數(shù)字技術(shù)在可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)研究

孫雪婷 王驕陽(yáng)

隨著消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，人們更加注重精神層面的感受和體驗(yàn)，使旅居建筑行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。個(gè)性和創(chuàng)新成了旅居建筑的重要發(fā)展方向。如今數(shù)字技術(shù)已經(jīng)介入各行各業(yè)，部分可移動(dòng)旅居建筑的發(fā)展方向由原來(lái)的裝飾化和功能化轉(zhuǎn)向數(shù)字化與智能化。這樣的轉(zhuǎn)變使可移動(dòng)旅居建筑更具有科技感和未來(lái)感，給人們帶來(lái)新的體驗(yàn)。

但是目前對(duì)于數(shù)字技術(shù)在旅居建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的研究較少，缺乏對(duì)此課題的深入分析?；诖耍疚慕Y(jié)合實(shí)際案例分析數(shù)字技術(shù)在可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并對(duì)未來(lái)發(fā)展的可能性做出展望。

1 概念界定

1.1 可移動(dòng)旅居建筑

1958 年，建筑師尤納·弗萊德曼提出了“可移動(dòng)建筑”的概念，并將其定義為可以隨居住者的愿望而改變形狀和位置的建筑。

可移動(dòng)建筑作為一種靈活的建筑形態(tài)，以其可以拼裝、可以拆卸和可以遷移的特點(diǎn)，開(kāi)始被應(yīng)用到旅居領(lǐng)域。它不僅可以快速搭建和拆除，還能夠適應(yīng)不同場(chǎng)地和環(huán)境的要求，并根據(jù)旅游目的和需求進(jìn)行靈活的布局和設(shè)計(jì)。這種可移動(dòng)性使其成為解決旅游景點(diǎn)附近住房緊缺問(wèn)題的理想選擇之一。

1.2 數(shù)字技術(shù)與可移動(dòng)旅居建筑之間的關(guān)系

計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使數(shù)據(jù)可視化成為可能，二維圖形和三維模型可以在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)。在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)師開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）為代表的輔助工具的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)繪圖開(kāi)始在建筑設(shè)計(jì)中普及。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)師們依托新興數(shù)字技術(shù)，探索出更多超脫傳統(tǒng)幾何圖形的全新形態(tài)[1]。

在數(shù)字技術(shù)愈發(fā)成熟的今天，計(jì)算機(jī)輔助三維交互應(yīng)用（Computer Aided Three-dimensional Interactive Application，CATIA）和建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等數(shù)字工具的出現(xiàn)，推動(dòng)了可移動(dòng)旅居建筑向著標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的方向發(fā)展。數(shù)字技術(shù)介入了可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)表達(dá)、生產(chǎn)施工和交互等。

2 數(shù)字技術(shù)對(duì)可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)的影響

2.1 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的降本增效

與傳統(tǒng)建筑相比，可移動(dòng)旅居建筑具有更高的工業(yè)化和產(chǎn)品化。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)師利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)建立信息化平臺(tái)，形成在線協(xié)同管理模式，使設(shè)計(jì)過(guò)程可視化和可協(xié)作，實(shí)現(xiàn)多方位在線高效管理。設(shè)計(jì)師通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬空間協(xié)同創(chuàng)建和修改三維模型，管理人員和團(tuán)隊(duì)其他成員可在線上實(shí)時(shí)反饋意見(jiàn)，或進(jìn)行集體決策。設(shè)計(jì)流程的數(shù)字化協(xié)同，能提升團(tuán)隊(duì)間的合作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合文檔協(xié)同管理系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)人員在權(quán)限范圍內(nèi)制作和修改項(xiàng)目文檔，實(shí)現(xiàn)多方實(shí)時(shí)共享與跟蹤數(shù)據(jù)和模型[2]。管理人員可以通過(guò)在線平臺(tái)了解項(xiàng)目的最新進(jìn)度，對(duì)文檔內(nèi)容予以反饋，以提升管理效率。

2.2 提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性

可移動(dòng)旅居建筑采用預(yù)制+拼裝的建設(shè)方式，在工廠完成主要的建設(shè)工作，降低現(xiàn)場(chǎng)施工的比重。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，將各個(gè)建筑構(gòu)件的尺寸、位置和材料等詳細(xì)數(shù)據(jù)輸入?yún)?shù)化軟件，生成三維模型，并對(duì)所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和模擬計(jì)算。通過(guò)在虛擬空間中模擬設(shè)計(jì)方案，以可視化圖形的方式表達(dá)所有設(shè)計(jì)信息，將信息以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，并直接生成設(shè)計(jì)圖紙，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的精準(zhǔn)對(duì)接。

在生產(chǎn)過(guò)程中，依托數(shù)字化工廠實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)生產(chǎn)。發(fā)展初期，數(shù)字化工廠只能依靠機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)，將數(shù)據(jù)輸入設(shè)備后進(jìn)行簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)。隨著數(shù)字技術(shù)的日益成熟，智能裝備被應(yīng)用于數(shù)字化工廠。這些設(shè)備以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)算法進(jìn)行整體優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)最優(yōu)，形成數(shù)字孿生，而且能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化管理。如今的數(shù)字化工廠如同生產(chǎn)汽車(chē)零件一般生產(chǎn)建筑構(gòu)件，既高效又精準(zhǔn)。

2.3 增強(qiáng)客戶體驗(yàn)性

通過(guò)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，直觀表達(dá)設(shè)計(jì)效果。過(guò)去，設(shè)計(jì)效果表達(dá)主要通過(guò)草圖大師（SketchUp，SU）、Rhino 和3DS MAX 等三維建模軟件以及Adobe Illustrator 和Photoshop 等圖像處理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，輸出的成果為效果圖或視頻。目前，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，虛擬建筑模型能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)漫游和互動(dòng)，使設(shè)計(jì)流程更加可視化，同時(shí)也給予客戶沉浸式體驗(yàn)。通過(guò)這種方式，客戶可以最大限度地參與設(shè)計(jì)過(guò)程，及時(shí)提供有效的反饋和意見(jiàn)，從而減少溝通中的不準(zhǔn)確性，提升滿意度[3]。

從可移動(dòng)旅居建筑的使用上來(lái)看，數(shù)字技術(shù)能夠提供多樣化的使用體驗(yàn)。聲、光、電技術(shù)的介入，能夠同時(shí)調(diào)動(dòng)用戶的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，賦予靜態(tài)建筑以動(dòng)態(tài)的效果。智能技術(shù)帶來(lái)的交互功能，使用戶得以在更多方面體驗(yàn)人與建筑、人與環(huán)境的關(guān)系，豐富他們?cè)诼糜芜^(guò)程中的活動(dòng)。

3 數(shù)字技術(shù)在可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 在設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用

3.1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是把建筑的各個(gè)要素都變成某個(gè)函數(shù)的變量，通過(guò)改變函數(shù)或算法進(jìn)行整體調(diào)整，不斷模擬和推敲設(shè)計(jì)方案的形態(tài)。在參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師將每個(gè)要素的數(shù)據(jù)輸入軟件并進(jìn)行排列，設(shè)計(jì)一個(gè)命令或算法，使設(shè)計(jì)模型的每個(gè)元素都可以以指定的方式改變，得到不違背物理特性的設(shè)計(jì)方案。

自帕特里克·舒馬赫提出參數(shù)化主義后，包括扎哈·哈迪德建筑事務(wù)所在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外眾多建筑設(shè)計(jì)公司和先鋒設(shè)計(jì)師們都對(duì)其進(jìn)行了探索。參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠滿足可移動(dòng)建筑對(duì)結(jié)構(gòu)和預(yù)制件的精細(xì)化要求。目前，國(guó)內(nèi)部分可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，依托BIM 軟件，將參數(shù)化設(shè)計(jì)方法越來(lái)越多地應(yīng)用于設(shè)計(jì)過(guò)程。一方面，利用Revit 等參數(shù)化平臺(tái)，能夠設(shè)計(jì)復(fù)雜的異形形態(tài)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合CATIA 等深化設(shè)計(jì)軟件，能夠?qū)⒁粋€(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)思轉(zhuǎn)變?yōu)槌鲈O(shè)計(jì)師原本想象，但又符合預(yù)設(shè)邏輯框架的形態(tài)或結(jié)構(gòu)[4]。另一方面，參數(shù)化設(shè)計(jì)提取BIM 模型構(gòu)件的參數(shù)信息，在制定相應(yīng)的計(jì)算規(guī)則后，計(jì)算預(yù)制率，并調(diào)整預(yù)制率未達(dá)預(yù)期的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，以達(dá)到快速優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的目的。參數(shù)化設(shè)計(jì)的介入有效提升了可移動(dòng)旅居建筑的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

3.1.2 可視化設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

建筑設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)是指檢測(cè)建筑設(shè)計(jì)方案的形態(tài)、功能和物理特性等，判斷其是否符合設(shè)計(jì)和物理要求?？梢苿?dòng)旅居建筑與自然關(guān)系密切，和自然界中的光線、雨水、風(fēng)和霧等進(jìn)行交互。數(shù)字技術(shù)的介入，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⒆匀辉氐奈锢硖匦詳?shù)據(jù)化，并導(dǎo)入虛擬空間，無(wú)須依靠現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)或?qū)I(yè)技術(shù)顧問(wèn)，僅通過(guò)模擬就能驗(yàn)證設(shè)計(jì)想法。此外，在可持續(xù)設(shè)計(jì)的考量中，借助數(shù)據(jù)庫(kù)分析地區(qū)的環(huán)境信息，如溫度、濕度和氣候特征等，可以得到建筑朝向和材料選擇等的最優(yōu)解，以滿足各種需要，有效保證建筑的采光和通風(fēng)效果[5]。

3.2 在設(shè)計(jì)效果方面的應(yīng)用

在科技浪潮的推動(dòng)下，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)滲透到建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，不僅在方案設(shè)計(jì)、草圖轉(zhuǎn)譯、模型制作和環(huán)境模擬等方面得到了廣泛應(yīng)用，而且在實(shí)體建筑中也得到了大量運(yùn)用，以實(shí)現(xiàn)更具科技感的設(shè)計(jì)效果。在可移動(dòng)旅居建筑中，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用還表現(xiàn)在增強(qiáng)建筑外觀效果和實(shí)現(xiàn)互動(dòng)設(shè)計(jì)2 個(gè)方面。

原力艙可移動(dòng)旅居建筑使用數(shù)字燈光增強(qiáng)建筑外觀效果，數(shù)字藝術(shù)以智能燈光為載體，賦予建筑獨(dú)特的外觀和環(huán)境響應(yīng)能力。建筑外觀呈現(xiàn)半邊上揚(yáng)的狀態(tài)，以表現(xiàn)其面向自然并與之互動(dòng)的設(shè)計(jì)理念。立面采用玻璃，并在邊緣設(shè)置線性燈光，使建筑在夜晚展現(xiàn)出特別的光影效果（圖1）。

圖1 原力艙可移動(dòng)旅居建筑外立面和燈光效果（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

將數(shù)字技術(shù)融入建筑設(shè)計(jì)，使建筑與外界產(chǎn)生互動(dòng)，已成為可移動(dòng)建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)思路。常見(jiàn)的數(shù)字藝術(shù)與建筑的結(jié)合是在建筑外立面上設(shè)置數(shù)字屏幕。這些數(shù)字屏幕可根據(jù)不同場(chǎng)景和用戶心情，展現(xiàn)特定的藝術(shù)效果，使建筑在不同的時(shí)間和環(huán)境下呈現(xiàn)出不同的效果。可移動(dòng)旅居建筑的數(shù)字心情屏幕，如圖2 所示。這種設(shè)計(jì)不僅吸引了用戶的注意，而且能與他們進(jìn)行互動(dòng)，并為可移動(dòng)建筑注入了生氣和創(chuàng)新元素。

圖2 可移動(dòng)旅居建筑的數(shù)字心情屏幕（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

數(shù)字技術(shù)帶來(lái)的互動(dòng)還可以延伸至可移動(dòng)建筑的室內(nèi)空間。通過(guò)在室內(nèi)設(shè)置屏幕感應(yīng)系統(tǒng)，可以智能化展現(xiàn)天氣和溫度等信息，實(shí)時(shí)反饋環(huán)境變化。同時(shí)，屏幕還可以播放風(fēng)景和星空等影片，為用戶提供沉浸式體驗(yàn)。

3.3 在設(shè)計(jì)內(nèi)容上的應(yīng)用

數(shù)字技術(shù)的介入拓展了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，帶來(lái)了更多功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)信息的傳遞，將要素或物體與互聯(lián)網(wǎng)連接，搭建平臺(tái)用于傳輸和接收物與物之間的信息，實(shí)現(xiàn)定位和識(shí)別等智能化功能[6]。例如，某戶外移動(dòng)住宿裝備能夠根據(jù)不同的市場(chǎng)環(huán)境提供不同的產(chǎn)品解決方案與服務(wù)管理體系，利用“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+云”的形式設(shè)計(jì)可移動(dòng)旅居建筑。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，處于原生態(tài)自然環(huán)境中的建筑配備中央安防系統(tǒng)，當(dāng)建筑發(fā)生異常情況或遭受猛烈的物理撞擊時(shí)，頂部的報(bào)警燈將閃爍和鳴笛，震懾入侵者。將信息傳遞至后臺(tái)服務(wù)管理中心，以便及時(shí)進(jìn)行有效的聯(lián)動(dòng)和協(xié)作。為解決旅居建筑的污水排放、垃圾處理和生態(tài)保護(hù)等問(wèn)題，在建筑中配備了智能升降系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)。

4 數(shù)字技術(shù)在可移動(dòng)旅居建筑中的發(fā)展趨勢(shì)

目前，我國(guó)的可移動(dòng)建筑的市場(chǎng)占有率遠(yuǎn)少于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，加上近幾年出臺(tái)的可移動(dòng)建筑的相關(guān)政策，說(shuō)明我國(guó)的可移動(dòng)建筑市場(chǎng)有著巨大的發(fā)展空間。在旅游市場(chǎng)強(qiáng)勁反彈的背景和可持續(xù)發(fā)展的理念下，可移動(dòng)旅居建筑具有很高的市場(chǎng)需求。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，可移動(dòng)旅居建筑將擁有更多的可能性。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的介入使建筑空間不再僅作為實(shí)體空間而存在，建構(gòu)虛擬場(chǎng)景以及虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的交互已經(jīng)成為建筑空間的新內(nèi)容。在可移動(dòng)旅居建筑中設(shè)置數(shù)字屏幕或數(shù)字墻面等，使用戶能通過(guò)手勢(shì)或聲音與建筑產(chǎn)生互動(dòng)，打造出更生動(dòng)和豐富的沉浸式空間體驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將數(shù)字物體與現(xiàn)實(shí)物體相關(guān)聯(lián)，使虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生聯(lián)系。同時(shí)，借助仿真技術(shù)能夠進(jìn)一步增強(qiáng)虛擬與現(xiàn)實(shí)的聯(lián)系，使人們?cè)谔摂M空間中得到真實(shí)體驗(yàn)。未來(lái)，虛擬空間、建筑環(huán)境與人之間的交互將會(huì)更加具象[7]。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)最顯著的特性是具有認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力。AI 能夠模擬人類(lèi)大腦對(duì)信息的處理方式，分析龐大的數(shù)據(jù)，在其中尋找規(guī)律，并自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比、迭代和優(yōu)化。AI 技術(shù)的介入將為建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)變革，此技術(shù)通過(guò)分析海量的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)圖紙，生成大量風(fēng)格各異的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)訓(xùn)練，能夠不斷提高AI 的認(rèn)知和創(chuàng)造能力，使其更加精準(zhǔn)地生成更有創(chuàng)造力的設(shè)計(jì)方案。

目前，AI 技術(shù)在建筑領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些應(yīng)用成果。如小庫(kù)XKool 將BIM 與AI 相結(jié)合，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析和判定以及不斷地訓(xùn)練和優(yōu)化，輸出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[8]。未來(lái)，AI 技術(shù)會(huì)被應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。這對(duì)設(shè)計(jì)師提出了更高的要求。他們要能夠整體把握設(shè)計(jì)項(xiàng)目，敏銳洞悉人文情感，這樣才能更好地利用AI 技術(shù)設(shè)計(jì)出更符合人們需求、更具有人性化和創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字技術(shù)介入可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)是可移動(dòng)旅居建筑領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，為設(shè)計(jì)師帶來(lái)了新的設(shè)計(jì)方法和工具，也為用戶提供了多樣化的體驗(yàn)。全流程的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工等模塊一體化，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)想法的精準(zhǔn)落地和設(shè)計(jì)項(xiàng)目的降本增效。BIM 和CATIA 等數(shù)字工具的出現(xiàn)，為設(shè)計(jì)師提供了新的設(shè)計(jì)范式，由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)向智能設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。數(shù)字技術(shù)、交互技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)拓展了可移動(dòng)旅居建筑的外觀效果、設(shè)計(jì)內(nèi)容和用戶體驗(yàn)。此外，AI技術(shù)的發(fā)展為未來(lái)的可移動(dòng)旅居建筑提供更多的可能性。數(shù)字技術(shù)在可移動(dòng)旅居建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>