AR技术在建筑施工领域的开发与应用

BIM与 AR 技术结合于施工现场的 应用

摘要：目前，BIM技术已经于世界各个国家进行广泛的应用，建筑行业利用该技术极大地提高了生产效率。同时，VR、AR等越来越多的智能技术在国内发展前景一片大好，许多行业都充分地将其运用到行业的发展，但建筑业对AR技术的研究及应用尚浅。BIM技术虽然经国家大力普及已取得一定的成效，但目前始终无法发挥出BIM技术真正的优势。BIM技术主要应用于施工前分析，但在面对复杂多变的现场环境下，其在施工现场应用的能力尚未体现。基于此现象，我们需要将BIM技术与AR等新兴技术充分结合，利用AR技术在施工现场融合虚拟环境，进行实时交互，同时结合BIM技术，将二者的优势极大化。

关键词：BIM，AR，施工现场

1.

引言

目前，无论是国内还是国外，建筑业都具有粗放、碎片化、劳动密集等特点，导致生产率低下、返工频繁、人手不足等问题同时,目前的现场信息传递方式大多是手写纸质的传递或者是使用电子设备的传递,这种信息传递的方式往往具有严重滞后性,管理人员不能在第一时间掌握现场的情况和信息，且在信息传递的同时，存在着信息量丢失的现象【1】。这些特点都会导致施工进度不如预期以及成本大幅上升等问题。在日本， 90年代建设业的劳动生产性几乎与制造业相同，但到了2010年，仅为制造业的一半【2】。美国过去几十年建筑业生产效率下降了20%左右，而同时期其他非农业的生产效率指数却提高了100%以上。英国的研究表明大约30%-40%建设成本的浪费是由低效率造成的，在中国也同样如此【3】。建设业的低效率和浪费现象已引起人们广泛关注。

为了提高建设业的生产效率，推进建设业的信息化，在中国，“十三五”规划提出了建设新型智慧城市的新要求和新目标。日本早在1996年指定CALS/EC计划，在2012年，国土交通省在全国范围内开始CIM的试行。美国自2007年起便要求所有的建设项目均采用BIM技术。BIM/CIM、VR、AR、MR、RFID、GIS等技术越来越被广泛地用于建设业。

2019.25科学技术创新BIM技术在建筑工程施工领域的应用研究应丽丹（浙江工商大学，浙江杭州310000）

BIM即所谓建筑信息模型，自引入中国以来，已经成为建筑业的热门技术，它集图纸设计、项目管理、信息共享及交互多功能为一体，将建筑工程项目数据收集并整合，以此为基础建立模型，广泛运用于建筑工程的图纸设计，工程造价，大大提高了工程施工前期的效率并减少了错误率，减少返工的消耗。目前市场上BIM在工程设计上的技术即用三维的模型代替二维平面的图纸已经很成熟，但仅仅将BIM技术应用在工程前期远远不能体现BIM技术在建筑工程的应用，工程施工是一个工程的成败的关键时期，BIM技术在建筑施工上的应用才是真正能够促进建筑工程发展的方面。1BIM运用在在建筑施工过程的优势1.1可视化BIM的可视化即通过3D渲染等技术，将在平面上的二维线条式构件通过三维立体得实物图形象表达出来，将施工图纸转化成形成极其逼真的形态或动态模型，以前难以想象的图纸都可视化发展，同时在接连出的构件的相互作用和互动反馈变的可视化，使得整个施工项目不仅达到视觉上的可视化，在设计和运行的整个过程都可以形成可视化。在BIM技术出现之前，施工图的出图需要设计师使用包括直线、曲线等画出平、立、剖等多张图纸来全面展现，而实际这个工程量是很大的，当碰到一些空间结构十分复杂的大型建设施工项目时，仅仅依靠设计师的绘画能力和空间想象能力来设计十分容易出错。和传统的图纸制作不同，BIM技术的使用方法是将建筑的构件和它本身的属性相关联，比如梁、板、柱、墙、门、窗的尺寸、材料、型号等，然后利用这些属性的构件将建筑物表达出来，可以看出使用BIM这种技术一方面化解了传统建筑业工程施工出阶段对接不完整产生的问题，解决了单纯施工图纸的表达能力不高，无法清楚展示复杂造型的的难题。1.2信息共享，协调互动在实施施工过程中，往往需要各个管理层，不同的工序，不同的工种协同工作，这就需要一个数据传输机制。而BIM利用计算机提供的数字化模型为参与方共同监督，互用数据，共同工作，发现问题，解决问题提供了平台，BIM模型集合了所有建筑的相关信息并且拥有一整套设计的文档，具有承载各种图形及处理施工相关数据信息的能力，能够支持建设工程中的各种运算，在系统中输入的信息可以被平台上各部门的人获取共享，达到信息共享，协调互动的功能，从而大大提高整体工作效率。从项目的起步到设计、施工到运营都可以参与进来，各参与方可以通过BIM随时知道工程的每个节点的进度，在各个阶段都可已进行交流，配合上各自部门的规划，在有效的时间内修改施工方案，达到方案的最优化，满足不同参与部门的愿望，使得建筑工程施工过程的质量有了很大的提升。1.3可优化性由于建筑工程的特殊性，一个极小的错误可能引起整个工程的进展动态，这就要求建筑工程项目必须严谨，而传统的人工据算测量难免有所偏颇。在传统的建筑施工图纸设计流程中，结构工程师首先在二维图纸上完成整个工程的结构设计，接着将暖通、消防、给排水和电气等专业的设计再在结构图纸的基础上分别独立进行，最后直接将所有的组成放在一起，但是这样在最终成果图中就很容易产生设计不协调的问题，例如各个专业的不同设备管道、不同的建筑结构构件之间以及结构构件与各个专业设备管道的碰撞问题，在大型且复杂的项目之中，这些碰撞问题仅凭借设计师的空间想象和对工程的熟悉程度是很难解决的，即使是在多个有经验的专家会审之后也难以避免。那么这样的施工图纸在实际施工过程中解决设计碰撞问题的方法则是临时变更让管道绕行，或者是在结构梁上打洞穿过，不仅浪费大量的人力物力，重要的是延误了施工进度。而BIM技术的优点在于它的可优化性，应用BIM技术建立的模型可以很直接的发现出设计中发生的空间位置碰撞问题，及时的为施工图纸提出建议，并形成修改方案，变更施工图纸。2BIM在建筑施工中的具体应用2.1虚拟仿真施工BIM的虚拟仿真技术软件因为其独特的模拟功能，广泛运用与工程施工中，包括混凝土施工，基础施工，结构施工等。BIM可以把未成型的工程完整的展现在虚拟的计算机中，通过技术人员的操作，展现施工流程，进行施工模拟，它可以展现实际施工后的工程效果图，将梁板柱等结构以及各个专业的管道的空间布置在计算机中三维立体的表现出来，根据不同项目的环境及特点提供对施工项目的优化建议,提高图纸的可操作性与质量。在施工开始前，BIM技术在计算机中将静态的平面的信息进行转化，在内部形成直观立体的三维模型，通过指令操作，完成对真实的施工状态进行高仿真模拟，模拟施工的重要工艺及核心技术，在模拟的过程中，BIM运用信息库判断出施工的各个关键节点，并一一还原具体施工的操作流程和施工最终的效果图。不仅如此，该技术还可以识别出施工图纸的缺陷，并提供优化的方案，保障施工技术的可行性。另一方面，BIM的可视化设计在碰撞实验的应用简化了复杂的建筑结构原理，减轻理解图纸的困难，不仅仅只有专业的工程人员可以看懂，不具备相关知识的人也可以参与其中，在很大程度上提高施工效率，同时避免施工上因图纸问题产生的误判导致的返工现象。2.2施工进度计划与控制BIM模型在造价方面已颇为成熟，从近期的发展摘要:BIM技术有着强大的数据支撑，在工程领域有着广泛的应用，将BIM技术应用于施工阶段有着很多方面的优点，解决了许多传统施工中存在的问题。本文着重从BIM技术在实际建筑施工中的应用以及其与传统的施工流程管理相比所具有的优点进行分析和总结。关键词：BIM技术；施工进度；动态监控中图分类号院TU17文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2019冤25-0119-02

AR技术在设计中的应用

一、介绍

随着科技的发展，AR技术在设计中的应用越来越广泛。AR技术可以将虚拟的设计元素与现实环境结合，为设计师和消费者带来极致的沉浸式体验，从而帮助企业提高产品吸引力和销售额。本文将介绍AR技术在设计中的具体应用。

二、AR技术在室内设计中的应用

1.虚拟展示

AR技术可以将设计元素直接展示在客户的现实环境中，让客户更好地体验到设计的效果。例如，设计师可以在虚拟的环境中进行设计，然后使用AR技术将设计元素显示在客户的房间中，让客户直观地感受到设计的效果。这不仅有助于客户对设计方案的理解和认可，还可以加速决策进程。

2.虚拟家具

AR技术可以将虚拟家具放置到现实环境中，让客户更好地预览家具在房间中的效果。设计师可以在虚拟环境中选择和布置家具，然后使用AR技术将设计显示在客户的环境中，客户可以通过AR技术看到完整的房间效果。这让客户能够更好地决策是否购买设计方案中的家具。

3.空间规划

AR技术可以帮助设计师进行空间规划。设计师可以使用AR技术在房间中放置虚拟的家具，更直观地了解房间的空间布局和空间利用率。这可以帮助设计师更快速地制定出更实用和美观的设计方案，从而提高客户体验和满意度。

三、AR技术在建筑设计中的应用

1.建筑虚拟漫游

AR技术可以将建筑设计直观地展示给客户。设计师可以使用AR技术设计建筑方案，然后通过AR技术，让客户直观地感受到建筑的高度、体积等方面的效果。这可以帮助设计师更好地和客户沟通，共同制定出更好的建筑方案。

2.建筑示意图 AR技术可以显示建筑模型的示意图，将现实世界中的建筑放置在虚拟的环境中，让用户更好地理解建筑设计。 AR技术可以在现场使用，让用户通过AR技术观看相应建筑对应位置建筑示意图，这样用户就可以更直观地了解建筑的设计思路。

3.建筑迭代设计

AR技术可以帮助设计师进行建筑迭代设计。设计师可以在虚拟环境中进行实验性的规划与设计，通过AR技术，将设计成果直接放置到现实世界中展示。这样可以让设计者更好地理解建筑方案的优劣和改进方向，不断优化并迭代设计方案。

探讨增强现实（AR）技术在建筑领域的应用及发展

发表时间：2018-12-14T11:10:36.323Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第23期 作者： 黄莉芳

[导读] 近来建筑行业不断的发展，增强现实在建筑领域方面的应用与发展也逐步得到了广泛的关注

黄莉芳

广西科技大学鹿山学院土木工程系 545616

摘要：近来建筑行业不断的发展，增强现实在建筑领域方面的应用与发展也逐步得到了广泛的关注。增强现实技术涵盖了体系结构、建设、建设等方面的教育等研究现状，并结合相关实践和已有研究成果，从建筑活动的角度对其进行了机理分析。

关键词：增强现实；AR技术；建筑领域；发展

前言

将虚拟信息或计算机生成的对象与真实场景相叠加的技术，使虚拟现实的“混合世界”产生。通过头戴式增强设备、可视眼镜以及手持设备等可以得到更多真实世界的信息。AR源于虚拟现实（Virtual RealEngy，VR），它提供了半浸入式环境，对真实的场景等精确的进行

对比。AR技术对人类的感官已经有了极大的改善，并对人们正常的生活造成了一定程度上的影响，并且它的应用正变得越来越成熟和多样

化。

由于数字化信息管理的逐步发展，必须要设置一个更加直观可视的平台来对这些信息进行有效地利用。把数字信息的技术与虚拟现实世界的界面相互嵌入就是指的增强现实技术（AR）。比如，工程经理试图将具体的施工过程进行模拟并得到反馈，但现实是他们只能在虚

拟环境中可视化施工过程，反而在现实中就无法得到有效的反馈。然而，增强现实（AR）不仅可以把虚拟的3D模型与实时视频进行叠加，

还会在一定程度上将界面的可视程度提高并使用户的理解得以增强。从而帮助过程管理者更快更准确地做出响应。此外，移动式AR技术由

于造价低、应用范围广，这一技术将对工程、建筑、运营等行业产生巨大的影响。

1.AR的定义

AR（A ugm ented Reality）：增强现实，也称为混合现实。它利用计算机技术将虚拟信息应用于现实世界。是指真实与虚拟环境相互叠加在同一图片中。