建筑工程施工中虚拟仿真技术的应用研究

建筑工程施工中虚拟仿真技术的应用研究

古丽那孜 ·加尔肯 王平 李丽新 冯乃熙 刘晓萌 董春丽 李静怡

吉林建筑大学

摘要:建筑的实施过程中使用虚拟现实仿真技术可以对建筑的施工做出简易的仿真测试,可以有效的发现施工过程中没有发生或存在的问题。基于此,本章对在建筑中应用虚拟仿真技术,以及未来的发展前景等做出了简单的剖析,为将来的建筑施工事业提供了更多可能性的经济效益。

关键字:虚拟现实仿真;建筑施工;计算机技术;工程应用研究现状

引言

随着建筑科技高速发展的新形势下,虚拟仿真技术在建筑的施工过程中的应用也日益广泛。将虚拟现实仿真技术运用到建筑的施工流程中,不但便于施工人员及时发现产生在建筑施工流程中的新问题,同时有利于建筑的施工成本得到合理地减少,同时还能够保证施工人员的工作安全。

一、概述

虚拟现实环境仿真技术也被称之为虚拟现实技术,就是在虚拟现实的系统环境中对现实的自然环境加以仿真。虚拟仿真技术对各种信息技术的融合,主要体现在电脑图形处理技术、人机交互技术、智能信息技术,以及生物传感技术等方面。将虚拟计算机仿真技术运用到施工中,由于计算机生成的环境是虚拟的,所以人们对施工环境、施工流程等的感知都是现实的,施工者就能够利用各种技术进行人与虚拟环境之间的互动,对虚拟环境适时进行应答。利用虚拟计算机仿真技术构成了施工体系的整体虚拟环境,人们通过利用虚拟环境进行对施工实体的分析与管理,人与施工实体之间的互动,可以完全适应了建筑施工、仿真技术的发展需要。

二、应用虚拟技术进行建筑施工的意义

1.设计优化

虚拟建筑仿真技术的基础是一种3D的建筑模式,某个位置的改变就会引起整个地方改变,这所带来的益处并不单单是可以自动地减少低级错误,也减少了设计方面的问题,最值得一提的是降低了成本。对于任何在建筑方面的小修改,都能够及时的体现到另一端相关软件中,从而减少了重复性工作,消耗精力的损失。

2.沟通效能高

借助虚拟电脑仿真技术的应用,工程建设者还可以设立模型端口,使工程设备人员能够及时有效地接受到资讯,从而方便于准确获取更新版的模型,从而大大减少了以往工程项目中各专业人员在沟通信息方面的阻碍,同时也可以将数据信息直接报告给相关的建筑管理者,在工程建设过程上将与项目中其他的各专业人员密切联系起来,以便于使工程总体在设计方案开工之初即实现了有效沟通。

3.虚拟施工

由于计算机技术在建筑中的引入,各类建筑百般出现问题,给建设施工方造成了巨大挑战,但过去的施工技术也早已无法适应当今建设的实际需要。这样,计算机仿真技术在建设工程中就得到了应用。

4.碰撞检查

传统2D模型的时候,由于产品设计上的错漏或碰缺,再加入人工检测,耗费了大量的代价。运用虚拟现实的仿真技术创建了3D可视化模型,通过使用碰撞检测软件并加以测试,能够直接地处物理空间上的关系冲突,大大改善了设计,并降低在施工阶段可能出现的错误和在建造阶段出现的返工现象。运用可视化3D模型进行工地交底,提升地不仅仅是工地品质,还提升项目得品质。

5.其余方面

随着大数据时代的发展,将虚拟现实技术越来越深入的运用在很多领域当中,比如在建筑行业当中,城市的整体规划也将显得越来越合理。

三、设计应用

测量系统目前主要使用于Unity,并以强大的跨平台特性以及华丽的3D渲染效果而吸引,因此本项目采用Unity 3D 引擎来研究。Unity3D引擎可以简单上手,减少了对操作人员的需求。其特点包括

1)跨平台

操作人员可以通过不同的平台进行开发。项目制作完成后,无需修改可直接发布到常用的网络平台上。以往,开发人员不但要顾及平台间的差异性,也会因为某些实际状况而影响开发人员的想法,开发者考虑的因素有显示器大小、系统运行方式、硬件要求等,这会直接影响到开发进展进度,给开发人员带来了很大的困扰,而Unity3D则为开发人员圆满地化解了这一问题,也大幅度降低了在移植流程中不必要的困难。

2)综合编辑

Unity3D的用户界面具有高度图像视觉化编排、详尽的属性编辑器,以及动态游戏预览功能特征。Unity3D创新可视化模型可以使开发人员能轻易建立交互体验,实时调整参数值,从而方便开发人员并节约大量时间。

3)资源导入

项目可自行导入资料,并随着资料的修改自动更新。Unity 3D将支持目前几乎全部主流的三维格式,如3D smax、Maya、blenD er等,而贴图材质也自动转化为U3D 的格式,并可以与所有相关应用程序配合工作。

4)一键部署

Unity3D可以仅需要一键就实现作品的多平台研发与部署,使开发人员的优秀作品可以在多个平台上展示。

5)脚本语言

Unity3D还整合了MonoDeveloper编译器平台,支援C、JavaSCript和Boo3种脚本编程语言,当中C和JavaScript都是在开发中最常见的脚本编程语言。

四、总结

虚拟仿真技术不仅是一种展示媒介,同时更是一种设计工具。它的视觉形态直接表达着建筑设计师的思维,比如在装修房子前,首先要做的事情就是对整个房子的构造、形状等作出详细的设想,为使之更加细化,我们还需要设计很多图纸,但是通常这种蓝图都只有明确且熟悉的人认识,而虚拟计算机仿真技术就能够将这个思路化为看得见的虚拟物件与环境,将以往仅仅依靠常规的设计模式,提高至数字化的即看即得的虚幻境界,从而极大地提高了建筑设计与规划的品质和效果。

参考文献：

[1]郑亚文.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究[J].施工技术，2009

[2]尹传历, 刘冬梅, 宋建中. 改进的基于图像分割的立体匹配算法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2008, 20(6):808-812.

[3]王莹.计算机虚拟仿真实验平台的设计与实现[J]北京印刷学院学报，2017（7）：147-149

基金项目：吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目； 项目编号：202110191077