VR/AR技術在建筑設計及建筑施工中的應用

顧春歡

摘 要：VR/AR技術是現如今建筑設計與施工中常用的兩種技術，本文在分別介紹兩種技術基礎之上，分析其在各個階段的具體應用，最后介紹了兩種技術的應用前景，為今后的使用指明了方向。

關鍵詞：VR/AR；建筑設計；建筑施工

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0118-01

1 相關介紹

1.1 虛擬現實技術--VR

虛擬現實技術，為一種隨著多媒體技術發展起來的計算機新技術，其通過三維圖形生產技術、多傳感器交互技術與高分辨率現實等，生產三維逼真的虛擬環境，并綜合利用計算機圖形學、仿真技術與多媒體技術、人工智能等，模擬人的視覺、聽覺與觸覺等感覺器官功能，使人可以沉浸在計算機模擬的虛擬環境中，并通過語言、手勢等自然的方式與其開展實時交互，創建一種人性化的多維信息空間，隨著計算機軟硬件技術的快速發展，虛擬現實技術應用的前景越來越廣闊。

1.2 增強現實技術--AR

增強現實技術是在虛擬現實基礎之上發展起來的，通過將計算機生產的虛擬物體、場景或者是系統提示信息疊加到真實場景之中，進而實現對于現實世界的增強。增強現實技術不僅僅將虛擬對象引入到真實環境中，同時還可以動態賦予對象位置與姿態，進而保證虛擬對象與真實場景的一致性，使得增強現實環境的漫游更貼近人眼睛的觀察習慣，利用這種交互方式顯得更為自然。同時，因為增強現實技術保留了真實的場景，所以輸出結果更為真實。增強現實技術的實現原理可以簡單地描述為，通過攝像機拍攝真實世界場景，得到真實實際的視頻流，通過跟蹤算法，實時對視頻中的每一幀圖像開展處理與計算，計算得出真實世界對于相機的位置與姿態，并將計算結果經過幾何變換用于注冊虛擬對象在真實場景中的位置與姿態，產生虛擬場景。再通過視頻融合技術，將虛擬場景與真實世界的視頻流融合，得到融合結構實時輸出到顯示設備，增強現實技術主要應用的建筑的設計階段[1]。

2 VR/AR在建筑設計階段的運用

2.1 AR與建筑設計

可視化的設計為設計師之間貢獻設計視角、進行提供設計的關鍵，一個更為直觀的可視化平臺對于如今需要有效地處理數字信息的建筑設計產業來說是必不可少的。增強現實作為一種增強的可視化手段，也將在建筑設計之中占據一席之地。AR CAD系統是暖通、給排水設計師通過可視化設備可以在虛擬的3D空間中多角度的觀察管線進行設計深化并檢驗CAD圖紙中存在設計問題。英國倫敦博物館使用AR技術推出了時光機器的智能手機應用，將歷史的圖片與信息疊加到現在的街景上，加深后人對于歷史的文化理解。唐溆平[2]通過例子分析了建造AR數字城市的可能性，也就是利用三維追蹤技術，應用點云無標記的識別目標物體并在實物上覆蓋各種的數字信息，并結合云計算，實時同步學習與映射算法的優化進行了信息的傳輸，最后通過移動設備下載信息實現數字城市的應用。

2.2 VR與建筑設計

使用VR技術開展建筑設計，在建筑設計階段就可以通過可視化、動態的方式全方位的展示建筑物所處的地理環境、建筑物外貌以及建筑物內部的構造以及各種附屬設施，進而使人可以在一個虛擬的環境中，甚至在未來的建筑物中漫游。所以VR技術是建筑方案設計裝修效果展示以及方案投標、方案論證與評審的有利工具，對于建筑設計、房地產業與建筑裝修業等領域具有十分廣泛的應用前景。利用VR技術進行建筑物設計的基本要素包括虛擬場景建模、虛擬場景渲染、虛擬攝影機設置、運動速度控制以及虛擬觀察者各種動作的模擬（步行、旋轉及其它動作）等等。

3 VR/AR在建筑施工階段的運用

3.1 AR與現場施工管理

因為AR可以在施工現場加載虛擬的施工內容，使得現場人員從平面化的數據提取這種需要較高專業素養的活動之中解脫出來，就可以在現場施工管理中減少因為施工組織與圖紙誤解或信息傳遞失真所造成的巨大損失，減少施工人員反復讀圖與識圖的時間，輔助施工人員的管理，加強現場施工人員的培訓甚至通過加載明顯的標記信息強調重要節點的施工進而有利于現場安全管理。

3.2 VR與建筑施工

建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優化主要是建立在施工經驗的基礎上，但是現代的建筑基本都追求獨具一格，建筑工程施工成為不可完全重復的過程，因此這種模式存在一定局限性，使用施工虛擬仿真技術就可以直觀、科學地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對比，有助于施工方案的選擇和優化，真正實現最優施工。施工虛擬現實技術能使工程技術人員通過計算機試驗施工。

4 結語

將VR/AR用于建筑施工的模擬，不僅能夠以三維圖形、影像等形式實時地、動態地顯示施工方案實施的全過程，且工程技術人員可以通過軟件方便地選擇觀察角度對施工現場進行實時漫游，以獲得全面的印象，并可以對方案反復進行試驗，有利于對各道工序的協調組織。同時，隨著計算機技術尤其是網絡技術的不斷進步，VR/AR將會得到更為長足的發展，必將更為廣泛地應用于各個領域為人類的生產生活帶來全新的體驗。

參考文獻

[1]周思躍，龔振邦.虛擬現實定義的探討[J].計算機仿真，2006（9）：219-222.

[2]唐溆平.建造AR數字城市的暢想與現實[J].文化月刊旬刊，2013（2）：76-78.