建筑学VR实验室采购文件

名称

数量

技术参数

内容介绍

混合现实设备（MR）

2套

1.显示器

光学透明全息透镜（波导）

分辨率2k 3:2 光引擎

全息密度>2.5k 辐射点（每个弧度的光点）

基于眼睛位置的 3D 显示优化

2.传感器

头部追踪4 台可见光摄像机

眼动追踪2 台红外摄像机

1-MP 飞行时间 (ToF) 深度传感器

加速度计、陀螺仪、磁强计

相机8MP 静止图像，1080p30 视频

3.音频和语音

麦克风阵列5 声道

扬声器内置空间音响"

4.人类理解力

手动追踪：双手完全铰接模型，直接操作

眼动追踪实时追踪

语音：设备上的命令和控制，具有互联网连接的自然语言

Windows Hello；具有虹膜识别功能的企业级安全性

5.环境理解

6DoF追踪：世界范围的位置追踪

空间映射：实时环境网格

混合现实捕获：混合全息图和物理环境照片和视频

6.计算和连接

SoC高通骁龙 850 计算平台

HPU第 2 代定制全息处理单元

内存4-GB LPDDR4x 系统 DRAM

存储64-GB UFS 2.1

Wi-Fi：Wi-Fi 5 (802.11ac 2x2)

蓝牙5

USB C 型

7.适合

单尺寸

支持佩戴眼镜

重量566 克

8.软件

Windows Holographic 操作系统

Microsoft Edge

Dynamics 365 Remote Assist

Dynamics 365 Guides

3D 查看器

9.电源

电池使用时间有效使用 2-3 小时

USB-PD 快速充电"

散热被动式（无风扇）

含锂电池

HoloLens2上的混合现实技术将无线设备与应用程序和解决方案相结合，更有效地学习、交流和协作。

利用大幅拓宽的视野一次浏览更多全息图。凭借业界全新的分辨率更轻松、更舒适地阅读文本并查看3D 图像上的复杂细节。

以真实自然的方式实现全息图的触摸、抓握和移动。使用Windows Hello，只需使用虹膜信息即可立即安全登录 HoloLens 2。通过智能麦克风和自然语言语音处理它甚至可以在嘈杂的工业环境中执行语音命令。

支持自由移动，没有线缆或外部配件等障碍物。具有 Wi-Fi连接。

建筑与城市软件开发与场景制作（基本教学）

1套

一、产品部署与交互

1. 本产品运用MR空间定位技术部署于展厅。玩家佩戴MR头盔，在场景内不同点位走动，触发各类场景效果预览，直观感受自然灾害对村庄群落的影响效果。

2. 到达相应点位时，自动弹出村落分析与介绍，玩家可选择不同灾害模拟演示，如洪水、泥石流、山体滑坡等。

3. 使用者通过手势与软件交互，通过MR眼镜的虚实结合交互功能完成控制洪水流量、滑坡程度、泥石流大小等互动环节,系统精准识别手势动作并响应，提供流畅操作体验。

4.可调整洪水、滑坡、泥石流的速度、方向、流量等参数，观察不同参数下洪水、滑坡、泥石流对村庄的影响。

二、系统功能特性

（一）预设参数与场景

1. 系统预设多种灾害等级控制参数，涵盖速度、方向、强度、流量等，适用于多种灾害模拟。

2. 提供多种预设环境（地形与植被）和村落样式场景，玩家可按需选择查看灾害影响。

（二）后台支持功能（供参考）

1. 支持动态模型导入，玩家自制符合条件模型并用于村庄群落搭建。

2. 玩家可在后台自行搭建古建筑群落及周边环境，灵活调整房屋布局、地形起伏和植被情况，完成后上传至云端，用于MR展示建筑效果。

（三）数据记录与分析

1. 实时记录模拟灾害发生时的数据，包括灾害信息（速度、方向、流量等）及村落实时受灾情况。

2. 灾难结束后，整理分析历史数据，生成可视化图表，对比不同条件下灾害变化规律和村落受灾情况。

3. 智能分析灾害特性对环境影响及环境布局对灾害变化的影响，提供参考。

三、场景数据详情

（一）地形数据

精准呈现模拟村庄及其周边特色地形，包括山脉、丘陵、河流、山谷等地貌的起伏特征。

（二）水文数据

1. 河流流量数据：模拟村庄所在流域实时河流流量，展现洪水水量来源与变化趋势，涵盖洪水参数、流动轨迹、速度、形态等。

2. 水位数据：在周边关键河道位置模拟实时水位，符合洪水水位模拟参数。

3. 降雨数据：整合观测与预测数据，精确模拟不同降雨强度和分布下的洪水形成过程。

（三）村庄建筑与古建筑数据

1. 排水系统数据：获取村庄排水系统布局、坡度、位置及运行参数，构建模型评估排水能力和内涝情况。

2. 建筑信息：提供所有建筑物三维模型数据，学生可自主摆放并观察效果，用于模拟评估洪水特性及影响。

（四）地质数据

1. 地质数据：为滑坡和泥石流模拟提供基础数据。

2. 地质灾害隐患点数据：详细标注周边滑坡、泥石流隐患点位置、规模、潜在滑动方向、岩土体力学参数等，用于精准模拟分析。

四、模型构建与算法原理

（一）洪水演进模型

1. 基于特定算法（如Navier-Stokes方程或浅水方程）构建数值模型，模拟洪水在村庄及周边的流动过程，动态呈现流速、水位变化、淹没范围、淹没深度等关键参数。

2. 采用合适数值求解算法（有限差分法、有限体积法或有限元法）确保计算稳定准确，计算时间步长依模型精度和计算**确定。

3. 充分考虑洪水与地形、建筑等的相互作用，提高模拟真实性。

（二）滑坡与泥石流模型

1. 滑坡模型采用物理机制分析模型（如极限平衡法、有限元强度折减法），结合地质和降雨数据计算相关参数。

2. 泥石流模型基于Herschel-Bulkley算法，考虑多种因素模拟其过程，模型参数经勘查和实验数据确定校准。

3. 实现滑坡与泥石流模型和洪水演进模型的耦合，模拟复杂灾害过程。

五、模拟与可视化效果

（一）模拟场景设置

1. 用户在数字孪生平台灵活设置洪水模拟初始条件，如降雨强度、持续时间、河流流量、水位等，以及滑坡和泥石流触发条件。

2. 可同时设置多个场景对比分析，还能设置村庄排水系统运行状态评估应对效果。

（二）模拟过程展示

1. 以逼真三维可视化展示洪水演进、滑坡和泥石流过程及相互作用，实时呈现建筑物、道路等受灾情况，通过不同视觉效果直观呈现。

2. 提供多种视角切换和漫游功能，方便用户从不同角度观察灾害细节。

（1）总体介绍

科研需求：当用户佩戴MR眼镜，应通过MR眼镜在真实村庄沙盘上观察泥石流 、滑坡、洪水经过沙盘模型的流动轨迹、速度和形态，增强对灾害特性的理解。以及通过MR眼镜的虚实结合交互功能完成控制洪水流量、滑坡程度、泥石流大小等互动环节，营造沉浸式体验；（成果包括至少两个村子的实体初步模型和开发的系统案例）

教学需求：学生设计作品放置在公共沙盘的功能：学生建造的三维模型（**建筑类）导入软件，利用软件放置在公共沙盘中，学生可自主选择摆放位置和摆放数量，并观察实现效果。(成果包括至少两个可应用于AR眼镜(PICO4 Pro)的系统案例)

（2）软件功能：

利用手势识别功能，调整洪水、滑坡、泥石流的速度、方向、流量等参数。

观察并记录不同参数下洪水、滑坡、泥石流对村庄的影响等变化。

改变沙盘模型中的地形、植被、建筑物等元素，重复实验步骤，观察并记录不同条件下对村庄的影响情况。

学生导入三维模型，基于公共沙盘进行模型布局。

数据整理：将实验过程中记录的数据进行整理，包括洪水参数、流动轨迹、速度、形态等。

数据分析：使用数据分析工具，对实验数据进行统计分析，比较不同条件下洪水的变化规律。

结果讨论：基于数据分析结果，讨论洪水特性及其影响如地形对洪水路径的影响、建筑对洪水速度的调节作用等。

整个软件应集知识性、互动性与教育性于一体，全方位提供更直观、精确的灾害模拟与古建筑类三维模型摆放功能，有助于深入探索特性及其影响因素。