姜濤

摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)在我國得到了一定程度的提升與發(fā)展。近年來，建筑物的發(fā)展規(guī)模在不斷地增加，相關(guān)的規(guī)模、功能、造型等都在不斷地發(fā)展，呈現(xiàn)出復雜性的特征。同時，在建筑施工過程中所采用的工藝、方法也越來越多樣化。因此，在復雜建筑的使用過程中通過應(yīng)用現(xiàn)代化的虛擬現(xiàn)實技術(shù)就能夠依據(jù)實際的施工情況來制定出科學、合理的施工方案，進而提升整個工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù) 復雜建筑施工 應(yīng)用

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0046-02

隨著建筑工程持續(xù)不斷地發(fā)展，工程在施工中的結(jié)構(gòu)形式及體系都發(fā)生了一定程度的變化，在建筑設(shè)計與施工的過程中越來越注重其個性化的發(fā)展。新結(jié)構(gòu)與新材料的使用極大程度地增加了空間結(jié)構(gòu)的建設(shè)與標準與要求，由此也提升了對整個工程建筑設(shè)計方案在規(guī)劃過程中的標準。對此，通過在復雜建筑施工設(shè)計中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就能夠有效地保障整個工程施工方案的可行性及經(jīng)濟性，提升工程的安全性。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

1.1 虛擬現(xiàn)實的概念

虛擬現(xiàn)實是一種新型的綜合性信息技術(shù)，將數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術(shù)、人工智能、傳感器技術(shù)等多種現(xiàn)代化高科技技術(shù)進行有效融合。通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就能夠為用戶創(chuàng)造一個實時的反映實體對象變化及相互作用的三維圖像世界，進而從用戶的視、聽、嗅等多種感官來進行體驗，并且能夠幫助人們對微觀世界中的相關(guān)事物運動、變化的規(guī)律進行觀察。

1.2 虛擬現(xiàn)實的系統(tǒng)構(gòu)成

在計算機中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就能夠形成虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。其是由虛擬世界、虛擬現(xiàn)實軟件、計算機、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備這五個部分組成的。虛擬世界是一個能夠從不同角度連續(xù)觀察的世界，其中包括了三維模型及環(huán)境的定義數(shù)據(jù)庫，虛擬現(xiàn)實軟件能夠為用戶提供實時觀察與參與虛擬世界的能力，輸入設(shè)備是構(gòu)造虛擬世界的主要設(shè)備，而輸出設(shè)備則指顯示器、頭盔等一系列相關(guān)設(shè)備。

1.3 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)特性

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，存在著沉浸性、交互性以及構(gòu)想性這三種方面的特性。其中的沉浸性就是虛擬世界帶給用戶的一種真實感，能夠讓用戶深陷其中，給用戶一種身臨其境的感覺，難以覺察與分辨自己所處的位置是虛擬還是現(xiàn)實。而交互性則是指用戶在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)時，對虛擬環(huán)境中的物體進行操作以及獲得的相關(guān)感知情況等。用戶可以通過應(yīng)用三維交互設(shè)備來直接對計算機所營造的這個虛擬世界進行感知，同時還能夠從中獲取相應(yīng)的信息反饋。此外，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構(gòu)想性是用戶在虛擬世界的多維信息空間中依靠自身的感知及認知能力來獲取相關(guān)的知識，并在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中構(gòu)造一些在現(xiàn)實中不存在的情境，并由此來找尋相關(guān)的解決辦法。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在復雜施工中的應(yīng)用

2.1 復雜結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工難點

近年來隨著計算機技術(shù)在工程施工設(shè)計中的應(yīng)用與輔助，不僅有效地提升了整個工程的設(shè)計質(zhì)量，同時還有效地解決了在施工設(shè)計中的相關(guān)問題及困難。計算機輔助施工平面圖設(shè)計的發(fā)展，提升了整個工程的設(shè)計速度，降低了人員勞動強度，且更直觀地向人們展現(xiàn)了工程的設(shè)計方案，給之后的方案修改、生成等帶來了極大的便利，實現(xiàn)了動態(tài)化的設(shè)計。

但是，在復雜建筑施工設(shè)計中，由于其中的結(jié)構(gòu)構(gòu)成都比較復雜，因而計算機輔助施工平面圖設(shè)計已經(jīng)不能夠滿足相關(guān)工程的設(shè)計要求。在工程設(shè)計的過程中需要考慮到相關(guān)的現(xiàn)場施工構(gòu)件及機械設(shè)備之間的空間關(guān)系，同時在復雜工程施工中還涉及到了起重機的位置、高度以及纜風繩著力點的選擇等。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在復雜建筑施工設(shè)計中應(yīng)運而生。

在我國大多數(shù)工程的施工設(shè)計方案都是依靠擁有多年施工經(jīng)驗的技術(shù)人員憑借自身的經(jīng)驗設(shè)計、制定的。這種方式對整個工程的設(shè)計質(zhì)量埋下了一個巨大的安全隱患，對整個工程的施工質(zhì)量有著十分重要的影響。因此，需要在建筑工程，尤其是在復雜建筑工程的施工過程中通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來設(shè)計、制定相關(guān)的方案，提升生產(chǎn)效率、降低工程的生產(chǎn)成本，并保障整個工程的施工質(zhì)量?；诖耍趹?yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的時候，可以通過建立周圍場景、結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及機械設(shè)備等的三維CAD模型，由此形成一種具有一定功能的仿真系統(tǒng)，使其在進行工程設(shè)計的時候具有動態(tài)性的功能，在工程設(shè)計中進行人機交互、可視化環(huán)境的設(shè)計、修改與生成。

2.2 復雜工程施工過程仿真實現(xiàn)

（1）仿真平臺的選擇。

在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行復雜工程施工設(shè)計時，可以通過利用Enviusion軟件來對工程施工的運動情況進行仿真以及進行動力仿真。同時還可以通過應(yīng)用Mechanical Desktop3.0，Soild-edge6.0等相關(guān)的軟件進行復雜工程的建模及設(shè)計。此外，在進行程序編寫的時候可以通過采用VisualC++以及GSL等軟件來編寫相關(guān)的環(huán)境程度。

（2）建模以及靜態(tài)組裝。

在復雜工程施工設(shè)計建立相關(guān)模型過程中，需要針對不同的建模對象采用非參數(shù)化建模以及參數(shù)化建模的方法。其中的分參數(shù)化建模適用于有大量相同造型且尺寸變化較小的情況。而像這種復雜建筑工程，存在著很多形狀復雜、尺寸標注多等情況時，就需要通過采用參數(shù)化的方式來建立相關(guān)的模型。因此，在復雜建筑設(shè)計時，需要將樓面、樓梯等相關(guān)模型輸入到Enviusion模塊之中，進而根據(jù)其中不同的特點及功能，組合成不同的機構(gòu)。同時在Enviusion模塊中，機構(gòu)是能夠進行獨立運行的最小單位，通過對其進行定位就能夠組裝整個機構(gòu)模型。

（3）運動仿真。

在進行復雜工程運功仿真設(shè)計時，數(shù)值插值法在仿真物體的運動上十分有用。通過應(yīng)用數(shù)值插值法能夠?qū)ο嚓P(guān)物體的運動情況進行真實的模擬，進而減少了相關(guān)計算機的能力要求及標準。此外，在進行運動仿真的時候，還可以通過應(yīng)用插值法的二次插值、三次插值以及Hemite插值等形式進行工程設(shè)計建模，由此來控制相關(guān)控件的非線性運動。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用實例

該案例模擬的是A市某商住樓的施工過程，該樓主要為框架結(jié)構(gòu)。在施工設(shè)計的過程中通過應(yīng)用三維軟件以及音視頻編輯軟件來對施工現(xiàn)場及技術(shù)進行模擬。同時，使用三維互動軟件還能夠?qū)δ０鍖嶓w進行模擬，進而實現(xiàn)三維動態(tài)人機交互。

通過應(yīng)用AutoCAD軟件來進行精確制圖，并建立三維模型，導出DWG、3DS格式的文件。依據(jù)對工程的制圖建立相關(guān)的場景模型，并進行材質(zhì)的貼圖。此外，在操作系統(tǒng)中還需要設(shè)定好周圍的環(huán)境，模擬太陽光、人的觀察角度、創(chuàng)設(shè)虛擬漫游環(huán)境等等，保存并導出C3D格式的文件。而后通過應(yīng)用三維互動軟件CULT3D對導出的C2D格式文件中的對象制定相關(guān)的動作及行為，例如：旋轉(zhuǎn)、移動、縮放等，由此就能夠形成一種虛擬三維互動，并能夠通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸及瀏覽。而后將多個視頻文件進行剪輯形成一個連續(xù)的視頻文件，通過Photoshop軟件進行圖形處理都就能夠形成一個效果圖。

4 結(jié)語

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到復雜建筑工程的設(shè)計中，不僅能夠通過三維圖形、音像等形式來實時、動態(tài)化地對施工全過程進行模擬。同時還能夠幫助相關(guān)技術(shù)人員更好地對施工現(xiàn)場進行觀察，進行全方位、全面性的設(shè)計，進而協(xié)調(diào)每一道工序。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展與提升，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠得到更好的提升，更好地為廣大人民群眾的生產(chǎn)生活服務(wù)。

參考文獻

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