数字技术在可移动旅居建筑设计中的应用和发展趋势研究

孙雪婷 王骄阳

随着消费观念的转变，人们更加注重精神层面的感受和体验，使旅居建筑行业的市场竞争日益激烈。个性和创新成了旅居建筑的重要发展方向。如今数字技术已经介入各行各业，部分可移动旅居建筑的发展方向由原来的装饰化和功能化转向数字化与智能化。这样的转变使可移动旅居建筑更具有科技感和未来感，给人们带来新的体验。

但是目前对于数字技术在旅居建筑设计领域应用的研究较少，缺乏对此课题的深入分析。基于此，本文结合实际案例分析数字技术在可移动旅居建筑设计中的应用，并对未来发展的可能性做出展望。

1 概念界定

1.1 可移动旅居建筑

1958 年，建筑师尤纳·弗莱德曼提出了“可移动建筑”的概念，并将其定义为可以随居住者的愿望而改变形状和位置的建筑。

可移动建筑作为一种灵活的建筑形态，以其可以拼装、可以拆卸和可以迁移的特点，开始被应用到旅居领域。它不仅可以快速搭建和拆除，还能够适应不同场地和环境的要求，并根据旅游目的和需求进行灵活的布局和设计。这种可移动性使其成为解决旅游景点附近住房紧缺问题的理想选择之一。

1.2 数字技术与可移动旅居建筑之间的关系

计算机技术的出现使数据可视化成为可能，二维图形和三维模型可以在计算机上呈现。在建筑设计领域，设计师开始使用计算机辅助技术进行设计。以计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）为代表的辅助工具的出现，使计算机绘图开始在建筑设计中普及。随着数字技术的发展，设计师们依托新兴数字技术，探索出更多超脱传统几何图形的全新形态[1]。

在数字技术愈发成熟的今天，计算机辅助三维交互应用（Computer Aided Three-dimensional Interactive Application，CATIA）和建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等数字工具的出现，推动了可移动旅居建筑向着标准化和智能化的方向发展。数字技术介入了可移动旅居建筑设计的各个环节，包括设计方法、设计表达、生产施工和交互等。

2 数字技术对可移动旅居建筑设计的影响

2.1 实现设计项目的降本增效

与传统建筑相比，可移动旅居建筑具有更高的工业化和产品化。在设计环节，设计师利用数字化技术来建立信息化平台，形成在线协同管理模式，使设计过程可视化和可协作，实现多方位在线高效管理。设计师通过虚拟现实技术，在虚拟空间协同创建和修改三维模型，管理人员和团队其他成员可在线上实时反馈意见，或进行集体决策。设计流程的数字化协同，能提升团队间的合作效率和设计质量。在虚拟现实技术的基础上结合文档协同管理系统，使设计人员在权限范围内制作和修改项目文档，实现多方实时共享与跟踪数据和模型[2]。管理人员可以通过在线平台了解项目的最新进度，对文档内容予以反馈，以提升管理效率。

2.2 提高设计的准确性

可移动旅居建筑采用预制+拼装的建设方式，在工厂完成主要的建设工作，降低现场施工的比重。在设计过程中，应用数字化技术，将各个建筑构件的尺寸、位置和材料等详细数据输入参数化软件，生成三维模型，并对所有设计数据进行分析和模拟计算。通过在虚拟空间中模拟设计方案，以可视化图形的方式表达所有设计信息，将信息以数据的形式进行存储，并直接生成设计图纸，实现设计与生产的精准对接。

在生产过程中，依托数字化工厂实现精准生产。发展初期，数字化工厂只能依靠机械化与自动化技术，将数据输入设备后进行简单的自动生产。随着数字技术的日益成熟，智能装备被应用于数字化工厂。这些设备以数据为驱动，通过算法进行整体优化，实现实时动态最优，形成数字孪生，而且能够进行实时可视化管理。如今的数字化工厂如同生产汽车零件一般生产建筑构件，既高效又精准。

2.3 增强客户体验性

通过在计算机中进行数据处理，直观表达设计效果。过去，设计效果表达主要通过草图大师（SketchUp，SU）、Rhino 和3DS MAX 等三维建模软件以及Adobe Illustrator 和Photoshop 等图像处理软件来实现，输出的成果为效果图或视频。目前，在虚拟现实技术的支持下，虚拟建筑模型能够实现实时漫游和互动，使设计流程更加可视化，同时也给予客户沉浸式体验。通过这种方式，客户可以最大限度地参与设计过程，及时提供有效的反馈和意见，从而减少沟通中的不准确性，提升满意度[3]。

从可移动旅居建筑的使用上来看，数字技术能够提供多样化的使用体验。声、光、电技术的介入，能够同时调动用户的视觉和听觉，赋予静态建筑以动态的效果。智能技术带来的交互功能，使用户得以在更多方面体验人与建筑、人与环境的关系，丰富他们在旅游过程中的活动。

3 数字技术在可移动旅居建筑设计中的应用

3.1 在设计过程中的应用

3.1.1 参数化设计

参数化设计是把建筑的各个要素都变成某个函数的变量，通过改变函数或算法进行整体调整，不断模拟和推敲设计方案的形态。在参数化设计过程中，设计师将每个要素的数据输入软件并进行排列，设计一个命令或算法，使设计模型的每个元素都可以以指定的方式改变，得到不违背物理特性的设计方案。

自帕特里克·舒马赫提出参数化主义后，包括扎哈·哈迪德建筑事务所在内的国内外众多建筑设计公司和先锋设计师们都对其进行了探索。参数化设计能够满足可移动建筑对结构和预制件的精细化要求。目前，国内部分可移动旅居建筑设计团队，依托BIM 软件，将参数化设计方法越来越多地应用于设计过程。一方面，利用Revit 等参数化平台，能够设计复杂的异形形态。在此基础上结合CATIA 等深化设计软件，能够将一个简单的构思转变为超出设计师原本想象，但又符合预设逻辑框架的形态或结构[4]。另一方面，参数化设计提取BIM 模型构件的参数信息，在制定相应的计算规则后，计算预制率，并调整预制率未达预期的相关节点，以达到快速优化设计方案的目的。参数化设计的介入有效提升了可移动旅居建筑的设计效率和质量。

3.1.2 可视化设计评价

建筑设计中的设计评价是指检测建筑设计方案的形态、功能和物理特性等，判断其是否符合设计和物理要求。可移动旅居建筑与自然关系密切，和自然界中的光线、雨水、风和雾等进行交互。数字技术的介入，使设计团队能够将自然元素的物理特性数据化，并导入虚拟空间，无须依靠现实实验或专业技术顾问，仅通过模拟就能验证设计想法。此外，在可持续设计的考量中，借助数据库分析地区的环境信息，如温度、湿度和气候特征等，可以得到建筑朝向和材料选择等的最优解，以满足各种需要，有效保证建筑的采光和通风效果[5]。

3.2 在设计效果方面的应用

在科技浪潮的推动下，数字技术已经渗透到建筑设计的各个方面，不仅在方案设计、草图转译、模型制作和环境模拟等方面得到了广泛应用，而且在实体建筑中也得到了大量运用，以实现更具科技感的设计效果。在可移动旅居建筑中，数字技术的应用还表现在增强建筑外观效果和实现互动设计2 个方面。

原力舱可移动旅居建筑使用数字灯光增强建筑外观效果，数字艺术以智能灯光为载体，赋予建筑独特的外观和环境响应能力。建筑外观呈现半边上扬的状态，以表现其面向自然并与之互动的设计理念。立面采用玻璃，并在边缘设置线性灯光，使建筑在夜晚展现出特别的光影效果（图1）。

图1 原力舱可移动旅居建筑外立面和灯光效果（来源：网络）

将数字技术融入建筑设计，使建筑与外界产生互动，已成为可移动建筑设计的一个重要设计思路。常见的数字艺术与建筑的结合是在建筑外立面上设置数字屏幕。这些数字屏幕可根据不同场景和用户心情，展现特定的艺术效果，使建筑在不同的时间和环境下呈现出不同的效果。可移动旅居建筑的数字心情屏幕，如图2 所示。这种设计不仅吸引了用户的注意，而且能与他们进行互动，并为可移动建筑注入了生气和创新元素。

图2 可移动旅居建筑的数字心情屏幕（来源：网络）

数字技术带来的互动还可以延伸至可移动建筑的室内空间。通过在室内设置屏幕感应系统，可以智能化展现天气和温度等信息，实时反馈环境变化。同时，屏幕还可以播放风景和星空等影片，为用户提供沉浸式体验。

3.3 在设计内容上的应用

数字技术的介入拓展了传统的设计内容，带来了更多功能。物联网技术通过信息的传递，将要素或物体与互联网连接，搭建平台用于传输和接收物与物之间的信息，实现定位和识别等智能化功能[6]。例如，某户外移动住宿装备能够根据不同的市场环境提供不同的产品解决方案与服务管理体系，利用“移动互联网+云”的形式设计可移动旅居建筑。在物联网技术的支持下，处于原生态自然环境中的建筑配备中央安防系统，当建筑发生异常情况或遭受猛烈的物理撞击时，顶部的报警灯将闪烁和鸣笛，震慑入侵者。将信息传递至后台服务管理中心，以便及时进行有效的联动和协作。为解决旅居建筑的污水排放、垃圾处理和生态保护等问题，在建筑中配备了智能升降系统和污水处理系统。

4 数字技术在可移动旅居建筑中的发展趋势

目前，我国的可移动建筑的市场占有率远少于西方发达国家，加上近几年出台的可移动建筑的相关政策，说明我国的可移动建筑市场有着巨大的发展空间。在旅游市场强劲反弹的背景和可持续发展的理念下，可移动旅居建筑具有很高的市场需求。随着数字技术的不断发展，可移动旅居建筑将拥有更多的可能性。

虚拟现实技术的介入使建筑空间不再仅作为实体空间而存在，建构虚拟场景以及虚拟与现实之间的交互已经成为建筑空间的新内容。在可移动旅居建筑中设置数字屏幕或数字墙面等，使用户能通过手势或声音与建筑产生互动，打造出更生动和丰富的沉浸式空间体验。在此基础上结合物联网技术，将数字物体与现实物体相关联，使虚拟世界与现实世界产生联系。同时，借助仿真技术能够进一步增强虚拟与现实的联系，使人们在虚拟空间中得到真实体验。未来，虚拟空间、建筑环境与人之间的交互将会更加具象[7]。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术最显著的特性是具有认知和学习能力。AI 能够模拟人类大脑对信息的处理方式，分析庞大的数据，在其中寻找规律，并自动进行对比、迭代和优化。AI 技术的介入将为建筑设计带来变革，此技术通过分析海量的设计理论和设计图纸，生成大量风格各异的设计方案。通过训练，能够不断提高AI 的认知和创造能力，使其更加精准地生成更有创造力的设计方案。

目前，AI 技术在建筑领域已经取得了一些应用成果。如小库XKool 将BIM 与AI 相结合，经过数据分析和判定以及不断地训练和优化，输出最优设计方案[8]。未来，AI 技术会被应用于建筑设计的各个环节。这对设计师提出了更高的要求。他们要能够整体把握设计项目，敏锐洞悉人文情感，这样才能更好地利用AI 技术设计出更符合人们需求、更具有人性化和创新性的设计方案。

5 结语

数字技术介入可移动旅居建筑设计是可移动旅居建筑领域的一个重要发展趋势，为设计师带来了新的设计方法和工具，也为用户提供了多样化的体验。全流程的数字化协同设计平台使设计、生产和施工等模块一体化，实现设计想法的精准落地和设计项目的降本增效。BIM 和CATIA 等数字工具的出现，为设计师提供了新的设计范式，由计算机辅助设计向智能设计转变。数字技术、交互技术和物联网技术拓展了可移动旅居建筑的外观效果、设计内容和用户体验。此外，AI技术的发展为未来的可移动旅居建筑提供更多的可能性。数字技术在可移动旅居建筑设计领域拥有广泛的应用前景和发展潜力。