當前，計算機技術(shù)與土木工程的結合日益密切，工程施工組織管理信息化程度取得顯著(zhù)提高，也正是在這種背景下，虛擬現實(shí)技術(shù)應運而生。

　　一、虛擬現實(shí)技術(shù)在施工組織與管理中的應用

　　1.在施工過(guò)程控制和管理中的應用

　　土木建筑工程的施工控制和管理是復雜的、動(dòng)態(tài)的、集成的，貫穿于每一個(gè)工程項目的全生命周期。尤其是現代的大型工程項目，工期長(cháng)，工程量大。它涉及到各工種協(xié)調，大量資金和材料調度、施工機械、設備的管理。工程的進(jìn)度、質(zhì)量、成本以及合同、信息的管理如何有效實(shí)現，通常的工程經(jīng)驗和橫道圖、平面布置圖是難以做到的。4D項目管理信息系統有效地整合整個(gè)工程項目的信息并加以集成，實(shí)現施工管理和控制的信息化、集成化、可視化和智能化。所謂4D模型是在建筑CAD三維（3D）模型的基礎上，附加時(shí)間/成本因素，這個(gè)技術(shù)的合成不僅是一種可視的媒介，使用戶(hù)看到物體變化過(guò)程的圖形模擬，而且能對整個(gè)形象變化過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化和控制。這樣就有利于保障現場(chǎng)作業(yè)的安全；按時(shí)間模擬施工進(jìn)度，可以對工期進(jìn)行比較精確的計算和控制，有助于人、材、物的統籌和調度，實(shí)現了對建筑施工的交互式可視化和信息化管理。

　　2.在施工方案的選擇及優(yōu)化中的應用

　　合理選擇施工方案是工程施工組織設計的核心，它包括確定施工流向和施工程序，選擇施工方法和施工機械，安排施工順序等。對于某些結構復雜、工程量大的工程而言，在施工方案的選擇上有一定的難度，然而通過(guò)虛擬現實(shí)系統，可以對各分部工程的施工方案進(jìn)行虛擬施工和演示，為施工方案的選擇帶來(lái)極大便利。

　　二、工程實(shí)例分析

　　1.工程概況

　　該工程為某景區主體建筑--塔樓工程，建筑物總高147米，寬54米（裙房底盤(pán)寬253米）�？傆玫孛娣e641653平方米，總建筑面積為76690平方米，其中地上為60225平方米，地下為16465平方米，夾層建筑面積29019平方米，塔底部為蓮花臺基，中部為雙手合十的雙塔建筑造型，塔樓部分地上11層、地下1層；裙樓地上1層（局部地上3層）、地下1層。就該工程整體而言，具有“難、高、緊”的特點(diǎn)。

　　2.虛擬組織與管理

　�。�1）施工方案的選擇及優(yōu)化

　　該工程分為基礎地下室、主體結構及裝飾裝修三大部分，其中主塔工程部分由于結構新穎特殊，在施工順序和方案的選擇上最為復雜。通過(guò)虛擬施工工程，多次演示操作，最終確定合理的方案：在保證主塔進(jìn)度的情況下，適當穿插裙樓施工，裙樓先施工二層以下，中間24米高的范圍暫不施工，用作主塔吊裝鋼構、運輸和堆放場(chǎng)地。在進(jìn)度安排上，主塔混凝土的施工與鋼骨施工保持2米高差。主塔施工54米高時(shí)，開(kāi)始插入機電工程管線(xiàn)和設備施工；64米高時(shí)，開(kāi)始穿插室內裝修；74米高時(shí)，開(kāi)始穿插外裝修；主塔完工后，拆除塔吊，再進(jìn)行24米裙樓施工。該方案的確定為工程在進(jìn)度上縮減了大量時(shí)間，避免了設備的轉運，從而為工程降低成本費用。

　�。�2）施工場(chǎng)地的平面布置

　　傳統的施工平面布置圖，以圖紙形式繪出，無(wú)法給人直觀(guān)立體效果，即使采用3D效果圖形式，當需要修改時(shí)，也不易及時(shí)反映場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)變化，此時(shí)的施工平面布局只能根據施工經(jīng)驗進(jìn)行。

　　在虛擬現實(shí)系統中，首先建立該工程所有地上地下已有和擬建建筑物、施工設備、各場(chǎng)地實(shí)體、臨時(shí)設施、庫房加工廠(chǎng)、管線(xiàn)道路等實(shí)體的3D模型，通過(guò)VRML（虛擬現實(shí)語(yǔ)言）賦予各3D實(shí)體動(dòng)態(tài)屬性，實(shí)現各對象的實(shí)時(shí)交互及隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，形成4D場(chǎng)地模型。在4D場(chǎng)地模型中，可以隨時(shí)修改各實(shí)體的造型和位置。

　　在系統中，通過(guò)建立統一實(shí)體屬性數據庫，存入各實(shí)體的位置坐標、存在時(shí)間及設備型號等信息，包括臨時(shí)設施、材料堆放場(chǎng)地、材料加工區、倉庫、生活文化區等設施實(shí)體的占地面積，能存放數量及其他各種信息。通過(guò)漫游虛擬場(chǎng)地，不僅可以直觀(guān)地了解場(chǎng)地布置，通過(guò)鼠標放置看到各實(shí)體的相關(guān)信息，這在按規范布置場(chǎng)地時(shí)提供極大的方便，同時(shí)還可通過(guò)修改數據庫的信息來(lái)更改不合理之處。系統還可根據存入數據庫的規范信息和場(chǎng)地優(yōu)化方案，協(xié)助組織人員確定更合理的場(chǎng)地位置、運輸路線(xiàn)規劃和運輸方案。

　�。�3）施工工程的動(dòng)態(tài)管理

　　施工工程的管理是保證施工進(jìn)度、工程質(zhì)量、安全施工的根本，傳統的管理主要依靠管理者的豐富經(jīng)驗，在材料、人力、設備的安排上依靠事先的施工組織設計，但這在施工中不一定能滿(mǎn)足實(shí)際情況的需要，在工程未來(lái)風(fēng)險上，也只能依靠管理者的經(jīng)驗性預測，對于安全隱患，更不能及時(shí)反映。

　　在虛擬現實(shí)系統中，通過(guò)制定已進(jìn)行多次方案優(yōu)化、事先已確定的虛擬施工過(guò)程，并將其與進(jìn)度計劃同步鏈接。管理者可以隨時(shí)觀(guān)看任意時(shí)間應達到的施工進(jìn)度情況，通過(guò)儲存在數據庫中的信息，能實(shí)時(shí)了解各施工設備、材料、場(chǎng)地情況的信息，以便提前準備相關(guān)材料和設施，及時(shí)而準確地控制施工進(jìn)度。

　　通過(guò)對未來(lái)狀況的虛擬施工演示，可提前發(fā)現未來(lái)可能出現的施工問(wèn)題和安全隱患，及時(shí)控制，以保證人員安全和避免不必要的損失。通過(guò)演示，還可發(fā)現施工方案的不足之處，以便進(jìn)行修改，保證工程質(zhì)量。

　　通過(guò)該系統的虛擬施工演示，對施工人員進(jìn)行虛擬培訓，了解全工程情況，由于強大的交互性，還可參與虛擬施工，可大大增強施工人員的經(jīng)驗，提高工程效率。

　　三、結語(yǔ)

　　基于虛擬現實(shí)系統的施工組織與管理，通過(guò)建立虛擬模型和虛擬施工過(guò)程，可大大提高工程管理和施工的效率，保證進(jìn)度的進(jìn)展，節約成本，提高安全性，減少工程風(fēng)險。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，虛擬技術(shù)在土木工程中的應用將更加深入、普遍，必定會(huì )使傳統的施工管理翻開(kāi)新的一頁(yè)。