VR/AR技术在建筑设计及建筑施工中的应用

顾春欢

摘 要：VR/AR技术是现如今建筑设计与施工中常用的两种技术，本文在分别介绍两种技术基础之上，分析其在各个阶段的具体应用，最后介绍了两种技术的应用前景，为今后的使用指明了方向。

关键词：VR/AR；建筑设计；建筑施工

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0118-01

1 相关介绍

1.1 虚拟现实技术--VR

虚拟现实技术，为一种随着多媒体技术发展起来的计算机新技术，其通过三维图形生产技术、多传感器交互技术与高分辨率现实等，生产三维逼真的虚拟环境，并综合利用计算机图形学、仿真技术与多媒体技术、人工智能等，模拟人的视觉、听觉与触觉等感觉器官功能，使人可以沉浸在计算机模拟的虚拟环境中，并通过语言、手势等自然的方式与其开展实时交互，创建一种人性化的多维信息空间，随着计算机软硬件技术的快速发展，虚拟现实技术应用的前景越来越广阔。

1.2 增强现实技术--AR

增强现实技术是在虚拟现实基础之上发展起来的，通过将计算机生产的虚拟物体、场景或者是系统提示信息叠加到真实场景之中，进而实现对于现实世界的增强。增强现实技术不仅仅将虚拟对象引入到真实环境中，同时还可以动态赋予对象位置与姿态，进而保证虚拟对象与真实场景的一致性，使得增强现实环境的漫游更贴近人眼睛的观察习惯，利用这种交互方式显得更为自然。同时，因为增强现实技术保留了真实的场景，所以输出结果更为真实。增强现实技术的实现原理可以简单地描述为，通过摄像机拍摄真实世界场景，得到真实实际的视频流，通过跟踪算法，实时对视频中的每一帧图像开展处理与计算，计算得出真实世界对于相机的位置与姿态，并将计算结果经过几何变换用于注册虚拟对象在真实场景中的位置与姿态，产生虚拟场景。再通过视频融合技术，将虚拟场景与真实世界的视频流融合，得到融合结构实时输出到显示设备，增强现实技术主要应用的建筑的设计阶段[1]。

2 VR/AR在建筑设计阶段的运用

2.1 AR与建筑设计

可视化的设计为设计师之间贡献设计视角、进行提供设计的关键，一个更为直观的可视化平台对于如今需要有效地处理数字信息的建筑设计产业来说是必不可少的。增强现实作为一种增强的可视化手段，也将在建筑设计之中占据一席之地。AR CAD系统是暖通、给排水设计师通过可视化设备可以在虚拟的3D空间中多角度的观察管线进行设计深化并检验CAD图纸中存在设计问题。英国伦敦博物馆使用AR技术推出了时光机器的智能手机应用，将历史的图片与信息叠加到现在的街景上，加深后人对于历史的文化理解。唐溆平[2]通过例子分析了建造AR数字城市的可能性，也就是利用三维追踪技术，应用点云无标记的识别目标物体并在实物上覆盖各种的数字信息，并结合云计算，实时同步学习与映射算法的优化进行了信息的传输，最后通过移动设备下载信息实现数字城市的应用。

2.2 VR与建筑设计

使用VR技术开展建筑设计，在建筑设计阶段就可以通过可视化、动态的方式全方位的展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌以及建筑物内部的构造以及各种附属设施，进而使人可以在一个虚拟的环境中，甚至在未来的建筑物中漫游。所以VR技术是建筑方案设计装修效果展示以及方案投标、方案论证与评审的有利工具，对于建筑设计、房地产业与建筑装修业等领域具有十分广泛的应用前景。利用VR技术进行建筑物设计的基本要素包括虚拟场景建模、虚拟场景渲染、虚拟摄影机设置、运动速度控制以及虚拟观察者各种动作的模拟（步行、旋转及其它动作）等等。

3 VR/AR在建筑施工阶段的运用

3.1 AR与现场施工管理

因为AR可以在施工现场加载虚拟的施工内容，使得现场人员从平面化的数据提取这种需要较高专业素养的活动之中解脱出来，就可以在现场施工管理中减少因为施工组织与图纸误解或信息传递失真所造成的巨大损失，减少施工人员反复读图与识图的时间，辅助施工人员的管理，加强现场施工人员的培训甚至通过加载明显的标记信息强调重要节点的施工进而有利于现场安全管理。

3.2 VR与建筑施工

建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上，但是现代的建筑基本都追求獨具一格，建筑工程施工成为不可完全重复的过程，因此这种模式存在一定局限性，使用施工虚拟仿真技术就可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果，可以定量地完成方案的对比，有助于施工方案的选择和优化，真正实现最优施工。施工虚拟现实技术能使工程技术人员通过计算机试验施工。

4 结语

将VR/AR用于建筑施工的模拟，不仅能够以三维图形、影像等形式实时地、动态地显示施工方案实施的全过程，且工程技术人员可以通过软件方便地选择观察角度对施工现场进行实时漫游，以获得全面的印象，并可以对方案反复进行试验，有利于对各道工序的协调组织。同时，随着计算机技术尤其是网络技术的不断进步，VR/AR将会得到更为长足的发展，必将更为广泛地应用于各个领域为人类的生产生活带来全新的体验。

参考文献

[1]周思跃，龚振邦.虚拟现实定义的探讨[J].计算机仿真，2006（9）：219-222.

[2]唐溆平.建造AR数字城市的畅想与现实[J].文化月刊旬刊，2013（2）：76-78.