VR/AR技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)及建筑施工中的應(yīng)用分析

朱立強(qiáng) 王瀚

【摘要】現(xiàn)在工程項(xiàng)目施工建設(shè)要想保證施工效率和施工質(zhì)量，最重要的就是積極運(yùn)用各種新型的施工技術(shù)，為整個(gè)工程項(xiàng)目的施工發(fā)展提供重要的基礎(chǔ)。VR/AR通過(guò)新穎的人機(jī)交互模式，可以為建筑設(shè)計(jì)和施工人員提供更真實(shí)準(zhǔn)確虛擬場(chǎng)景，滿足建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃發(fā)展需要。在VR/AR技術(shù)支持下，能夠構(gòu)建真實(shí)建筑場(chǎng)景，針對(duì)整個(gè)施工設(shè)計(jì)中可能發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行提前預(yù)設(shè)，制定相應(yīng)解決方案，運(yùn)用圖紙和文件進(jìn)行快速準(zhǔn)確表達(dá)。建筑工程規(guī)劃可以為備料、施工組織優(yōu)化、施工配合提供重要的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】VR/AR技術(shù);建筑設(shè)計(jì);建筑施工;應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.123

在現(xiàn)代化快速發(fā)展的背景下，VR和AR技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，極大拓寬人們對(duì)世界認(rèn)知能力。在建筑設(shè)計(jì)和建筑施工中通過(guò)VR和AR技術(shù)的有效應(yīng)用，可以對(duì)整個(gè)建筑項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)進(jìn)行全面分析與協(xié)調(diào)，保證建筑設(shè)計(jì)的整體效果全面提升，滿足建筑施工設(shè)計(jì)的規(guī)劃需要。通過(guò)VR/AR技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，能夠保證建筑施工項(xiàng)目的全面發(fā)展，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供重要保障。本文通過(guò)對(duì)建筑設(shè)計(jì)和建筑施工中應(yīng)用VR/AR技術(shù)進(jìn)行全面分析，詳細(xì)介紹VR/AR技術(shù)的具體特點(diǎn)，明確在建筑設(shè)計(jì)和施工階段的具體應(yīng)用策略，確保建筑施工設(shè)計(jì)管理水平全面提升。

1、VR和AR技術(shù)的相關(guān)介紹

VR被稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持之下，利用三維圖形生產(chǎn)設(shè)計(jì)，形成三維立體化的虛擬場(chǎng)景，并且運(yùn)用多功能傳感器，交互技術(shù)和高分辨率現(xiàn)實(shí)，營(yíng)造真實(shí)生動(dòng)的場(chǎng)景，對(duì)人的觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等多種感覺(jué)器官進(jìn)行全面刺激從而帶給人更真實(shí)的虛擬沉浸體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，可以通過(guò)語(yǔ)言手勢(shì)等相關(guān)的動(dòng)作與場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，營(yíng)造更逼真的多維信息空間，而且隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用前景也更加的廣泛技術(shù)[1]。

AR被稱為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)之上對(duì)各種虛擬物體場(chǎng)景和信息疊加到真實(shí)的場(chǎng)景之中，使真實(shí)世界與虛擬世界相互融合，帶給人更真實(shí)的視覺(jué)沖擊。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以使虛擬對(duì)象在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行直觀展示，還能夠使整個(gè)對(duì)象獲得動(dòng)態(tài)的位置和姿態(tài)，確保虛擬對(duì)象與真實(shí)場(chǎng)景保持高度一致。運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)既可以保留真實(shí)的場(chǎng)景，也能夠提高輸出結(jié)果的真實(shí)性，同時(shí)也可以在整個(gè)真實(shí)場(chǎng)景中對(duì)虛擬對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，判斷虛擬對(duì)象和真實(shí)場(chǎng)景的一致性。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以利用攝像機(jī)對(duì)真實(shí)世界場(chǎng)景進(jìn)行拍攝，利用視頻流跟蹤算法，對(duì)視頻中每一幀圖像進(jìn)行自動(dòng)化處理，判斷出真實(shí)世界中的位置關(guān)系，利用計(jì)算機(jī)的變換手法，對(duì)虛擬對(duì)象在真實(shí)場(chǎng)景中的位置進(jìn)行全面轉(zhuǎn)換，通過(guò)視頻融合技術(shù)，使得虛擬對(duì)象和真實(shí)世界相互融合，獲得更直觀的結(jié)構(gòu)輸出，顯示設(shè)備提高現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用效果[2]。

2、VR/AR在建筑工程設(shè)計(jì)中具體應(yīng)用

在目前建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，通過(guò)AR技術(shù)能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供更良好的設(shè)計(jì)視角，保證設(shè)計(jì)內(nèi)容更加直觀。通過(guò)對(duì)可視化平臺(tái)的快速處理，還能夠增強(qiáng)可視化效果。在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。例如：在暖通排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員利用可視化設(shè)備，可以在三維空間內(nèi)對(duì)整個(gè)室內(nèi)管道的設(shè)計(jì)排布進(jìn)行全面檢驗(yàn)，判斷設(shè)計(jì)圖紙是否存在明顯的碰撞，利用AR虛擬技術(shù)，可以將歷史圖片與相關(guān)信息進(jìn)行疊加，方便人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容進(jìn)行全面把握，利用AR數(shù)字城市可以實(shí)現(xiàn)三維追蹤，對(duì)整個(gè)物體進(jìn)行識(shí)別，并且在真實(shí)的空間內(nèi)設(shè)置各種虛擬的信息[3]。點(diǎn)位通過(guò)同步學(xué)習(xí)和映射的方法，保證信息快速傳遞。VR建筑能夠?qū)崿F(xiàn)可視化，動(dòng)態(tài)化的全方位展示空間，確保對(duì)整個(gè)建筑設(shè)計(jì)有著更直觀準(zhǔn)確的了解，判斷建筑物的外貌與建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助設(shè)計(jì)人員在真實(shí)的場(chǎng)景中來(lái)判斷設(shè)計(jì)的最終效果。通過(guò)VR技術(shù)可以對(duì)整個(gè)建筑物設(shè)計(jì)的基本場(chǎng)景進(jìn)行渲染建模，并且構(gòu)建各種動(dòng)作模擬，從而確保整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的水平全面提高。建筑裝修施工涉及很多專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)，需要對(duì)整個(gè)空間的裝飾環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析。裝飾工程主要以施工單位為主，專業(yè)施工則以分包單位為主。在材料供應(yīng)中需要由供應(yīng)商完成，所以不同的參建單位之間如何密切配合與交流非常關(guān)鍵。通過(guò)VR/AR技術(shù)可以幫助參建單位對(duì)各個(gè)企業(yè)進(jìn)行全面調(diào)整與分析，而且還能夠確保各單位之間的信息快速交換去滿足對(duì)各區(qū)域和專業(yè)風(fēng)格的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，促進(jìn)整個(gè)裝飾效果全面完成。

VR可以在真實(shí)的場(chǎng)景中疊加各種虛擬的對(duì)象，通過(guò)在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)中利用AR技術(shù)，可以使得建筑施工設(shè)計(jì)完善，幫助平面數(shù)據(jù)信息獲得更真實(shí)立體模擬場(chǎng)景。在現(xiàn)場(chǎng)施工中可以有效減少組織施工和圖紙誤解，確保信息傳遞的整體效果，也可以避免施工人員反復(fù)對(duì)施工圖紙進(jìn)行閱讀，減少了施工誤差，幫助施工人員加強(qiáng)施工管理，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用AR技術(shù)時(shí)需要通過(guò)對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)。幫助施工現(xiàn)場(chǎng)管理的效果有效提高。VR與建筑施工在建筑工程項(xiàng)目施工中要想合理應(yīng)用VR技術(shù)，能夠確保整個(gè)建筑工程以更直觀的方式進(jìn)行展示，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)效果[4]。

在建筑裝飾施工中，由于各種構(gòu)件和管道設(shè)備之間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沖突碰撞，如果沒(méi)有正確的調(diào)整，很容易導(dǎo)致施工無(wú)法順利開(kāi)展，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)模式下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)備和裝修之間分別開(kāi)展這種分散式的施工方案，很難保證對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行妥善優(yōu)化，必然會(huì)出現(xiàn)沖突碰撞等情況。運(yùn)用VR/AR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)構(gòu)件之間的一體化建設(shè)，形成三維立體模型。在實(shí)際碰撞檢測(cè)中，只需要按照不同模型的類別進(jìn)行分析，通過(guò)協(xié)作的碰撞檢查功能就可以快速對(duì)三維結(jié)構(gòu)模型準(zhǔn)確掃描與識(shí)別，判斷出現(xiàn)沖突的單元并快速形成相應(yīng)的報(bào)告，滿足沖突管理的控制效果，圖源的重疊控制也會(huì)導(dǎo)致施工期間發(fā)生錯(cuò)誤，所以幫助設(shè)計(jì)單位快速準(zhǔn)確調(diào)整設(shè)計(jì)效果。在建筑裝飾設(shè)計(jì)中，不同燈光、材質(zhì)、家具等細(xì)節(jié)會(huì)影響患者住院心情，針對(duì)這一情況在實(shí)際裝修設(shè)計(jì)中需要保證VR/AR技術(shù)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)更加生動(dòng)。為了滿足仿真設(shè)計(jì)的質(zhì)量，充分運(yùn)用達(dá)到照片級(jí)別的實(shí)感圖像，通過(guò)VR/AR技術(shù)有效處理，也能夠達(dá)到所見(jiàn)即所得的控制效果，使整個(gè)室內(nèi)裝飾細(xì)節(jié)充分展示。

結(jié)語(yǔ)：

利用VR/AR技術(shù)在建筑工程施工建設(shè)中的合理應(yīng)用，不僅可以通過(guò)三維圖形影像等實(shí)時(shí)觀測(cè)的方式，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目方案進(jìn)行全面的展示，也可以對(duì)整個(gè)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)漫游，為不同部門(mén)進(jìn)行設(shè)計(jì)交底提供重要依據(jù)。確保整個(gè)工程項(xiàng)目的施工設(shè)計(jì)管理水平全面提高，也可以保證提升建筑工程施工設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

朱立強(qiáng)（1982.06.07），男，民族：漢，山東省樂(lè)陵市，學(xué)歷：本科，職稱：初級(jí)，研究方向：工程管理;

王瀚（1988.08.30），男，民族：漢，山東省青島市，學(xué)歷：大專， 研究方向：工程管理。