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虚拟实验室的概念最早由美国弗吉尼亚大学（University of Virginia） 威廉 · 沃尔夫 （WilliamWolf） 教授于 1989 年提出，其以计算机网络为核心，利用网络将虚拟器连接起来，实现数据的采集、分析和远程操作[1].和传统实验室相比，虚拟实验室具有透明性、资源共享性、互动操作性、用户自主性、扩展性以及安全性等特点，能够在科研、教育领域得到良好的应用。随着计算机技术、多媒体技术、通讯技术和数字化信息技术在工程管理领域的不断推广和应用，建立基于虚拟仪器技术、虚拟现实技术的工程管理虚拟平台，能够有效解决工程技术及相关行业由于资源紧张所带来的一系列问题。

　　按照构建虚拟实训平台实现方式的不同，工程管理虚拟实验室可以分为单机版和网络版两类[2,3].

　　1 单机版工程管理虚拟实验室建设现状。

　　采用仿真技术构建的单机版虚拟实验室非常多，例如 Erlangen-Nuremberg 大学的虚拟教室就是基于 HTTP 协议与 HTML 语言构建的学习 VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Descrip-tion Language,超高速集成电路硬件描述语言） 的仿真综合实验系统[4].然而，作为一种全新的技术，国内外对其的研究主要集中在军事、航天、汽车等领域，在工程管理实验方面的研究较少。2002 年美国亚利桑那州立大学的 Muniram Budhu 建立了土体试样虚拟实验，可以使学生与虚拟实验交互操作，实现土体采样、荷载的施加，并虚拟实验中的各种操作，可在必要时给予学生以适当的提示[5].而西安建筑科技大学土木工程虚拟仿真教学中心统筹协调理论教学和实验教学、虚拟教学与实体教学、虚拟技术与现实技术，构建多层次、立体化、开放式、虚实结合的虚拟仿真实验教学体系，促进学生知识、能力、素质的全面发展，实现虚拟仿真实验教学的新发展，为实验教学的发展做出新的贡献[6].汪德江和叶志明针对目前高校土木工程专业结构工程实验匮乏的问题，提出了以结构工程虚拟实验室代替真实实验的方法，讨论了虚拟现实技术建立结构工程虚拟实验室的可行性，并对在 PC 机上实现虚拟实验室的关键技术进行了研究，提出了结构工程虚拟实验室的基本开发框架[7].目前，单机版工程管理虚拟实验室主要应用于工程教学和建筑施工中。

　　1. 1 工程教学领域。

　　工程技术教学领域，Mukherjee 使用 Multi A-gents （多重智能代理） 技术构建建筑管理教育框架，学习者可以通过该框架概括性的掌握建筑管理中各类因素的特点和相互关系 （比如： 建筑装饰材料、设计工艺、劳动力、工程预算、项目规划等） ,从而直观的统筹整个项目管控流程[8].部分学者利用 3D Max 对建筑施工进行动画演示，或是把教学课件当作三维游戏来开发，如 Hans-Joachim 根据不同的业主需求，模拟房屋建筑的施工，从中发现问题，并不断的修改和优化施工方案，模拟施工方案要求每个细节都与现实施工过程一致 （如工人砌墙时需要什么工具，需要什么标号的水泥砂浆等）[9].

　　许多专家和学者偏向于虚拟实验室的应用研究，如岳建伟和张大伟以河南大学的教学改革项目为例，通过四维 CAD 模型 （三维模型和时间） 与虚拟现实技术，使学生主动变换施工进程和方法，对比不同实验结果，从而增加学生施工方法、施工顺序、场地设计和优化、工程安全等方面的经验[10]; 刘峰利用虚拟现实技术，采用 Photoshop 处理贴图、3Dmax 建模，在 Virtools 中进行互动编辑的方式，对如何解决建筑技术中传统教学的难题进行了探索性的研究，开发了 "柱模安装互动课件"[11].许晓莉结合虚拟现实技术、教育技术等方面的理论和方法，设计房屋建筑虚拟教学系统，在四川师范大学工学院建筑装饰工程技术专业一年级学生中得到了具体实施[12].

　　1. 2 建筑施工领域。

　　上海正大商业广场的建设是虚拟仿真技术在我国建筑领域的首次尝试，仿真系统在施工过程中通过对各种实际构件的相对位置及相互关系进行分析，采用多种施工方法，虚拟相应的情况，并计算出应力以供参考，从而对吊装方法和顺序进行优化。通过上海正大广场的实际论证表明，将虚拟现实技术应用于建筑工程实际具有重要的价值，能够取得良好的实际效果。而杨明玉则将虚拟现实技术应用建筑结构设计，提出了建筑结构虚拟设计的方案和流程，基于实际工程项目，开发了应用虚拟现实技术的钢结构施工虚拟现实仿真系统，该系统不仅解决了一些传统施工组织设计中的瓶颈问题，还清楚的表达钢构件与机械空间关系等[13].

　　国外在工程管理领域开发应用虚拟系统比较多的是在漫游系统 （Walkthrough） 方面。如 Retik 和Shapira 将虚拟现实技术应用于规划施工现场，根据施工现场的实际情况，提出了具体的虚拟实验室的构建方法[14]; Dawood 等人将 4D/VR 技术应用于施工过程的仿真方面，以构建仿真的综合信息资源，综合信息资源涵盖了整个建筑的方方面面，在虚拟实验室构建的理论方面有了较先进的认识[15].Mo-hammed 则使用 AutoCAD,3D Max 和 VRML 虚拟了钢结构的立体模型，模型可以显示钢结构的全部构造顺序，可以旋转观看，或把接头处放大后观看模型的构造[16].其他类应用主要依赖于施工过程简化框架而实现，如 Teicholz 发明的节点模型 （LinkNode Model ） 被认为是施工仿真的雏形， 随 后，Halpin 将其发展成循环操作网络 （Cycle Network,简称 CYCLONE） ,CYCLONE 遂成为仿真系统的基础[17,18].

　　单机版工程管理虚拟仿真主要应用于工程教学和建筑施工两个方面。教学方面，虚拟技术可以使学生与虚拟模型交互操作，实现土体采样、荷载的施加，虚拟实验中的各种操作，可在必要时给予学生以适当的提示； 而建筑施工方面，通过分项施工过程的仿真模型，可有效解决传统施工中遇到的瓶颈问题。

　　2 网络版工程管理虚拟实验室建设现状。

　　网络版虚拟实验室可以允许学生或研究人员通过 Internet 对实验室仪器、设备进行远程控制，用户可以远程设置和修改实验数据，观察实验结果并下载实验数据等。一方面，将单机虚拟实验室和网络相结合，可实现继续教育网络教学，突破时空限制，节约现实教学资源，以弥补实践教学条件的不足[19]; 另一方面，网络虚拟技术诞生于应用，使得城市建筑布局、区域建筑及室内建筑的浏览从抽象变得生动，使得数字化多媒体城市地图、旅游景观的虚拟浏览、网上购房、样板间看房等等成为现实[20].和单机版工程虚拟技术一样，学者们对于网络版工程虚拟实验室的研究也主要集中在实践教学和建筑施工领域两个方面。

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