土木建筑工程管理中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究

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（建筑工程管理）土木建筑

工程管理中的虛擬現(xiàn)實(shí)技

術(shù)研究（未發(fā)）

2020年4月

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陳建學(xué)一身份證號(hào)碼/p>

工作單位：宿遷市廣播電視大學(xué)

目錄

摘要

Abstract

前言................................................1

第一章虛擬現(xiàn)實(shí)可能對(duì)建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響...................3

1.1密集性....................................................3

1.2交互性...................................................3

13沉浸感....................................................4

1.4清晰性...................................................4

1.5直觀感....................................................4

第二章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域運(yùn)用的概況.................5

第三章工程項(xiàng)目管理與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù).........................7

第四章建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)與可行性研究中的仿真與建模............7

第五章房地產(chǎn)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù).............................8

第六章在工程項(xiàng)目招標(biāo)投標(biāo)中的應(yīng)用........................10

第七章在工程施工管理中的應(yīng)用...........................11

7.1在虛擬施工過(guò)程和施工結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用..........................12

7.2在施工控制和管理中的應(yīng)用...................................13

7.3在現(xiàn)代物業(yè)管理中的應(yīng)用.....................................14

結(jié)束語(yǔ).............................................16

致謝..............................................17

參考文獻(xiàn)..............................................18

摘要

通過(guò)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)特征的分析，探討了這一新技術(shù)可能對(duì)建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影

響，作者通過(guò)自身的體會(huì)，展望了虛擬現(xiàn)實(shí)在未來(lái)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用。虛擬現(xiàn)

實(shí)技術(shù)是高新信息技術(shù)，在土木建筑工程管理中，有廣闊的應(yīng)用前景。介紹了其

在項(xiàng)目可行性研究和投資經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、房地產(chǎn)、招標(biāo)投標(biāo)、施工管理、物業(yè)管理

等方面的應(yīng)用并證明之。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建筑設(shè)計(jì)工程管理應(yīng)用

Abstract

Throughtothevirtualrealitycharacteristicanalysis,hasdiscussedthisnew

technologypossiblytheinfluencewhichproducestothearchitecturaldesign,t

heauthorthroughownexperience,hasforecastthevirtualrealityinthefuturear

chitecturaldesigndomainutilization.hevirtualrealitytechnologyisthehighre

centinformationtechnology,inthecivilconstructionprojectmanagement,ha

sthebroadapplicationprospect.Introduceditintheprojectfeasibilitystudyan

dtheinvestmentefficiencyappraisal,therealestate,thetenderbids,aspectthe

andsoonconstructcontrol,estatemanagementapplicationandprovesit.

Keywords

VirtualrealitytechnologyArchitecturaldesignProjectmanagementUsing

前言

對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)，只要稍微對(duì)新事物有點(diǎn)興趣的人都不會(huì)太陌生。它與多媒體、

網(wǎng)絡(luò)一起被認(rèn)為是三大最有發(fā)展前途的計(jì)算機(jī)技術(shù)。它的英文名字是

"VirtualReality",簡(jiǎn)稱VR。也有人翻譯成靈境、虛擬空間、人造現(xiàn)實(shí)、仿真技

術(shù)等，但最為通用的還是虎擬現(xiàn)實(shí)。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的定義也不盡相同。

相對(duì)較為權(quán)威的是《不列顛百科全書》的定

義:VirtualReality:(VR),branchofcomputersciencethatappliestechnologythe

interactivethree-dimen-sional(3-D)modelingandsimulation,effectedbyme

ansofmechanismsthatrespondtotheuser'smovementsandprovidesensoryf

eedback,ofteninrealtime-i,

e,,theactualtimeduringwhichsomethingtakesplace,

VRapplicationsimmersetheuserinacomputer-generatedenvironmentthatsi

mulatesrealitythroughtheuseofinteractivedevices,whichsendandrccciveinf

ormationandareoftenwomasgoggles,gloves,orbodysuits,

中文意為：

"虛擬現(xiàn)實(shí):計(jì)算機(jī)科學(xué)的分支，通過(guò)可以響應(yīng)用戶移動(dòng)并提供實(shí)時(shí)感覺回饋

的裝置來(lái)進(jìn)行交互式三維建模和三維仿真的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)軟件使用戶沉浸在通

過(guò)使用交互設(shè)備來(lái)仿真的計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中。這種電子交互設(shè)備通常以眼球跟

蹤器、頭盔、手套、衣服的形式出現(xiàn)「

從中可以看出，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于它與用戶的直接交互性。在系

統(tǒng)中，用戶可以直接控制對(duì)象的各種參數(shù)，而系統(tǒng)也可以實(shí)時(shí)的向用戶反饋對(duì)應(yīng)

的信息。如在飛機(jī)駕駛模擬系統(tǒng)中，輸入不同的飛行參數(shù)，飛機(jī)將以不同的方式

飛行，系統(tǒng)將對(duì)應(yīng)的視覺、聽覺、觸覺反饋給用戶，若操作不當(dāng)，飛機(jī)墜毀，用

戶會(huì)感覺天旋地轉(zhuǎn)，只是有驚無(wú)險(xiǎn)，它畢竟是電子回路產(chǎn)生的虛擬場(chǎng)景。這種交

互性在計(jì)算機(jī)界改變了人們"以計(jì)算機(jī)為主體"，的傳統(tǒng)看法，人們普遍接受了。

"是信息環(huán)境的主體"的觀點(diǎn)。美國(guó)科學(xué)家柏迪在1993年世界電子學(xué)年會(huì)上發(fā)

表的《虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及其運(yùn)用》一文中指出了虛擬現(xiàn)實(shí)的3個(gè)"I",即

Immersion（沉浸）、Interaction（交互）、Imagination（想象）?這是虛擬現(xiàn)實(shí)的三個(gè)

基本特征，柏迪將人的感受（沉浸）置于三角形的頂端強(qiáng)調(diào)了人在整個(gè)系統(tǒng)中的主

導(dǎo)作用。

第一章虛擬現(xiàn)實(shí)可能對(duì)建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響

無(wú)獨(dú)有偶，舍曼和猶金斯將虛擬現(xiàn)實(shí)的特征歸納為五個(gè)"I",即

Intensivelnteractive,Immercive,Illustive.Intuitive。下面我們將對(duì)這些特

性可能對(duì)建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響展開討論。

1.intensive（密集性）

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以在單位時(shí)間內(nèi)向用戶提供大量的、多方位的信息。假定我們?cè)?/p>

虛擬現(xiàn)實(shí)中設(shè)計(jì)建筑物，我們通過(guò)電子手套輸入一個(gè)建筑中廳的參數(shù)，包括尺寸、

材料、光線。系統(tǒng)就會(huì)實(shí)時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的虛擬實(shí)境。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的密集性保證了

這種實(shí)時(shí)反饋，從而加強(qiáng)了感覺的真實(shí)性。假使我們對(duì)生成的中廳不滿意，重新

輸入?yún)?shù)即刻就能產(chǎn)生修改后的中廳。這種實(shí)時(shí)性就得益于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)強(qiáng)勁的

計(jì)算能力。雖然我們?cè)谟肞C機(jī)畫建筑效果圖慢得象烏龜，這樣的系統(tǒng)簡(jiǎn)直是夢(mèng)

中的奢望，但計(jì)算機(jī)的發(fā)展也是10年前人們始料未及的。《侏羅紀(jì)公園》里的恐

龍不是已經(jīng)很逼真了嗎!相對(duì)來(lái)說(shuō)，建筑物的計(jì)算量比有機(jī)體來(lái)得少，它的設(shè)計(jì)會(huì)

更早地運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)方法。

1.2Interactive佼互性）

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，用戶與計(jì)算機(jī)通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)等的交流和互動(dòng)，這種人機(jī)界

面使用戶更自然、真實(shí)地與系統(tǒng)進(jìn)行交流，并獲得各種感覺刺激，從而實(shí)現(xiàn)與虛

擬現(xiàn)實(shí)里的實(shí)體的互動(dòng)。我們可以把建筑CAD看作是最為簡(jiǎn)單的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

其人機(jī)界面就是鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器，剛開始還沒有鼠標(biāo)，用鍵盤控制CAD指

針的移動(dòng)是件很痛苦的事，有了鼠標(biāo)就方便多了。而在虛擬現(xiàn)實(shí)中設(shè)計(jì)建筑物，

我們完全有理由相信操作是這樣的:我戴上頭盔式顯示器、電子手套，我寫下一些

參數(shù)建筑物生成了，我轉(zhuǎn)動(dòng)眼球，建筑透視實(shí)時(shí)變化，就象在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中一樣。

我覺得建筑高度太矮了我甚至只向上一指這幢建筑就長(zhǎng)高了。

這樣的交互性將給建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的方便性，這種方便性將給設(shè)計(jì)方法帶來(lái)質(zhì)

的飛躍。CAD使我們甩掉了圖板但它本質(zhì)上還是一種抽象的繪圖而虛擬現(xiàn)實(shí)卻使

我們?cè)谌S空間中建造。設(shè)計(jì)思想直接作用于異常真實(shí)的虛擬建筑并能得到實(shí)時(shí)

的回饋。我們仿佛回到了搭積木的時(shí)代，又仿佛成了上帝。

1.3Immersive（沉浸感）

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，我們是在虛擬環(huán)境內(nèi)部向外觀察，而不是現(xiàn)在坐在電腦桌前窺探

顯示器里邊。我們沉浸其間，所以感覺更真實(shí)。從技術(shù)角度講，眼球跟蹤器捕獲

了眼球的運(yùn)動(dòng)的信息傳給系統(tǒng)，系統(tǒng)把對(duì)應(yīng)的虛擬場(chǎng)景反饋給用戶，使用戶獲得

與現(xiàn)實(shí)中相同的視覺影象。這個(gè)特性對(duì)于建筑形態(tài)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。在傳統(tǒng)設(shè)

計(jì)中，我們很難精確預(yù)見建筑建成后的效果，而現(xiàn)在，我們只要在虛擬現(xiàn)實(shí)中兜

上一圈，就一目了然了，甚至可以把甲方也帶上，從而跨越交流上的障礙。

1.4UIustrative（清晰性）

虛擬現(xiàn)實(shí)提供的信息是清楚的、詳盡的。我們一旦在虛擬現(xiàn)實(shí)中建造好一幢建筑

物，相關(guān)的數(shù)據(jù)就會(huì)詳細(xì)準(zhǔn)確地出來(lái)，而不是現(xiàn)在的一個(gè)個(gè)地算。甚至包括造價(jià)。

1.5Intuitive（直觀性）

在虛擬現(xiàn)實(shí)中，人機(jī)界面的富有想象力的設(shè)計(jì)將使用戶的數(shù)據(jù)輸入和獲得信息更

具人性化。比如在建筑設(shè)計(jì)中，要改變一幢建筑物的高度，我可以用手向上指，

也可以說(shuō)："增高IOmJ甚至只需抬一下頭這里分別用到了電子手套、語(yǔ)音識(shí)別

和眼球跟蹤器。技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了操作的舒適。

從以上的分析可以看出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將徹底改變以往建筑設(shè)計(jì)平立剖模

式，代之以建筑師虛擬觀察、修改的模式，在這種模式里，建筑師將“走進(jìn)"他

的設(shè)計(jì)中，身臨其境地感受建筑的空間、形態(tài)聲光，并實(shí)時(shí)修改，從而使設(shè)計(jì)更

為完美。

第二章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域運(yùn)用的概況

1989年，虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的先驅(qū)，美國(guó)人JaronLanie使用了‘"VirtualReality",

同時(shí)，科學(xué)家發(fā)明了頭盔式三維顯示器、能提供6個(gè)自由度的數(shù)碼手套等虛擬現(xiàn)

實(shí)設(shè)備以及軟件。90年代后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用干實(shí)體模型制作、信

息交流和管理、藝術(shù)及娛樂等領(lǐng)域。同時(shí)也受到了敢于接受新事物的建筑師們的

青睞。

在歐洲、日本和美國(guó)，虛擬現(xiàn)實(shí)日益廣泛地被家具商和房地產(chǎn)商們用作展示方式

和促銷手段。北卡羅來(lái)那大學(xué)的建筑師們?cè)烟摂M現(xiàn)實(shí)用于一幢教堂的設(shè)計(jì)。之

后，他們?cè)谠撔＝ǖ碾娔X科學(xué)大樓SittersonHall的設(shè)計(jì)中也采用了虛擬現(xiàn)實(shí)。

他們使用了大型工作站式的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生系統(tǒng)。其中配有每秒能處理10萬(wàn)個(gè)多

邊型的圖型卡，三維顯示器，三維鼠標(biāo)和使用者的頭部活動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。此外，他

們使用了一個(gè)類似自行車的輸入傳感設(shè)備。使用者在建筑中漫步時(shí)，可以通過(guò)"自

行車，來(lái)控制速度和方向。

1991年，倫敦地鐵King'sCross站采用了電腦仿真技術(shù)CAI摹擬該站的車

流狀況和鐵軌交錯(cuò)的情景。柏林市政府用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)摹擬整個(gè)城市，用以研究日

益嚴(yán)重的交通問題和審查城市改建方案。當(dāng)一個(gè)新的改建方案完成時(shí)，決策機(jī)構(gòu)

把它安放在摹擬的城市中，檢查是否滿足功能上需要，和該地區(qū)總的建筑風(fēng)格是

否協(xié)調(diào)，吸取專業(yè)人士和公眾的意見，然后決定其取舍。

1992年6月，Intel和Sense兩家電腦商聯(lián)合主辦了名為

"DesigningaVirtua舊。use”,的展覽。為期兩天的展覽旨在向人們介紹利用虛

擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程。他們利用一臺(tái)"VR工作站"演示建筑師與業(yè)

主一起

工作的過(guò)程。建筑師帶領(lǐng)業(yè)主一起“走進(jìn)"設(shè)計(jì)中，并在走動(dòng)過(guò)程中向業(yè)主講述

設(shè)計(jì)思想。業(yè)主可以隨時(shí)隨地"挑易『方案并提出修改意見。建筑師立即根據(jù)業(yè)

主的意見調(diào)整設(shè)計(jì)，直到業(yè)主滿意，才一起"走出"設(shè)計(jì)。

第399期電腦報(bào)刊載了這樣一則消息：

"戴上特制的頭盔，騎上一輛自行車，從頭盔顯示器里遠(yuǎn)遠(yuǎn)看見了天安門城

樓。你蹬動(dòng)自行車的腳踏板，來(lái)到天安門前的大道上，飛快地越過(guò)金水橋、穿過(guò)

午門，越過(guò)太和門，來(lái)到太和殿廣場(chǎng)。由于車速太快，一下子破墻而入，沖進(jìn)了

太和殿，看到了金鑾殿內(nèi)盤龍的柱子，莊嚴(yán)的殿堂。你又騎車來(lái)到了御花園，綠

樹、墻、碧池令你陶醉。但是，當(dāng)你摘下了頭盔發(fā)覺自己仍然是騎在自行車上，

一步也沒有動(dòng)。

在原杭州大學(xué)開發(fā)的虛擬故宮游玩系統(tǒng)中，你即使從沒到過(guò)北京，也能身臨

其境在故宮中漫游。這就是神奇的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給我們生活帶來(lái)的樂趣。"

第三章工程項(xiàng)目管理與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長(zhǎng)和基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的加大建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模越來(lái)越大、結(jié)構(gòu)

形式日益復(fù)雜對(duì)工程項(xiàng)目管理的科學(xué)性、精確性要求越來(lái)越高實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理

的信息化、智能化、可視化和集成化成為土木建筑工程項(xiàng)目管理現(xiàn)代化的要求和

本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualRealit高,VR)是綜合性與集成性極強(qiáng)的

高新技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。工程項(xiàng)目管理作為土木建筑工程的新

興分支學(xué)科貫穿整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目和生命周期從項(xiàng)目構(gòu)思、規(guī)劃、設(shè)計(jì)到項(xiàng)目立項(xiàng)、

施工等，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為工程項(xiàng)目管理提供了更有效、更直觀、交互式的工程項(xiàng)

目管理方法和途徑。現(xiàn)代VR技術(shù)把工程項(xiàng)目的可行性研究、方案、設(shè)計(jì)、施工、

運(yùn)營(yíng)的各個(gè)階段展示在管理者、實(shí)施層、用戶和業(yè)主的面前。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:(1)建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)

評(píng)價(jià)與可行性研究中的應(yīng)用；(2)在房地產(chǎn)工程項(xiàng)目中的應(yīng)用；(3)在工程項(xiàng)目招

標(biāo)投標(biāo)中的應(yīng)用；(4)在工程施工管理中的應(yīng)用；(5)在物業(yè)管理中的應(yīng)用。

第四章建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)與可行1蝴究中的仿真與遛莫

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從工程項(xiàng)目的可行性研究和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)階段就有廣闊的用武之

地。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下一切由賣方市場(chǎng)變?yōu)橘I方市場(chǎng)，不確定因素增加，投資風(fēng)險(xiǎn)更大,

對(duì)經(jīng)濟(jì)分析要求更高，投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)顯得更加重要。業(yè)主需要通過(guò)大量的

方案優(yōu)化提高項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)不確定性分析充分估計(jì)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)，提高投資決

策的準(zhǔn)確性。這種預(yù)測(cè)和優(yōu)化計(jì)算量十分巨大，一般用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決虛擬

現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于可行研究的方案優(yōu)化，減少了工程造價(jià)及所需的時(shí)間，對(duì)多種方案

進(jìn)行優(yōu)化使投資和戰(zhàn)略決策更具有科學(xué)性。

一般認(rèn)為傳統(tǒng)意義上的計(jì)算機(jī)仿真分析是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的初級(jí)階段。系統(tǒng)、

模型和計(jì)算機(jī)是仿真(Simulati。)系統(tǒng)的三要素。仿真技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是模型的建

立。系統(tǒng)模型是將實(shí)際系統(tǒng)抽象成物理模型、數(shù)學(xué)公式或方塊流程圖。然后，將

系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能接受的邏輯流程圖，稱為仿真模型轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)接受的

流程圖，即計(jì)算機(jī)仿真模型。仿真實(shí)驗(yàn)就是將系統(tǒng)的仿真模型編制成仿真程序在

計(jì)算機(jī)上運(yùn)行一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目可以有多種融資策略和產(chǎn)品組合方案，業(yè)主必須對(duì)若

干個(gè)可行方案進(jìn)行選擇，以達(dá)到最優(yōu)，如成本最低、工期最短、效率最高等等。

虛擬仿真技術(shù)可以把建設(shè)項(xiàng)目在數(shù)學(xué)上歸納為一定約束條件下的優(yōu)化模型，運(yùn)用

高速計(jì)算機(jī)可快速求出可行解。在復(fù)雜建設(shè)項(xiàng)目系統(tǒng)中，許多環(huán)節(jié)都具有隨機(jī)性,

我們同樣可以在統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上將隨機(jī)事件概率引入仿真系統(tǒng)中，這樣可以從仿真

結(jié)果中得到相應(yīng)的單因素、多因素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)。

第五章房地產(chǎn)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

目前我國(guó)房地產(chǎn)尤其是住宅發(fā)展經(jīng)歷著以數(shù)量為主向數(shù)量和質(zhì)量并重發(fā)展的階

段，房地產(chǎn)產(chǎn)品，不僅是一套件住房的概念。和質(zhì)量；JI重發(fā)展的階段，房地產(chǎn)

產(chǎn)品，不儀是一套住房的概念，而日已擴(kuò)大到一個(gè)社區(qū)的概念。從賣方市場(chǎng)到買

方市場(chǎng)，房地產(chǎn)業(yè)的大盤競(jìng)爭(zhēng)將是未來(lái)幾年中國(guó)各地房地產(chǎn)的熱點(diǎn)之一。大規(guī)模

社區(qū)能最大限度的利用資源，降低開發(fā)成本。消費(fèi)者的社區(qū)意識(shí)、環(huán)境意識(shí)等的

增強(qiáng)，使開發(fā)大型生態(tài)型社區(qū)成為房地產(chǎn)開發(fā)的必然趨勢(shì)。開發(fā)商爭(zhēng)相在品牌、

開發(fā)模式、規(guī)劃設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝修產(chǎn)業(yè)化、社區(qū)配套智能化

工上下工夫。如何形象生動(dòng)的把未建成的住宅社區(qū)呈現(xiàn)在用戶面前，并激發(fā)用戶

的購(gòu)買欲，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了有效的途徑。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把開發(fā)項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)裝修

的文化理念和主題充分展示出來(lái)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可先用計(jì)算機(jī)建造一座虛

擬房屋，在設(shè)計(jì)人員與建設(shè)方討論設(shè)計(jì)方案時(shí)，讓建設(shè)方到虛擬建筑物里看一看

建筑的各個(gè)角落，可以打開建筑物內(nèi)的門、窗，體驗(yàn)一下建筑物的采光、環(huán)境等,

建設(shè)方可以很容易地提出修改意見或造擇方案在推銷房屋時(shí)，一般的購(gòu)房者一通

過(guò)虛擬環(huán)境瀏覽系統(tǒng)可以領(lǐng)略到小區(qū)建成后的全貌，也可以模擬各種可能的情

況，體會(huì)智能建筑的奧妙；可以走入住宅樓的房間中去參觀房屋的構(gòu)局，造擇室

內(nèi)裝修設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的虛擬房地產(chǎn)，把圖紙上理想社區(qū)變成身臨其境視

覺上的存在，使開發(fā)理念不再是流于文字表述，正所謂百聞不如一見。這對(duì)房地

產(chǎn)的營(yíng)銷、廣告策劃和整個(gè)項(xiàng)目的成功起到推波助瀾的作用。虛擬房地產(chǎn)必將帶

來(lái)房地產(chǎn)營(yíng)銷和廣告推廣手段的重大變革。

舉例為證，南京方圓置業(yè)的方圓綠蔭，以往在棲霞及附近的樓盤都常以"楓"

為開發(fā)主題。方圓置業(yè)卻反其道而行之，”互紅叢中一點(diǎn)綠"，將"綠茵"作為項(xiàng)

目的開發(fā)主題以及主力賣點(diǎn)，創(chuàng)造鬧市旁的大型綠洲。該定位由于更加貼近百姓

的實(shí)際需求和情緒感受，主打綠色建筑，因而獲得了廣泛認(rèn)可。如果沒有運(yùn)用虛

擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，購(gòu)房者一沒有對(duì)方案的感性認(rèn)識(shí)，方圓綠蔭的策劃人無(wú)論如何也不

能把開發(fā)主題表現(xiàn)出來(lái)

第六章在工程項(xiàng)目招標(biāo)投標(biāo)中的應(yīng)用

建筑業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，我國(guó)建筑市場(chǎng)的過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)已是長(zhǎng)期的事實(shí)?，F(xiàn)代建筑

工程項(xiàng)目的運(yùn)做，業(yè)主處于絕對(duì)有利的地位，業(yè)主和承包商在信急的占有上是不

對(duì)稱的，業(yè)主和承包商需要互相了解通過(guò)互相了解，業(yè)主造擇有技術(shù)、有資金保

證、有信譽(yù)的承包商，承包商造擇有實(shí)力的業(yè)主在有限的時(shí)間內(nèi)，如何使業(yè)主和

評(píng)標(biāo)的專家很好的了解投標(biāo)文件的招投標(biāo)文件的編制和被認(rèn)可的程度直接關(guān)系

到承包商有沒有入造的機(jī)會(huì)。因此，承包商在注重投標(biāo)文件的技術(shù)可行、報(bào)價(jià)合

理的同時(shí)，也非常注重投標(biāo)文件的包裝尤其是大型工程、國(guó)家重點(diǎn)工程和國(guó)際工

程的招標(biāo)投標(biāo)，往往在項(xiàng)目企劃階段就已經(jīng)開始這方面的運(yùn)做。業(yè)主方面，由于

開發(fā)項(xiàng)目越來(lái)越大，需要用多種方式來(lái)融資，也需要讓合作者了解自己。虛擬現(xiàn)

實(shí)技術(shù)為在短時(shí)間內(nèi)，充分的展示本企業(yè)的形象和項(xiàng)目運(yùn)做的技術(shù)路線和方法提

供了有效的途徑。

國(guó)家大劇院工程由中心建筑、北側(cè)建筑和南側(cè)建筑三部分組成。其中，中心建筑

為橢球體建筑，內(nèi)設(shè)公眾大廳、歌劇院、音樂廳、戲劇院和小劇場(chǎng)，球體四周水

池環(huán)繞。建筑物最深處為歌劇院臺(tái)倉(cāng)。該工程結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)單兒體系，建筑外立

面為橢球鋼結(jié)構(gòu)殼體。橢球表面采用鈦合金板裝飾，南北側(cè)中部交裝玻璃幕墻。

橢球內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，部分主要梁柱采用鋼一

混凝工組合結(jié)構(gòu)體系，橢球殼體底座環(huán)梁、舞臺(tái)口及局部大跨度構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。國(guó)家大劇院工程量巨大，工期緊迫整個(gè)工程的土方工程、護(hù)坡

工程、降水工程、鋼結(jié)構(gòu)工程、橢球鈦合金裝飾板及玻璃幕墻工程、鋼筋混凝土

工程和室內(nèi)裝飾工程都是新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的綜合運(yùn)用。如何在短時(shí)間內(nèi)

把技術(shù)方案展示出來(lái)并獲得廣大專家和業(yè)主的認(rèn)可，是一個(gè)難題，直接關(guān)系到投

標(biāo)的成敗。國(guó)家大戲院的承包聯(lián)合體的招投標(biāo)文件中，把承包企業(yè)的主要業(yè)績(jī)、

企業(yè)概況、工程項(xiàng)目的WBS(workbreakdownstructure)分解、技術(shù)方案等整合

起來(lái)，形成動(dòng)畫的方式演示整個(gè)施工過(guò)程。操作者可以造擇工序，也可以造擇時(shí)

間和總平面圖等借助虛擬仿真系統(tǒng)，把不能預(yù)演的施工過(guò)程和方法表現(xiàn)出來(lái)，不

僅僅節(jié)省時(shí)間和建設(shè)投資，而且不用項(xiàng)目經(jīng)理的現(xiàn)場(chǎng)答辯，方案的優(yōu)劣一目了然。

這無(wú)疑大大增加了承包聯(lián)合體中標(biāo)的幾率。

第七章在工程施工管理中的應(yīng)用

現(xiàn)代土木建筑工程的結(jié)構(gòu)新穎，追求建筑整體環(huán)境的個(gè)性如預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)創(chuàng)造的大

跨度空間，超高層建筑、復(fù)雜地質(zhì)條件下的地下結(jié)構(gòu)等地下結(jié)構(gòu)開挖、大體積混

凝工、超高結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的施工、大跨度鋼結(jié)構(gòu)的吊裝和就位都是需要進(jìn)行嚴(yán)密的

設(shè)計(jì)和計(jì)算的；在必要時(shí)，還要對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)。對(duì)于這些工作，只依靠施工技

術(shù)人員多年積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或習(xí)慣作法，施工方案設(shè)計(jì)的質(zhì)量是難以保證的。虛

擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用由于復(fù)雜的建筑施工，能有效地保證建筑施工方案的可行性、經(jīng)

濟(jì)性、施工過(guò)程的安全性，并有利于施工管理的動(dòng)態(tài)控制。同時(shí)，在虛擬環(huán)境中

對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，能有效地保證復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工安全高效。

7.1在虛擬施工過(guò)程和施工結(jié)構(gòu)計(jì)算中的應(yīng)用

在實(shí)際工程施工中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)和施工結(jié)構(gòu)計(jì)算是一個(gè)難度較大

的問題，前者難點(diǎn)關(guān)鍵就在于施工現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備間的空間關(guān)系的表

達(dá)；后者在于施工結(jié)構(gòu)在施工狀態(tài)和荷載下的變形大于就位以后或結(jié)構(gòu)成型以

后。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬的環(huán)

境中,建立周圍場(chǎng)景、結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械設(shè)備等的三維CAD模型（虛擬模型），形成

基于計(jì)算機(jī)的具有一定功能的仿真系統(tǒng)，讓系統(tǒng)中的模型具有動(dòng)態(tài)性能，并對(duì)系

統(tǒng)中的模型進(jìn)行虛擬裝配，根據(jù)虛擬裝配的結(jié)果，在人機(jī)交互的可視化環(huán)境中對(duì)

施工方案進(jìn)行修改。復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工涉及的因素較多，起重機(jī)的布置位置，起重機(jī)的

開行路線，構(gòu)件起吊路線等，都是施工方案設(shè)計(jì)必須考慮的問題。若對(duì)這些問題

考慮得不夠，則工程施工的進(jìn)度、成本等都會(huì)受到影響，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)

生。

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)，不僅能夠以三維圖形的形式動(dòng)態(tài)、

實(shí)時(shí)地顯示施工方案實(shí)施的全過(guò)程，還能讓方案設(shè)計(jì)人員沉浸在虛擬的環(huán)境中，

根據(jù)直己的思想隨時(shí)調(diào)整、優(yōu)化施工方案，直至得到理想的結(jié)果施工過(guò)程中，各

工序間的協(xié)調(diào)配合是不容易做到的，而在虛擬施工中，可以對(duì)方案反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn),

得出一些具體的參數(shù)(如吊裝機(jī)械工作時(shí)的最佳角度、高度等),以指導(dǎo)施工。

建筑結(jié)構(gòu)施工中前往往要對(duì)施工方案進(jìn)行受力狀態(tài)復(fù)核。如在大跨空間結(jié)構(gòu)施工

中，不僅要考慮施工過(guò)程的安全性、可行性，還要考慮結(jié)構(gòu)本身在施工過(guò)程中安

全性、可靠性。某展覽中心，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋支承在鋼桅桿上，桅桿兩端為錐形，與

下部混凝工結(jié)構(gòu)餃結(jié)。為了減小鋼桁架的變形，更為了維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在鋼屋

蓋桅桿和混凝土之間，采用了一系列的斜拉索(前索、背索、穩(wěn)定索)和撐桿，形

成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。在鋼結(jié)構(gòu)的施工中，不同的支撐方案、不同的拼接方案,

在結(jié)構(gòu)的不同部位會(huì)引起不同的效應(yīng)，而隨著連接桿件的安裝，這些施工階段的

應(yīng)力將殘余在結(jié)構(gòu)部位上。并影響到最終的結(jié)構(gòu)受力安全性；并在結(jié)構(gòu)就位過(guò)程

中，有可能失穩(wěn)和變形。這就需要進(jìn)行施工過(guò)程的精確分析。用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可

以對(duì)不同的方案，在短時(shí)間內(nèi)

7.2在施工控制和管理中的應(yīng)用

土木建筑工程的施工控制和管理是復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的、集成的，貫穿每一個(gè)工

程項(xiàng)目的全生命周期。尤其是現(xiàn)代的大型工程項(xiàng)目，工期長(zhǎng)工程量大，甚至由一

個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)生一系列的企業(yè)，如三峽工程它涉及到各工種協(xié)調(diào)、大量的資金和材料

調(diào)度、施工機(jī)械和設(shè)備的管理工程得進(jìn)度、質(zhì)量、成本以及合同、信急的管理如

何有效的實(shí)現(xiàn)，通常的工程經(jīng)驗(yàn)和甘特圖、平面布置圖是難以作到的。4D項(xiàng)目

管理信息系統(tǒng)有效的整合整個(gè)工程項(xiàng)目的信息并加以集成，實(shí)現(xiàn)施工管理和控制

的信急化、集成化、可視化和智能化。

4D理論是美國(guó)斯垣福大學(xué)CIFE于1996年先提出的。國(guó)內(nèi)的研究主要集中

在清華大學(xué)研究組4DSMM++模型(4DSiteManagementModel++)以工程結(jié)

構(gòu)分解WBS(workbreak-downstructure)為核心,將進(jìn)度計(jì)劃、三維模型、資

源管理、場(chǎng)地布置和成本分析等施工管理要素相結(jié)合，并在虛擬環(huán)境中引入時(shí)間

信道，使得多點(diǎn)施工狀態(tài)變得一目了然，有利于保障現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的安全；按時(shí)間模

擬施工進(jìn)度，可以對(duì)工期進(jìn)行比較精確的計(jì)算的控制，有助于人、財(cái)、物的統(tǒng)籌

和調(diào)度。實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑施工的交互式可視化和信急化管理。系統(tǒng)主要建立3D模

型庫(kù)和Pro-ject(或其他項(xiàng)目管理軟件)MicrosoftSQLsever的接口和集成，實(shí)現(xiàn)

在WINDOWS平臺(tái)下的運(yùn)行。

4D工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)的研究尚在起步階段，它的成功實(shí)現(xiàn)和人工智能的突破是

聯(lián)系在一起的

7.3在現(xiàn)代物業(yè)管理中的應(yīng)用

城市化進(jìn)程和房地產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展帶來(lái)了物業(yè)管理的興起和繁榮。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)

的發(fā)展，人們對(duì)居住社區(qū)的要求越來(lái)越高，居住社區(qū)的發(fā)展和建設(shè)呈現(xiàn)了如下特

點(diǎn)；①大型化，新建的很多社區(qū)，建設(shè)后居住人口規(guī)模都在幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)以上；

②智能化，社區(qū)的功能擴(kuò)展，逐步走向智能化管理；③設(shè)施復(fù)雜化，社區(qū)內(nèi)各種

設(shè)施眾多，地上地下設(shè)施復(fù)雜；④園林化，社區(qū)綠化都比較講究，超大型社區(qū)甚

至還建有公園；現(xiàn)代居住社區(qū)的這些特點(diǎn)，使得物業(yè)管理工作內(nèi)容多樣化、復(fù)雜

化，基于空間數(shù)據(jù)的管理內(nèi)容增多，即管理工作很多時(shí)候要在圖紙上進(jìn)行，而查

找圖紙的繁雜和圖紙內(nèi)容表達(dá)的片面、陳舊難以滿足人們對(duì)物業(yè)管理快速、實(shí)時(shí)

性的要求。物業(yè)管理可視化、信急化是業(yè)主和從業(yè)人員的共同要求。

數(shù)字城市囊括了城市規(guī)劃、房地產(chǎn)、交通、管網(wǎng)、人口通訊等方面的所有信

急在此基礎(chǔ)上，虛擬物業(yè)和智能化物業(yè)管理信息系統(tǒng)成為可能?，F(xiàn)代社區(qū)及其智

能化住宅是數(shù)字城市的有機(jī)組成部分。虛擬物業(yè)基于

GIS(GeographicInformationSystem)技術(shù)，建立了包括樓宇、綠化、地上地下

管線設(shè)施、安全和防災(zāi)設(shè)施、住戶的基本信息（小到門窗的型號(hào)）等詳盡的管區(qū)內(nèi)

的基本數(shù)據(jù)庫(kù)。管理大員可以任意查詢業(yè)主的信息，管區(qū)內(nèi)的樓寧工程圖紙和建

設(shè)驗(yàn)收情況如果有業(yè)主要求修理門窗、配電線路，通過(guò)虛擬物業(yè)系統(tǒng)就可以馬上

顯示門窗的型號(hào)和3D