谭斌
重庆房地产职业学院 重庆 400000
摘要：随着经济的发展和城市化进程的加快，建筑工程行业在不断地发展，人们对建筑工程的数量、质量和功能等需求在不断提高。建筑工程不断向系统化、复杂化方向发展，传统的建筑表达形式越来越难适应人们的需要，其形式与现代建筑业的发展要求有很大差距，传统的建筑工程已经无法适应当前信息化技术要求。对于建筑工程的从业人员来说，建筑信息化发展既是一种不可多得的机遇，但对自身素质和知识更新的要求更高，从某种程度上来讲，更是一种挑战。如何把握时代脉搏，掌握先进生产力，提高自身的工作效率，是广大建筑工程技术人员急需考虑的问题。在这种情况下，建筑信息化被运用到建筑工程的设计、施工和管理等方面，取得了很好的效果。在建筑工程的表达形式方面，引入了虚拟现实技术，通过单个软件程序或多个软件程序的综合运用，可以形象地向人们展示建筑工程的风貌与特色，通过人机交互，可以使体验者如同身临其境，从而对建筑的设计、管理等方面提出宝贵的专业意见和建议，提高建筑工程的建筑品质。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特点及其优势，探讨虚拟现实技术在建筑工程中的应用。
关键词：虚拟现实技术；建筑工程；应用研究
1 虚拟现实技术及其特点
1. 1 虚拟现实技术简介
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称 VR），是一种交互式视景仿真技术，是由美国科学家在 20 世纪 80 年代初提出的，也称为灵境技术或人工环境，主要是借助计算机技术的发展，融合数字图像、传感器技术等信息技术来模拟现实场景，通过人机交互，将一些非具体的、复杂的计算机数据采用虚拟的情景展现出来，为非专业人员所理解和接受。VR 技术所生成的图像或画面是虚拟的，并非真实的实际环境，但通过人机交互进入 VR 界面时，在感官体验上和现实环境类似。VR 技术改变了传统人与计算机之间单调的输入输出关系，将一个生硬的计算机界面变成为一个虚拟的现实信息空间，增强了人机交互性和体验性。
建筑工程有自身的特点：即固定性、多样性、周期长，一个高质量的建筑工程作品都需要前期不断修改和论证，而传统的建筑设计图纸往往需要经过专业培训的人员才能看懂，缺少一些其他非专业人员的参与，造成建筑完工后不同专业人员针对同一建筑物的感官体验不一样。一方面，不同专业人员的视角不一样；另一方面，在设计或施工过程中，只注重某一专业，造成了与其他专业的信息不对称，降低了建筑的品质。VR 技术通过对建筑场景技术的虚拟，可以对建筑进行前期的虚拟演示和论证，可以最大程度上扩大专业的参与面，还可以从任意角度去观察建筑效果，从而降低了建筑风险，同时也节省造价。该技术还可以对一些重要构件部分进行模拟验算，如将建筑结构的某一重要承重梁进行虚拟破坏性实验，对其破坏形态进行研究，从而得出其破坏规律，然后将虚拟成果应用于该梁的设计，相对于传统的按比例缩小模型实验相比，节省了人力物力，降低了建筑造价成本，也提高了建筑结构的整体安全性。
1. 2 虚拟现实技术特点
VR 通过对现实建筑工程的虚拟化，将建筑工程模型采用多维手段来显示，既体现现实因素，又超越现实，借助人机交互模式，形成一种良好的体验模式，使得一些非建筑工程专业人员能对建筑工程有一个较好的了解，达到“身临其境”的感受，最后形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互作用”的多维信息空间。VR 技术是建筑信息化进程的综合反映与具体体现，它具有 3I 特性，即沉浸感（Immersion）、交互性 （Interaction）、构想性（Imagination）。
1. 2. 1 浸没感
VR 技术根据人们自身生理特点，通过电脑生成虚拟三维图像界面，体验者通过佩戴头盔、眼镜等设备，使自己进入虚拟环境并进行体验。体验者可以体会到一种“身临其境”感觉，所以浸没感又称为存在感。VR 技术用虚拟现实技术来模拟现实世界，体验者通过自身感官系统，如视觉、触觉、听觉等真实感受到自身的存在，增强了体验者的体验品质。
1. 2. 2 交互性
虚拟现实系统中的人机交互系统是一种特殊的交互，用户可以通过键盘或鼠标进行交互，也可以通过头盔显示器和数据手套等设备进行交互。体验者可以根据自身的动作，如向前、向后、左右转、俯视、仰视等动作来对虚拟的建筑工程进行操作，也可通过虚拟建筑物进行人机交互，可以在虚拟场景中观察建筑物详细构造、整体建筑结构，还可以模拟建筑环境，并且可以做交流互动，模拟真实施工过程碰撞反应。
1. 2. 3 构想性
构想性，是指 VR 技术不仅能模拟或再现现实世界，而且还能对建筑环境进行构想和布局。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆VR 的构想性给人们带来了很大的创作空间，人们可以利用近乎“真实”的虚拟世界，来感受建筑工程的形态特征，通过虚拟的建筑环境，可以更好地对建筑整体进行认知，在此基础上通过发散思维来考虑建筑工程设计，从而激发更多的灵感，产生更多更好的建筑作品。
2 虚拟现实技术在建筑工程中的应用
2. 1 虚拟现实技术在建筑设计中的应用
在传统的建筑工程设计中，主要是以二维设计为主，通过建筑施工图和结构施工图来表达建筑的形体结构，大多数图纸采用 CAD 软件进行出图，结合电路施工图、给水排水施工图，将这些不同专业的图纸进行综合，形成最后完整建筑施工图纸。在这些过程中，各个专业最多关注的是本专业的设计内容，专业和专业之间很少进行信息传递和共享。如果某一专业内容产生了变更，其他专业内容可能无法及时进行回应或回应结果不尽如人意，影响了建筑工程的设计质量。
VR 技术的出现，可以模拟建筑的虚拟环境系统。虚拟环境系统综合了不同专业信息，而且这些信息可以在不同专业之间进行传递和共享，各个专业之间可以更好地协调专业间的设计参数，进行碰撞分析，发现设计中存在的一些问题和不足，发挥各个专业之间的信息协同性，从而得到更加完善的建筑作品。例如在一些小区住宅建筑中，可以利用 VR技术构造小区居住虚拟环境，将建筑物模型和各种环境条件加载到 VR 系统中，模拟光照和噪声，采用人机交互模式，可以模拟小区不同建筑物、不同楼层的采光效果及噪声体验；结构设计专业人员在小区的布局设计完成后进行结构设计计算，同时也结合给水排水设计专业、电气专业进行信息交流，避免管道或线路不合理布置现象的发生。通过人机交互体验，各专业之间的协调性增强，可以更好地对建筑进行布局、局部修改设计等，从而得到更满意的建筑作品。
2. 2 虚拟现实技术在建筑施工中应用
在建筑工程项目施工管理中，通过采用 VR 技术，进行虚拟施工步骤及施工程序，管理层可以结合现场实际情况来指导施工。在建筑工程项目中，良好的施工组织设计不仅可以加快工期，而且降低施工成本和管理成本，还可以间接地提高施工质量和施工效率。采用 VR 技术，通过虚拟仿真，可以详细地展示工程的空间布置信息，吸引不同专业人员的参与，进而对设计方案、施工方案进行优化设计，确定相应工程参数，根据工序的先后顺序制定合理的物资进场计划，从而使建筑施工更绿色，更高效。
VR 利用虚拟技术，对施工的重点部位或重要构件进行施工动画模拟，使具体施工更为细节化、形象化、可视化，可使施工人员更加具体了解施工工艺流程，避免施工错误的发生。VR 技术将以往单调的施工安全教育借助虚拟的三维场景形象化展示，使得体验者感觉如同亲临现场，感受和体验事故发生的危害，深刻理解安全教育的本质，从而使安全教育更加深化，工人安全知识掌握更加牢固。在施工工序上，VR 技术可以进行施工流水碰撞，当不同的施工工序存在碰撞时，系统将会提示出现碰撞的工序，这样方便施工技术人员及时调整，从而减少施工工序干扰，提高生产效率。通过 VR 技术对建筑工程施工全过程或关键工序进行模拟，促进了施工方案的保证性和可行性；对重要结构进行计算机模拟承载实验或破坏实验，可以找出影响构件质量的主要因素，从而达到质量控制和优化施工的目的。这彻底改变了传统的施工过程不可逆，以及施工组织设计不可视的状况，能大大提高工程的实施和管理效率。
2. 3 虚拟现实技术在建筑工程管理中的应用
传统的建筑工程管理方式是以平面图纸为主，建筑过程中进行监督和校正。建筑结构的构件位置、信息等在图纸上集中反映，但涉及多个专业，一些空间关系描述得不是很清晰，甚至出现争议。运用 VR 技术后，可将建筑工程的各个模块虚拟化，如结构、电气、管道等模块，VR 技术将这些模块进行统一整合与集成分析，对专业间、跨专业进行碰撞检测，提前排查碰撞点及早调整设计或施工方案，减少返工，以达到优化设计的目的。在施工过程中，各个虚拟模块又可以单独拆分，可以根据不同的施工进度来进行调整。随着 VR 技术的发展，一些综合建筑管理软件在三维模型的基础上，结合施工组织计划，对建筑工程进行综合管理，从建筑工程的开工至竣工，添加上时间元素，根据虚拟的各个专业模块，实现施工各工序、各项目之间的信息连接，可以让公司管理层及时了解施工现场的具体情况，可以及时准确地进行下一步工序施工。通过对建筑工程施工信息的分析与综合，施工管理单位可以实现精细化施工，避免各个工序之间、各个工种之间难以协调、管理困难的问题。
3 结语
虚拟现实技术是一项新兴的建筑信息化技术，符合建筑工程专业的时代发展进程，体现了建筑工程专业的时代特征，促进了建筑工程行业长远发展。在建筑工程的设计、施工、管理等各个方面，虚拟现实技术有着广阔的应用前景，是实现建筑工程行业信息化，高速化发展的有效途径。
参考文献：
[1] 廖明军,常力元,王凯英,等.虚拟现实技术在土木工程中的应用[J].北华大学学报:自然,2006,7(6):567-569.
[2] 陈苑.基于体感控制的三维交互展示系统研发[D].金华:浙江师范大学,2015.
[3] 陈雨皎.虚拟技术与影视产业的结合[J].现代盐化工,2017,44(1):71.
论文作者:谭斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/24
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