- 文献综述（或调研报告）：
- 虚拟现实技术在灾害救援的应用
虚拟现实（virtual reality，VR）技术是指利用计算机模拟产生三维仿真系统，提供使用者关于各种感官的模拟及可视化的操作交互，具有浸沉感、交互性和构想性三个重要特征，在进行真实场景模拟训练方面具有仿真训练成本低、环境流程可编辑及数据收集能实时反馈等方面的优势，早期主要应用于军事训练、机械工程制造、航空航天模拟等专业领域。VR 技术主要有 3 种类型：VR、增强现实（augmented reality，AR）、混合现实（mixed reality，MR）。其中，AR 是在VR技术基础上发展演化起来的，能够拓展和加强用户对周围世界的感知。而MR是指合并现实和虚拟世界而产生的可视化环境，分为 AR 和增强虚拟。随着互联网大数据、人工智能、网络通信、图像处理等技术的井喷式发展， VR 技术得到迅速普及，已逐渐在临床技能培训、患者康复治疗、心理治疗和远程医疗等领域广泛应用，同时也在灾害救援方面展现出广阔的应用前景[1]。
虚拟现实技术在我国起步较晚，20世纪90年代初，我国一些高校和科研院所的研究人员从不同角度开始对虚拟现实进行研究，国家科技部、国家自然科学基金委员会等对虚拟现实领域的研究积极的给予资助，部分高校和研究院所开始在虚拟现实技术与可视化技术方面展开深入的研究。国防科技大学多媒体实验室是国内最早开展基于三维图像虚拟现实研究的院校之一,1994年国防科技大学成功研制出第一个基于三维图像的虚拟信息空间生成平台 HVS，该系统已经在部队及地方单位得到成功的应用。从 1996 年开始，在“863计划”的资助下，北京航空航天大学等国内多家单位持续开展了分布式虚拟环境 DVENET（Distributed Virtual Environment Network）的研究开发工作，并取得一系列显著成果。1999年，我国成功地研制出第一个协同虚拟现实系统——虚拟空间会议系统 VST（Virtual Space Teleconferencing）。虚拟现实技术的发展为灾害场景的模拟提供技术基础，将虚拟现实技术应用于灾害救援领域，可以为国家减少大量的经济损失[2]。
在灾害场景的建模方面，清华大学的徐峰等开发了一个以GIS为模型源，以CAD为模型生成工具，以FEA为破坏预测，以虚拟现实（VR）作为后处理平台的综合城市地震模拟系统（UESS）。根据GIS的数字地图，实现了用自动程序来建立市区建筑物的3D结构模型，并模拟其地震性能的功能[3]。清华大学的于巍利用三维可视化仿真技术对地下煤气爆炸造成地面坍塌的灾难情景进行建模，动画效果生动形象，并且能够保存项目数据。 王新[1]等利用虚拟现实技术建立各类灾害救援训练模型，有助于训练救护人员根据救援场景实施应急治疗。侯建明[4]等基于Unity3D虚拟现实开发平台,结合救援演练内容,设计出矿山救援虚拟仿真演练系统实现框架，最终形成了基于虚拟现实技术的矿山救援虚拟仿真演练系统。
国外也有许多虚拟现实应用于灾害场景的例子。巴西将虚拟现实技术作为自然灾害管理的宝贵技术，以记录洪水的情况并向公众传播洪水到来的应对措施[5]。日本的T. Itamiya等应用增强现实开发了智能手机应用程序，模拟洪水、火灾等情况的场景，提供身临其境的体验，应用于市民的应急疏散演习中，以提高安全时期民众对灾害的危机意识[6]。J. Molka-Danielsen等人提出了利用虚拟现实技术建立多职业应急管理模型，可以为医务人员，消防员，警察等提供沉浸式培训机会[7]，使各专业的人员能在灾害场景下更好的合作应对灾害救援。
因此，将虚拟现实技术引入道路交通应急抢险领域，可以模拟真实抢险救灾场景，帮助救援人员系统化地学习新型救援抢险设备的基本性能参数、操作使用规范、设备故障排除和维护保养等基础知识。有助于虚拟现实技术在道路交通应急抢险专业训练中逐步成为平台化、标准化学习的技术工具[8]。
- 三维GIS在灾害场景建模的应用
自上世纪80年代“虚拟现实”概念提出至今，其相关技术研究一直受到图形学爱好者的追捧，其中包括自然场景绘制和三维GIS应用。自然场景和三维GIS是组成虚拟现实环境的两个重要元素，逼真的自然场景能带来良好的用户视觉体验，三维GIS则是虚拟环境的支撑载体，二者相互结合，相辅相成，具有良好的应用前景，能产生意想不到的效果[9]。
国外应用GIS进行三维建模的研究开始较早且应用广泛[10]。David V. Pullar[11]等提出使用3D GIS将建筑环境进行可视化，并使用Arcview GIS和多伦多大学景观研究中心（CLR）的可视化软件 PolyTRIM 来创建大学校园入口的3D场景，从而评估并选择出最佳方案。A·CARRARA[12]等通过应用GIS技术建模，生成高保真数字地形模型，将地形自动划分为不同坡度的单元。通过对比分析其中信息得到斜坡单元中发生滑坡的风险。我国在三维建模的研究中起步较晚，与国外有一定的差距，但在国内研究学者辛勤努力下，在该领域也有所进展。唐爱平[13]等提出了一种基于地理信息系统（GIS）和人工智能（AI）开发平台的地震灾害智能仿真系统。该系统旨在识别地震前基础设施的结构弱点，快速评估地震破坏，并在地震中和地震后为公众和政府做出智能的应急响应。周斌[14]以现有的计算软件 MATLAB 和三维建模软件 3ds Max 作为重要载体，将滑坡的地形数据转变为三维模型，同时利用粒子系统对滑坡的运动过程进行了动态模拟。谭东升[15]等在 Open GL 软件的基础上开发出滑坡三维可视化软件，该软件能实现滑坡模型的建立、滑坡数据的管理、滑坡稳定性的计算、三维动态模拟及实现滑坡预测预报及动态仿真模拟等功能。宋仁波[16]等在 ArcGIS Engine平台上利用 C#语言调用 ArcToolbox 工具，对离散数据进行插值、转换等操作，实现地质模型的三维可视化。因此，基于三维GIS建立灾害场景模型是可行的，结合实际的地理信息，可以使所建立的道路模型更具有真实性。
- 道路抢通设备的建模
道路抢通装备是道路抢通部队和民用后勤装备的重要组成部分，是构成后勤保障力、灾害抢险战斗力的重要因素，是为人民生活服务的重要技术装备，是实现快速、有力、高效的保障的主要技术依托。对道路交通应急抢险设备进行建模仿真，可以帮助道路抢通人员直观地了解抢险设备的外形及正确的使用方法，对新型抢险设备的前期理论学习更是大有裨益[8]。
陈荣彬[17]等采用SolidWorks对设备零部件进行建模，再导入3D Studio Max软件进行贴图、渲染、 烘焙，从而构造出逼真的三维场景。王广彦[18]等在 CAD平台下实现战损装备几何信息的三维可视化，通过信息编码的方法绘制出某型号指挥车的三维实体模型，可以为装备的生存性和战场抢修性设计提供基础数据。拾放机器人可应用在道路抢通作业中，Rosidah Sam[19]等使用Solidworks软件进行拾放机器人的设计和仿真，缩短机器人开发时间并提高机器人设计和质量，
参考文献：
