三維技術在建筑工程中的使用研究論文

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論文關鍵詞:虛擬現實技術建筑設計施工裝修

論文摘要:本文分析了虛擬現實技術在建筑領域中的應用．井對相關問題進行了研究，最大限度地實現對建筑設計、施工、裝修等的現實可行性與指導性。

“虛擬現實”(簡稱VR)，是一項綜合性計算機圖形交互技術，它利用計算機生成一種模擬的實物與環境，通過多種傳感器設備使用戶“投入”到該環境中，實現用戶與該環境的直接交互。目前，VR技術已經在各個領域被廣泛應用，如在建筑設計領域、城市建設領域等等。

一、計算機技術的引入

計算機技術用于建筑設計領域已有多年，但最早的建筑設計領域是先模仿傳統工具的使用方式，表現為簡單地模仿傳統的圖紙、圖板、針管筆等的使用方法。例如計算機輔助設計(CAD)主要是幫助設計者把設計、計算、畫圖、數據存儲和處理等繁重工作交給計算機完成，而設計者把主要精力用于創造性構思。計算機可通過圖形設備向設計者展示設計結果。之后發展起來的虛擬現實技術(簡稱VR)能創造身臨其境的感覺，虛擬現實技術是迅速發展的一項綜合性計算機圖形交互技術。它集成了計算機圖形學、多媒體、人工智能、多傳感器、網絡并行處理，利用計算機生成的三維空間圖像實現的目標合成技術，通過視、聽、觸覺，以圖表及動畫方式呈現，改變了傳統的計算機輔助設計被動靜態的信息傳遞方式。目前，虛擬現實技術已經在各個領域被廣泛應用，如在建筑設計領域、建筑施工領域、建筑裝修領域等等。

二虛擬現實技術在建筑領域的應用

1．建筑設計領域

在建筑設計中既要進行空間形象思維，又要考慮到以用戶的感受，是一系列的創新過程，包括規劃、設計等。建筑物的實際效果受設計者的藝術素養、生活閱歷、知識水平、設計水平、設計經驗等主觀因素的影響和限制，不同的設計者對于同樣功能要求的建筑所設計的作品在外觀上、環境的協調上可能截然不同。然而，如果應用基于真實感三維圖形的虛擬現實技術則可以將設計者心目中的建筑方案以可視、可觸、可聽的方式展現給專家、用戶，使他們能“身臨其境”，提出自己寶貴的意見，達到優化設計的目的。同時還能大大減輕設計人員的勞動強度，縮短設計周期，提高設計質量，節省投資。

2．建筑施工領域

虛擬現實技術在建筑施工方面，也大有用武之地，可以進行大量方案的比較和優選。例如進行大型土方工程挖運系統的設計，最優設計是在日挖土量一定的情況下，如何確定挖土機與運土載重汽車的最優匹配，使挖運系統取得最好的整體效益。大型土方工程挖運系統的挖土機與載重汽車的匹配有很多方案，若要把全部方案的效益都計算出來進行比較，幾乎是不可能的。對這一類問題采用虛擬現實技術來比較、優選，則很容易實現。再如對于有風險的大型工程項目，投資一旦失敗，將會遭到巨大的經濟損失。對這一類問題，可以利用虛擬現實仿真技術，進行仿真試驗和評估，然后做出決策。同時還可以對不確定因素進行預先模擬。

3．建筑裝修領

建筑裝修設計是一個復雜的綜合過程。在傳統的設計過程中，裝修設計師根據建筑圖紙構造出虛擬的室內模型，并將其設計理念應用于室內模型，最后以多面視圖、效果圖、家具圖、大樣圖和結構圖等手段表達設計效果。然而，這種離散的平面表現模式使得客戶和施工方難以全面地了解裝修效果。另外，繁瑣的工程量和造價估算過程也使得客戶難以準確快速地對裝修方案進行評估平選。如果在計算機中輸入實際房間的模型，設計者身處所需裝飾的房間，按照自己的構思去裝飾、修改，并且可以變換自己在房間中的位置，去觀察裝飾的效果，直到滿意為止，一切就將變得簡單輕松?？梢栽O想，在未來的裝飾工程中虛擬現實技術將會代替現有的實際模型而顯示出其強大的生命力。利用虛擬現實技術有效地提高了裝修設計的效率，并且能夠增強設計師和客戶之間的溝通，增加客戶對設計方案的滿意程度。超級秘書網

三、虛擬現實的動態漫游技術

利用VR技術在空間數據庫的支持下可以構造三維虛擬環境，人在進入這一環境后可以和計算機實現以視覺為主體的全方位的動態交互。一個建筑模型進行可視化具有多角度觀察、放大、漫游、旋轉、任意選定路線的飛行或點面結合行駛效果的動態顯示及可視點的判別等功能。虛擬現實建筑設計還可以讓人在虛擬的建筑環境甚至城市空間里，以不同的角度去窺視或欣賞其外部空間和內部空間的動感形象和平面布局特點。它所產生的融合性，要比模型或效果圖更形象、完整和生動。

視景仿真和動態漫游技術，同時也是進行方案審察和評估的重要手段。利用VR技術在設計工程中可實時動態展示設計方案，可實時審視檢查規劃設計方案，及時發現問題，及時修改方案和細節。

四、結束語

隨著數字城市建設的蓬勃發展和網絡技術的發達以及計算機軟硬件的進展，虛擬現實技術在建筑設領域的應用會更廣，特別是隨著三維可視化地理信息系統、真實與虛擬現實的集成、視景仿真和海量數據漫游等關鍵技術完善和走向實用，為在真實三維環境中實現虛擬建筑，提供了良好的技術條件和拓展空間。