VR技術在建筑設計中的應用

謝寒宵 葛峰

編者按：現在工程項目施工建設要想保證施工效率和施工質量，最重要的就是積極運用各種新型的施工技術，為整個工程項目的施工發展提供重要的基礎。VR、AR通過新穎的人機交互模式，可以為建筑設計和施工人員提供更真實準確虛擬場景，滿足建筑設計規劃發展需要。在VR、AR技術支持下，能夠構建真實建筑場景，針對整個施工設計中可能發生的問題進行提前預設，制定相應解決方案，運用圖紙和文件進行快速準確表達。建筑工程規劃可以為備料、施工組織優化、施工配合提供重要的參考依據。

引文

隨著數字化時代的到來，數字技術正在向人們生活中的方方面面推進，在數字化及信息技術的高速發展下誕生的VR技術（虛擬現實技術）對建筑行業的發展起到了頗為重要的作用。信息技術的蓬勃發展，也讓建筑行業受益頗多。VR技術就給建筑行業帶來了前所未有的突破。虛擬現實技術在建筑中的應用與發展無疑讓建筑行業緊跟時代潮流，加速了建筑行業的信息化發展。文章介紹了什么是VR技術，分析了其目前在建筑領域中的發展狀況及前景，以及在建筑設計、建筑施工及建筑遺產保護中的應用。

VR技術概述

VR的全稱是Virtual Reality，也就是虛擬現實技術，即通過虛擬達到仿真的目的，它產生作用的途徑就是對現實中的數據和信號進行分析，通過計算機來模擬一個虛擬的環境與空間，讓人們身臨其境。VR技術有很多的優勢、特點。例如：第一點就是它具有多感知性。主要體現在操作者能夠進入到模擬的場景中，就像在真實世界一樣，因為VR技術所建造的背景與真實世界非常相似，操作者完全投入到計算機所創的三維虛擬實例場景中。在VR技術下，人們進入虛擬場景就有身臨其境的感覺，人們的聽覺、觸覺等多方位的感知都可以得到很好的滿足，真正做到身臨其境。第二點是它給人帶來的真實感。虛擬現實技術做到了讓置身其中的人們難以辨別真偽，這種真實感會給體驗者帶來絕佳的體會。第三點則是交互性。這是指在體驗過程中，體驗者與虛擬空間中所有事物的互動效果，即操作者做出動作后，虛擬空間中的物體給出的相應的反饋，主要體現在操作者在虛擬場景中能夠用身體觸碰模擬的物體，能夠得到觸碰物體的反饋，甚至具有位置的移動、顏色的改變、開關燈、開關門等交互性。第四點則是自主性。虛擬環境中存在的所有物體都是經過計算機精密的計算得出的，他們都具備了現實生活中所有物體的運動規律，都會根據天氣變化、外力因素等作用而自主產生變化，為虛擬環境的真實性又增添了一份保障。最后一點是構想性。虛擬現實技術實現的載體是虛擬現實仿真平臺，它利用計算機生成模擬環境，利用多源信息融合的交互式三維動態視覺效果和實體定位的系統仿真，使用戶沉浸其中，這種空間可以是實際存在，也可以是實際難以實現的，或者根本無法實現的空間，用戶可以通過設備和工具，能夠直觀而又自然真實地從視覺、聽覺、觸覺感受虛擬的環境。

VR技術在使用中的優越性

增加展示的直觀性

利用VR虛擬現實技術對多維空間進行模仿創造，通過技術軟件，直觀地給人們呈現出建筑裝飾效果，VR技術在建筑中的應用與傳統的三維技術相比較呈現的效果更加逼真，更好地呈現出建筑裝飾各節點，有效地烘托氛圍，給用戶更好的體驗，讓其感受到建筑裝飾的魅力所在。

增強設計的互動性

按照傳統教學模式加入裝飾課堂設計，老師通過課本知識講解具體內容，以往通常會利用黑板進行畫圖，為學生進行具體內容講解，相對來說教學方法比較簡單，但是不能引起學生的學習興趣，課堂教學中整體比較枯燥，相互間的互動性比較差，整個課堂上由老師進行單純講解。當前社會發展中各項新技術不斷涌現，在建筑裝飾教學中，把信息技術與課堂教學相互結合，教師講課利用虛擬現實技術，可以生動形象地展示教學內容，讓學生更好地理解建筑裝飾知識，增加學生對學科的認知。利用虛擬現實技術進行動態講解，可以讓學生了解具體內容，同時給學生傳達老師的思想，在老師引導下讓學生進入虛擬構造中，通過學生的親身感受，了解當前的設計理念。

使預算更加精準

在建筑裝飾設計預算方面，通過VR信息技術可以更好地呈現，發揮技術的應用優勢，讓用戶可以全方位地了解最終圖示效果，讓用戶有更逼真的感受，在VR虛擬技術中讓用戶真切地看到整體效果是否滿足自身需求，在虛擬空間內可以展現設計所用的材料以及整體建筑結構，明確具體的建筑風格情況，在新技術應用中消耗較少的人力、物力資源，而且在很大程度上可以提升預算準確性，避免了不必要的耗費，整體降低建筑裝飾設計成本。

使得建筑裝飾設計的合理性不斷提升

在建筑裝飾設計教學中科學應用VR虛擬技術，把建筑裝飾設計整體融合，繪圖模式下改變傳統教學模式，與現代社會發展相互接軌，提升建筑裝飾設計的合理性，不僅可以滿足用戶需求，還使整個設計變得更加人性化，為建筑裝飾設計發展奠定基礎。

VR技術在建筑領域的發展趨勢

VR技術在建筑領域應用現狀

大量研究結果顯示，由于VR技術的研發與制作成本非常的高昂，因此VR技術在建筑領域中的應用其實還沒有完全成熟，目前的應用主要是在建筑安全方面較多，例如VR傷害體驗模擬、VR安全互動教學以及VR安全操作訓練。VR傷害體驗模擬是指能夠通過虛擬環境來模擬施工過程中最容易發生的一些安全事故，使體驗者能夠近距離地體會施工過程中的危險及隱患，有效地排查此類情況的發生。VR安全互動教學是指，通過虛擬工地內的實況，對施工地點中的安全設施進行模擬使用，以防在危險發生時，難以對安全設施進行操作并完成自救。VR安全實操訓練，顧名思義，就是在虛擬工地環境中進行安全正規的操作訓練，同時也為施工人員在危險發生時能夠更好地進行安全自救做了鋪墊。

VR技術在建筑領域應用前景

總的來說，在建筑界，這項技術的發展未來是非常可觀的。雖然目前還沒有完全成熟，但是隨著科技的迅速發展，虛擬現實技術也被越來越多地應用于建筑行業。比如說，從前設計師們只是依靠二維的作圖方式進行創作，而且各個方面的設計師們的溝通途徑是非常閉塞的，二維的圖像限制了設計師們的溝通交流，有了該技術的融入，在進行建筑設計時，設計師們就能更直觀更立體地對自己的設計進行分析，并做到與其他專業設計師的有效調解，呈現一個更好的設計作品。除此之外，該技術的使用也讓建筑的施工更加高效安全。因此，虛擬現實技術在建筑業中的發展是非常可觀且必要的。

VR技術在建筑裝飾設計領域中的應用分析

VR技術在建筑裝飾設計課堂教學中的應用

在我國建筑裝飾設計教學中結合教育歷史，與當前的教育實踐相結合，努力與現代社會接軌，各項教學模式逐漸創新發展。目前建筑裝飾設計教學開展多門課程，學生的學習過程中需要學習建模和平面設計等相關知識，這些知識是建筑裝飾設計學習的重點，作為核心課程，在日常學習時會隨著學生知識儲備的增加難度逐漸增大，知識從二維層面逐漸向三維過渡，整體上是向立體化發展，逐漸構善完善的學習體系。

在傳統教育模式下，建筑設計課程由老師進行專業設計，通常為了更直觀地展示，會利用平面圖片來展開教學，很多學生觀看平面圖片不能對立體的圖示進行詳細解讀，在學習立體知識時難度比較大。所以當前教學中基于新技術，可以在教學中把VR技術與建筑設計裝飾相互結合，利用此項新技術展示設計中的關鍵節點，可以讓學生更好地理解三維圖示構造，制作動畫進行裝飾動態演繹，觀看完成后學生可以自己動手設計，在整個教學過程中學生可以更好地掌握難點問題，指導學生更好更快學會知識，同時利用知識解決實踐問題，培養學生能力。在社會現代化發展中，人們的審美需求逐漸改變，建筑裝飾設計教學應該與人們的需要相互結合，教學中建筑裝飾設計教學應該基于VR技術進行改進，在教學中指導學生學會更多的知識，保證課堂教學質量，讓學生的能力不斷提高，培養專業人才為學生后期進入社會打下基礎。在建筑裝飾設計教學中利用VR技術實現課堂的靈活轉變，讓學生自身更直觀地了解建筑裝飾設計應用，同時學校可以利用此項技術促進教學工作的開展。

VR技術在建筑裝飾設計實訓課中的應用

建筑裝飾課程教學中，如果單純通過圖紙、圖片給學生講解知識，學生學習難度比較大，通常情況下學生不能徹底了解圖紙問題，在實訓課中會出現圖紙反復修改問題。主要是按照傳統的教學，利用CAD進行繪制，建筑設計中各項都通過圖紙展示，很多建筑裝飾的包面比較復雜，需要對其立面進行分析，在圖紙設計過程中相互之間關聯性比較強，在利用CAD繪圖時，設計難度比較大，而且學生自身的能力有一定的局限，因此并不能從整體上保證設計出的圖紙的質量。

利用VR虛擬技術對施工構造課程進行教學，學生學習首先需要了解現場整體工作情況，指導學生進行詳細觀察分析，在學生基本了解后進行深層次知識學習。其次由老師進行演示，然后針對學生掌握情況進行教學。最后，需要學生自身進行參與，在課程教學中進行實踐設計，讓學生掌握知識。但是實際教學中授課結合成本的各項因素綜合考慮，一些建筑設計成本比較高的工藝，需要利用較為簡便的方式進行直觀呈現，很多學生不能切實地進行設計操作。此時利用VR虛擬技術讓學生進行實際操作，增加學生對知識的掌握和理解程度，讓學生在體驗中學會知識，增加學生對課堂知識學習的熱情，同時達到課堂教學最佳效果。

VR技術在建筑設計中的應用

這項技術正在建筑界逐步發展，對于建筑模型本身來說，虛擬現實技術快速并直觀地為我們傳遞著建筑模型的信息。在進行建筑模型的構建時，該技術為我們實現了兩方面的要求：首先，它做到了參數化建模;其次，它讓模型在進行調整修建時，更加地智能便捷。就第一個層面來說，建筑模型在制作時，不僅僅是點、線、面的組合那么簡單，而是各種信息交織在一起，通過復雜的重組而得來的三維立體模型。這種立體的信息組合，也提供給我們更直觀的信息解讀。利用投影關系，我們可以選擇任何我們想要了解的面進行操作，這樣就能夠看到建筑模型的剖面效果。同時，它還可以根據模型中的門窗等預算出所需要的材料。就模型修改的智能性來說，由于建模的數據信息都是相互關聯的，我們在對其中一個部分進行修改時，模型的其他部分便會自動地給出相應的變化。

VR技術在建筑遺產保護中的應用

虛擬現實技術除了在建筑設計和建筑施工中發揮作用外，在遺產保護方面也創造了越來越多的可能性。通過VR技術來展示建筑遺產，在盡可能地保證了建筑遺產呈現的真實性的同時，還有著許多突出的優勢。它能夠減少對建筑遺產的破壞與傷害，這些破壞可能是自然因素造成的，也可能是人為因素造成的。除此之外，當人們不便于長途跋涉去欣賞美麗的建筑時，就可以通過該技術實現這一點。這也就提高了建筑遺產在人們視野中出現的頻率，對建筑遺產的保護與傳承有著極大的好處。

例如：敦煌莫高窟的數字化呈現為我國建筑文化遺產的數字化管理做出了表率。隨著年歲越來越長，敦煌莫高窟在風沙、地震等自然因素與人們隨意刻畫等人為因素的雙重作用下，遭受了非常嚴重的破壞。隨著信息及技術的高速發展，數字化的管理能夠有效防止壁畫、彩雕等文化遺產繼續遭受嚴重破壞。通過技術手段，將壁畫、彩雕等文化遺產在虛擬環境中呈現出來，既便利了人們的觀賞，又避免了敦煌莫高窟持續受到傷害。

VR技術在建筑施工中的應用

這項技術不僅在建筑設計方面起到非常重要的作用，在建筑施工方面也做出了重要貢獻。利用虛擬現實技術可以模擬出施工現場的操作順序與步驟，讓管理人員更加直觀地進行監督指導，及時發現問題、解決問題，確保施工現場一切正常。VR技術讓施工過程更加細微地出現在人們眼前，這讓操作人員們在施工前就對場地有了一定的了解認知，提高施工效率。人們在置身于施工現場之時，更能夠體會到安全對我們的重要性，更能夠警惕危險的發生。同時，我們還可以利用VR對建筑構件進行測試，更加確保安全性。

上海有間科技VR旗下的工地VR安全體驗館，該體驗館就做到了讓人們真正地身臨其境，模擬了在施工過程中可能發生的安全事故及應對措施，跳脫了從前說教式的安全教育，用更加鮮活的方式讓工地安全問題深入人心。

結語

綜上所述，VR技術對于推動建筑行業的發展有著舉足輕重的作用，在時代的進步與發展下，能否把握新技術、新手段，發展創新思維，讓建筑行業與信息技術的發展接軌是對于我們的考驗。虛擬現實技術在建筑行業的應用雖然尚未完全成熟，但從其對于建筑設計、建筑施工以及建筑遺產保護等方面的突出貢獻來看，其在建筑行業的應用與發展必然有可期的未來！

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