一位是科研院所的高级工程师，由此可见，本科院校的教授和教师是虚拟样机技术应用研究的中坚力量。
3 结论与建议
从“中国学术期刊网络出版总库”检索及分析结果可以看出，2003～2012年10年期间，我国虚拟样机技术应用研究发展迅速，至2009年达到顶峰，近年又逐渐回落；应用研究涉及领域极为广泛，研究成果比较多的是汽车、工程机械、机器人领域；应用研究的主要机构是本科院校，应用研究的主要群体是本科院校的学者和教师。本文的检索分析结果不一定能够全面反映我国虚拟样机技术应用研究状况，但从一个侧面反映了我国虚拟样机技术的应用研究机构和群体比较单一。
虚拟样机技术问世之后，得到许多发达国家制造商的高度重视，立即将这一先进制造技术引入企业的产品开发中，取得了很好的经济效益。我国是一个制造大国，虚拟样机技术的应用研究，不应仅在本科院校，不应仅有本科院校的学者和教师，更应广泛推广到企业和科研院所，让广大企业和科研院所的技术人员参与研究和应用。
面对日益激烈的市场竞争，我国企业应积极主动充分利用虚拟样机技术，减小产品的技术风险，缩短产品的研发周期，降低产品研发的成本，提高产品的性能，从而增强企业的产品开发能力，提高我国企业在世界制造业中的地位和市场竞争力。此外，虚拟样机技术的研究专家也应加强向企业推广虚拟样机技术，推动这一先进制造技术在我国企业和科研院所的普及和应用。
参考文献：
[1]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
二、计算机技术中虚拟化工作的运行方式
2.1桥接模式
桥接模式是虚拟化技术的一种表现形式，此种方式主要是利用虚拟化软件在局域网基础之上构建一个全新的虚拟服务器，保证为计算机用户提供健全的网络服务体系，并将虚拟机当做主机系统进行操作应用，与其他计算机硬件设备相连接。在同一网络中，分配相应的网络地址、子网掩护以及网关内容，确保每一项内容与实际运行并无差异，实现虚拟主机与主机的正常网络访问。
2.2网络地址转换模式
运用网络地址转换模式，可实现自动访问局域网络。采用此种工作方式，其根本目的在于虚拟技术接入到互联网当中较为快捷，不需要进行额外的配置与具体操作，在宿主机能够正常访问网络的基础之上，达到访问互联网的目的。在这一方面，虚拟机则更像是一台真实的计算机，通过DHCP获取网络参数[2]。
2.3主机模式
在计算机网络环境下，想要实现特定环境下对真实与虚拟环境进行分析，运用主机模式较为快捷。运用此种方式，在保证主机与虚拟机有效隔离的同时，还能够控制虚拟机的网络访问。在主机模式下，虚拟系统只能够基于主机系统的基础之上进行网络访问，基于DHCP服务器确定动态分配。
三、计算机技术中虚拟化技术的运用措施
3.1构建虚拟应用开发环境
虚拟应用开发环境的构建，是虚拟化技术在计算机技术当中运用的前提条件。良好的虚拟应用开发环境，对提升在计算机技术当中的应用效用至关重要。虚拟应用的开发条件，需摒弃传统的观念。因此，计算机操作人员可基础虚拟化技术的研究下，在一定范围内构建小规模的开发环境，为虚拟化技术的应用效果提供前提保障。
3.2对异构资源进行整合
虚拟化技术在当前计算机技术当中的应用，其中存在的主要问题是硬件不同品牌以及不同供货商所能够提供的硬件设备与资源不匹配，产生严重的功耗损耗。因此，对于上述问题，需要充分运用虚拟化技术，将异构资源进行整合，在降低成本的同时，为计算机用户提供良好以及统一的系统环境，实现协调性发展。
3.3提升系统安全性
虚拟化技术在计算机技术当中的运用，其根本的阻碍因素是系统缺乏安全的环境，知识虚拟化技术安全问题得不到保障。对此方面的内容，计算机技术人员需要尽最大努力，提升系统安全性因素。可采取建立VMM，通过专业化手段为虚拟化技术在计算机技术中的运用提供安全可靠的数据平台，基于安全角度提升系统实效性[3]。总之，提升系统的安全性不但为用户提供了良好并安全的发展环境，还能够推动虚拟化技术水平的健全与完善。上述三种方法，是基于计算机技术以及虚拟化技术的角度进行分析，提出具体建议。虚拟化技术在计算机技术当中的应用，涉及的内容以及涵盖范围较为广泛，还需相关学者进一步研究，为虚拟化技术提供良好的发展环境。
2虚拟现实技术在计算机通信中应用的重要意义
边防部队计算机通信实践中采用虚拟现实技术可全面提升部队信息化工作效率，使工作人员整体技术水平不断增强，更新以往滞后的管理工作模式与日常办公手段，符合目前计算机通信应用的现实需要，可保证边防部队计算机通信应用的整体安全。引入虚拟现实技术至计算机通信领域，还可进一步完善计算机通信体制，预防计算机通信形成更大的漏洞、提升边防部队计算机系统服务器的综合应用率，节省硬件设施的成本投入、缩减系统能耗成本。通过将各类计算机通信系统的整合处理使之在单独服务器之中进行运行，还可全面提升计算机通信整体安全工作水平。
3计算机通信中虚拟现实技术应用
3.1硬件组成
采用Vmware虚拟机通过桥接模式进行连接，该处理方式之下，便要求用户通过手工操作配置虚拟系统IP地址并设定子网掩码。同时，还要令其同宿主系统同处在相同的网段之中，方能完成两者间的通信应用。另外，倘若该虚拟系统处在局域网之中单独的主机系统内，则用户便可通过手工方式进行网络通讯协议的配置，进而可通过局域网网关或是路由器完成网络登录访问。另外，应用虚拟现实技术还要拥有属于自身的硬盘、光驱以及网卡等必要硬件设施，完成计算机通信信息资源的实时全面共享。还可对其完成分区操作、进行格式化处理。采用的传输模式应是全双工或者半双工，工作温度则要控制在零摄氏度至四十摄氏度、支持网管，对网络地址进行科学的规划，唯有如此方能保证网络系统的顺畅有序运行，全面提升通信系统自动化工作水平。
3.2VPN确保通信系统安全
虚拟现实技术应用阶段中，采用量子秘钥模式的VPN技术，可确保计算机通信应用的可靠安全，提升网络信息传输效率。倘若在计算机通信阶段中引发泄露现象，则此泄露出来的信息也仅仅是量子信息各个分块之中的一个单元，并不会对整体量子秘钥的可靠安全形成较大程度的影响。同时，针对窃听人的相关信息也并非全面的，可能有所增加或缩减，为此窃听人获取数据资源欠缺准确性。这样一来可全面预防秘钥窃听现象，确保VPN网络信息的完整与安全。另外，该系统模式还体现了抗攻击性特征，可全面提升分配秘钥的处理效率，通过相空间重构方式，并借助混沌系统以确保量子秘钥的可靠安全，提升虚拟现实技术的综合安全性。
3.3完成目标定位、进行虚拟化平台管理
计算机通信中需要借助GIS虚拟现实技术，将GPS设施用作移动终端进行导航与定位，发挥数字地图处理功能，以完成动态的电子图件传输，令人们可借助系统全面明确现场具体状况。该过程之中需要首先将项目图件、信息导入至系统内，变化为图形与相应的GIS格式，透过自动化处理以及手工方法掌握GPS有关位置信息，并利用网络系统设施传播，以细致全面的记录边防现场管理状况。计算机通信应用过程中采取虚拟现实技术完成有序管控，并借助语音应答、多媒体系统、数据库系统以及镜像功能取代人工作业，使边防部队计算机通信系统之中的人资管理职能有效的划分出来。借助计算机系统的更强大的存储功能可存储海量信息，并设定统一模式，透过远程监控系统召开视频会议、进行远距离的查哨，借助微波通信完成自动化的报警处理，并透过具备抵御干扰影响以及辐射作用的高清晰视频快速传递边防现场具体图像信息，完成快速的数据收集以及视频传输，透过虚拟现实技术使得工作路程更加优化，以加快整体工作业务的处理进度。
1.2计算机硬件设施的更新速度跟不上计算机软件的更新。为了适应不同年级不同教学内容的需求，计算机软件多种多样，且经常更新，甚至一台计算机中安装多个操作系统，但是相较于软件的更新速度，计算机硬件由于长期得不到更新，则导致了计算机无法正常运行新版的软件，从而给实验教学带来负面的影响。
1.3教学资金和现有设备的性能不足，限制了一些具有前沿性的实验内容。随着科学技术的迅速发展，并行计算机技术、多媒体技术等新兴技术更新速度，若是没有充足的资金就无法购买先进设备，相关的实验课程更无从谈起。
1.4计算机品牌、型号多样、计算机的配置差别很大。学校的计算机一般都是分批次购买的，购入较早的计算机硬件设施就会比较老化，配置也比较低，故障频发的计算机设备会严重影响教学质量，学校又不能一次性大批量的进行换购，因此在逐渐更新换代的过程中，计算机的品牌、型号和配置等都会产生较大的差别，计算机硬件种类的不同，对设备维护工作加大的难度，也会使实验教学中的实验结果产生差异。
1.5一些具有危险性或破坏性的实验无法在计算机上进行。在高校计算机实验教学中，一些具有危险性或破坏性的实验教师一般会采取课堂演示的形式进行教学，例如CMOS设置，硬盘分区及格式化，安装操作系统，CPU的超频，克隆软件的使用或者网络攻防实验等等，以降低计算机损坏甚至整个系统崩溃的风险。
2、虚拟技术
虚拟技术自起源以来都备受各个领域的关注，尤其是在2007年至今，虚拟技术更是得到了飞跃性的增长。虚拟机能够像一台物理计算机一样自行运行自身的操作系统和应用程序，并且借助其虚拟化的特点，可以在单台物理机上运行多个虚拟机。虚拟机凭借全然由软件组成的优势，其行为完全类似于一台物理计算机，它包含自己的虚拟（基于软件实现的）CPU、内存、硬盘和网卡。操作系统无法分辨虚拟机与物理机之间的差异，应用程序和网络中的其他计算机也无法分辨，这也使得虚拟机更加具有真实性。尤其是在经济态势紧张的大环境下，具有节省成本、降低能耗、便于管理等优势的虚拟技术更加得到了各行各业的青睐。例如银行、医院和通讯领域等，VMware，Xen等虚拟化软件的应用都已趋于成熟，标准化和服务器整合得到了最大化的利用。随着虚拟化工作在高等教育领域中的深入，图书馆、实验室、还有一些高校也纷纷在工作、教学中融入了虚拟技术，并且在应用中颇有成效。
3、虚拟技术在计算机实验教学中的应用
针对上文中分析的计算机实验教学中存在的不足，下面将通过虚拟技术从四个方面对解决这些不足进行探讨。
3.1利用虚拟技术开设具有前沿性和实践性的虚拟化实验课程。诸如计算机组成原理，计算机安全，多操作系统交互，可编程数字电路，并行计算技术，集群技术，多核编程技术等实验课程是无法在目前实验室设备上进行的。将现有X86计算机的硬件资源（包括CPU、RAM、硬盘和网络控制器），利用VMware虚拟技术，创建功能齐全、可像“真实”计算机一样运行其自身操作系统和应用程序的虚拟机，把以前无法在真实计算机上开设的实验课程转移到虚拟机上进行。这种虚拟化的转换突破了计算机硬件设施的限制，使实验课程的内容更加丰富更加具有时效
3.2有效利用虚拟技术能够降低计算机实验教学的成本，提高实验教学的效率和质量。在严峻的经济环境下，高校实验设备的预算更加有限，如何顾全成本、资源和时间三个方面的同时，提高计算机实验教学的质量，可以通过利用VMware虚拟技术，创建一个适用于所有Windows应用程序的虚拟PC环境，减少硬件需求量提高现有资源的利用率，改进教学环境和教学效果。
3.3虚拟技术能够在计算机实验教学中起到降低能耗的作用。现在大多数服务器和台式计算机在开启后仅有5-15%的时间处于使用状态，而大多数X86硬件在空闲状态下仍需消耗正常工作负载所需电量的60-90%。VMware虚拟技术具有高级资源和内存管理功能，可实现15：1甚至更高的整合率，可将硬件利用率提高到多达85%。完成虚拟化后，分布式电源管理（DPM）会监控整个计算机的利用率，并智能地关闭不需要的物理服务器，而不会影响应用程序和用户。虚拟技术可以极大地减少能耗，同时又不会降低可靠性和功能完整性，对高校计算机实验教学的结果一致性和准确性具有可靠的保障作用。
3.4虚拟技术对于高校建设符合学生特点的计算机实验教学体系提供了方便的途径，为高校教育改革工作起到了推动作用。具有完善的教学体系才能够最大化的发挥出计算机实验教学的作用，虚拟技术作为计算机实验教学中的重要部分，对高校建设良好的教学体系，针对学生特点进行教学，以及促进学生学习积极性，提高计算机实验教学的效率和质量，都具有积极广泛的实践意义。
VR)技术能创造身临其境的感觉。
虚拟现实也称虚拟环境或虚拟真实环境,是迅速发展的一项综合性计算机、图形交互技术,它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理,利用计算机生成的三维空间形象实现的目标合成技术,通过视、听、触觉,以图表及动画方式呈现,让观看者“眼见为明”。它改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。它的特性包括:(1)交互性(interactive);(2)想像性(imagination);(3)沉浸性(immersion)。虚拟现实就建筑视觉模拟的可行性而言,应用领域可包括:建筑物模拟、室内设计模拟、城市景观模拟、施工过程模拟、物理环境模拟、防灾模拟、历史性建筑模拟等。在建筑设计中既要进行空间形象思维,又要考虑到以用户的感受为核心,是一连串的创新过程,包括规划、设计、建设施工、维护等。巨大的成本和不可逆的执行程序,不能出现过多的差错,虚拟现实是一种可以创造和体现虚拟世界的计算机系统,虚拟世界是整体虚拟环境或给定仿真的对象的全体,充分利用计算机辅助设计和虚拟现实,可减轻设计人员的劳动强度,缩短设计周期,提高设计质量,节省投资。虚拟现实技术在建筑设计中应用广泛。
2展示建筑物的整个信息
现阶段的二维、三维的表达方式,只能传递建筑物部分属性的信息,并且只能提供单一尺度的建筑物信息,使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物,使人产生身临其境之感,设计不仅仅是设计者的事,住户、管理部门都可起到辅助决策的作用。
3远距离浏览
设计者设计的建筑物与工程单位可以相互沟通交流,通过万维网达到远距离浏览,也可以以计算机语言开发与虚拟现实造型语言整合,虚拟现实用于Internet网中提高其普遍性与实用性。
4实时多方案比较
在建筑设计过程中,一般都会对设计的建筑物提出不同的设计方案,对未来建筑物的形象做多种设想,在虚拟的建筑三维空间中,可以实时地切换不同的方案,在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同的建筑外观,这样,有助于比较不同的建筑方案的特点与不足,以便进一步进行决策。事实上,利用虚拟现实技术不但能够对不同方案进行比较,而且可以对某个特定的局部作修改,并实时地与修改前的方案进行分析比较。
5专用的人机接互
人机接口是使用者与计算机沟通的桥梁,它是代表使用者意图的转换及计算机程序的执行,良好的人机接口的建立,可减少使用者对系统的学习时间和增强系统的使用效率。在虚拟现实技术建筑设计中,必须有特定的人机接口模式:(1)使用者模式。使用者直接进入虚拟现实中,进行观测
与互动操作,以第一人称的观测方式,进行虚拟现实的沉浸观察,隐藏的接口,只有在使用时才出现;(2)者模式。在虚拟现实中,常因沉浸环境与现实环境的感性差距,而造成空间迷失现象,以至于使用者无法掌握虚拟现实中的状态,以空间者的虚拟环境信息的提供,以第一和第二人称的观察方式,进行虚拟环境中的观测;(3)监控模式。使用者以第三人称的方式,监控虚拟现实中所有的现实状态,并进行虚拟物的监视与控制,而接口的产生与虚拟现实的种类并无绝对的关系;(4)浸入操作模式。将控制虚拟现实物的接口,置于虚拟现实中,以进行仿真式的操作模拟,使用者以
第一人称的操作方式,对虚拟物进行控制。从系统整合的观点来分析建筑设计,系统的接口连结不
当,影响设计质量和施工程序。
虚拟现实系统基本上有两种:模型式和图像式。以模型式虚拟现实,以虚拟现实造型语言(简称VRML)为主要描述语言,使得建筑设计可用计算机进行三维建模,利用效果图和三维施工图与资料库,并利用虚拟现实技术连结到资料库作为实时模拟操作。虚拟现实造型语言,可用来在万维网(3W)中定义与更多信息相关联的三维世界的布局和内容,使之能够在一个交互的三维空间中很容易地被表达出来。当虚拟现实造型语言浏览器启动后,它会将虚拟现实造型语言中的信息解释成虚拟现实造型语言空间中的建筑物的几何形体的描述,一旦VRML空间被用户的浏览器解释,它将提供实时显示,一秒钟可以显示多次,这样,用户的机器上将会有一个活动的场景。
6应用实例
荷兰的虚拟现实技术起步较快,Eindoven大学的Calibre研究院已用虚拟现实技术进行设计和咨询,他们开发的软件包由一组类CAD的函数组成,称为CAAD软件,为建筑结构的创建、修改和可视化提供了工具包,它支持AutoCADDXF文件的输入输出,而且能够用于虚拟环境中增加动画和对象的动态行为。已用该系统模型化了一座小城市,具体目标是在河中小岛上设计一栋博物馆。这座城市由好几百栋建筑物组成,坐落在河边斜坡上,可以俯瞰小岛。首先,数字化该城市的地图,创建基本的AutoCAD模型;其次,按真实三维位置安排每栋建筑物,同时也考虑山坡的轮廓;再次,加上建筑细节,如门框和窗框设计,以便标准地表现该城市的美学特征。该应用实例让人们领略了该领域和他们所取得的成果。
虚拟现实技术有沉浸感、交互性、想象力等三大基本特征。
(1)沉浸感:沉浸感可理解为浸入性，虚拟现实技术的发展已经可以使人“沉浸”在计算机模拟出来的虚拟环境中而不分真假，让使用者感觉已经成为了虚拟世界中的一部分，从而使用者从被动的观察者成为主动的参与者。理想的虚拟环境是可以达到让使用者难分真假的程度，由于目前科学技术发展的局限性，虚拟现实系统研究与应用比较成熟的只有视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸和嗅觉沉浸。
(2)交互性:交互性主要指使用者操作虚拟物体和从虚拟环境中得到反馈信息的程度。交互性是虚拟现实技术同传统多媒体技术差别最大的地方，强调人机交互的自然性，如植物的摇动、水系的流动、鸟虫的鸣叫等。当学生在虚拟环境中抓住一个实体，其感受都与自然环境中一致或者极为相似。但交互性的有效性和实时性就需要回馈设备等强大的硬件系统和特殊设备支持了。
(3)想象力:虚拟现实技术具有十分开放的构想性。使用者沉浸在虚拟的环境中，除了体验真实的自然感觉，还可以想象一些客观不存在的超越自然的环境。虚拟现实技术可以提供这种丰富想象空间的特点，能够使学习者增加兴趣，提高学习效率。
2.虚拟现实的软件系统
想要实现虚拟现实必须硬件和软件相互配合，软件系统是实现VR技术的关键。
(1)Virtools:是一款功能强大，整合丰富的产品，它能将各种复杂的3D模型，2D图片及声音文字很好地整合在一起，开发具备丰富行为模块的3D虚拟环境，已经运用于多种3D产品当中。
(2)VR－Platform:这款软件比较方便，可以在配置不是特别高的计算机上使用，运行流畅，但同时效果也有一定的损失，能够满足基本的3D浸入和360度视角观察。
(3)Quest3D:该款极具实用性的产品，有着良好的交互性，支持导入文件的格式非常多，音频视频都可以灵活方便的加载，Quest3D可以满足大多数编辑者的应用需求，利用它可以比较方便地创建出复杂的图形程序。
(4)EONStudio:在处理已经建模的3D模型时这款软件较为方便，可轻易在导入的模型上加入设计的动作。
(5)Converse3D:是一款比较成熟的整合软件，在兼容性方面比较突出，运用起来高效并稳定。
(6)WireFusion:这款软件在web3D中应用较多，不需要用户独立的编程，而采用简单的拖放式操作，就可以轻松地建立动态的web3D网页。
(7)CityMaker:是国内自主研发软件，很有专业的针对性，在建立虚拟建筑和虚拟城市方面有很强的应用能力，是一款面向规划与建筑行业的专用软件。当然，各种软件复杂多样，设计目的不同所以倾向性也各有不同。当前，适合园林植物景观设计教学的有Virtools、EONStudio、WireFusion软件。但是，大多数软件使用费用较高，并且专业方向不明显，与行业的结合不够紧密，使用时经常需要二次开发(如天正CAD、中望CAD)。
二、VR技术在“园林植物景观设计”教学中的应用
VR技术应用于“园林植物景观设计”教学是科学技术发展所产生的新形式。区别于传统教学，VR技术的优势非常明显。在VR技术应用现实系统中，按照项目分析、方案设计、施工图设计等教学流程完成“园林植物景观设计”课程作业。
1.项目分析阶段
在“园林植物景观设计”虚拟项目教学中，许多学生常常无法亲临项目现场进行实地考察，可以采用VR技术进行场地分析、环境评判，并通过网络平台，进入到虚拟项目的场地内部，全面了解项目的周边环境，包括气候条件、地质条件、交通状况、人流分布、水系分布、土壤条件、植物资源、历史文化等现状特征。
2.方案设计阶段
在方案设计阶段，学生需要将一些景观节点定位定量地表达出来，包括植物配置平面图、立面图、剖面图及局部效果图。采用VR技术使学生能够进入虚拟的场地空间中，直接摆放、移动、组合各种园林植物，反复调整植物种类、位置、数量，综合对比不同植物组合的景观效果和空间形态，较大程度弥补了传统教学中学生对植物空间与环境无法进行综合感知的缺陷，进一步激发学生的创作灵感。
3.施工图设计阶段
在该阶段，可采用VR技术对植物种植模式和植物空间组合进行高度仿真，模拟植物的栽植位置、植株大小及材料种类，最终完成植物种植总平面、体现高程和剖面的竖向组合图、植物与各种景观要素搭配立面图等，其间反复调整植株数量和树木株行距获取最佳的生态效益和景观效果，可以直观地展示出植物群落的景观特征和空间形态。
三、虚拟现实技术在“园林植物景观设计”教学中应用的难点
1.程序设计难点
园林植物景观设计是风景园林本科生的重点学习内容。随着季节的变化，四季中同一地点植物也会有着完全不同的景观效果，所以如何编写基于VR技术的程序，体现出植物景观的时效性，也就成为VR技术应用的难点。
(1)将植物群落四季交替的数据信息输入VRML的场景数据库中，当学生需要观察不同季节植物景观特征时，实时改变场景信息即可。但数据的获取较难，可以在教学中利用OnyxComputing公司的TreeProfessional，这款插件有一定的树木参数库可以利用。
(2)动画技术比较成熟，四季的情景很容易模拟，但运用在VR技术时缺点极为明显。动画每帧的顺序都是固定的，编辑好的，这样就大大降低了VR技术实时调整的交互性，同时动画无法提供操作人自然的物理互动，所以浸入性也大打折扣。
2.硬件支持难点
各种植物三维模型是由许多面组成的，达到理想的虚拟效果需要计算机有很强的运算能力。一株枝叶丰富的景观树模型大概需要几千个面，如果仿真一个很大的植物种植场景，可能产生上千万，上亿的面，对于计算机硬件的压力是十分巨大的。
3.教学推广难点
虚拟现实技术的应用需要较高专业水平和较强的计算机技术应用能力，而目前一些高校同时具备专业能力和计算机技术水平的教师较少，严重制约了虚拟现实技术在“园林植物景观设计”教学中的应用与发展步伐。
