建筑虛擬：與未來提前握手 視覺入住未來房屋

　　在建筑設(shè)計階段就能以可視的、動態(tài)的方式，全方位、立體的展示未來建筑物所處的地理位置、環(huán)境和各種附屬設(shè)施，展示建筑物的外貌和內(nèi)部實況，并能標示出外部和內(nèi)部的空間尺寸、建筑材料的材質(zhì)和規(guī)格等，使人猶如身臨其境，又可漫游其中，這已不是科學(xué)幻想。中國科學(xué)院的“數(shù)字地球原型系統(tǒng)”已將這一理想變成了現(xiàn)實。 　　 “數(shù)字地球原型系統(tǒng)”是中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所數(shù)字地球科學(xué)實驗室開發(fā)研究的成果。這一“系統(tǒng)”可以廣泛應(yīng)用于城市變化遙感動態(tài)監(jiān)測，城市規(guī)劃與設(shè)計，建筑設(shè)計，房地產(chǎn)開發(fā)與建設(shè)，以及軍事、能源、醫(yī)學(xué)、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測、考古、旅游、娛樂等多個領(lǐng)域。中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所數(shù)字地球科學(xué)實驗室主任邵蕓博士向記者介 紹了這一系統(tǒng)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用。 　　多學(xué)科理論與技術(shù)集成 　　邵蕓博士介紹，利用這一系統(tǒng)中的三維仿真虛擬現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)筑了一個三維、動態(tài)、實時、可交互、可查詢、可進行多種分析計算和管理調(diào)度的數(shù)據(jù)平臺，通過數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡和數(shù)據(jù)手套等人機接口，進行人機對話，將觀察者 (決策者)置身于一個既是虛擬的、又是現(xiàn)實的環(huán)境之中，猶如在看立體電影或是在打模擬電子游戲。但三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)所具有的可以輸入各種數(shù)據(jù)并進行高速分析和計算的能力，是立體電影和電子游戲不具備的。三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以輸入與建筑物內(nèi)、外實景有關(guān)的各種數(shù)據(jù)，觀察者可以從中獲取數(shù)據(jù)，也可以進行對比、分析、計算和修改數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)不同的需要。 　　 數(shù)字地球原型系統(tǒng)是一個以地球科學(xué)、信息科學(xué)、計算科學(xué)、空間探測、數(shù)字通訊、計算機和人工智能等多學(xué)科理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，多學(xué)科交叉的科研成果。系統(tǒng)具有高性能的科學(xué)計算能力，采用了海量數(shù)據(jù)存儲與更新技術(shù)，元數(shù)據(jù)管理技術(shù)，多元數(shù)據(jù)融合技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)，數(shù)據(jù)壓縮與快速回放技術(shù)，數(shù)據(jù)挖掘與智能化處理技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)GIS與互操作技術(shù)。因而可以廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟發(fā)展與建設(shè)的許多方面。將這一系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，更是游刃有余，不僅可以大大提高勞動生產(chǎn)率，還可以實現(xiàn)以往的技術(shù)手段無法實現(xiàn)的預(yù)知結(jié)果。 　　 全方位的數(shù)字化沙盤 　　 以往的沙盤無非是一個凝固的微縮景觀，除了比例尺，幾乎沒有其他數(shù)據(jù)。而利用三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)制作的電子沙盤，將是一個可以輸入各種數(shù)據(jù)，可以放大和縮小的動態(tài)場景。 　　 以往的效果圖無非是在紙面上畫出的一幅平面的、靜態(tài)的圖畫。而利用三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)制作的建筑物外觀和內(nèi)裝修電子效果圖，展現(xiàn)出的將是包含各種數(shù)據(jù)的動態(tài)的實體效果。觀察者通過人機對話，不僅可以從各個方位進行觀察，還可以觀察到從墻體到基礎(chǔ)的隱蔽部位。這種效果圖，還可以將建筑物從主體到內(nèi)裝修所使用的各種材料，材質(zhì)， 色彩，規(guī)格甚至品牌、型號等詳細標出，使人感到如看實物一般。 　　 先期演示和論證 　　 一些大型的公共建筑工程項目或比較重要的建筑，如車站、機場、電視塔、橋梁、港口、大壩、核電站等，建成后往往會對某一地區(qū)的景觀、環(huán)境等有較大的影響。由于這些項目的建設(shè)成本高，社會影響大，其安全性、經(jīng)濟性和功能合理性的意義更加重大。目前，對重大建設(shè)項目的綜合評價是靠高度抽象的模型，建立在想象和先前經(jīng)驗的基礎(chǔ)上， 其結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)很大偏差，而這種偏差造成的缺陷幾乎是無法彌補的。 　　 采用三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的先期技術(shù)成果的演示和論證技術(shù)，可以提供一套進行綜合評價的有效工具，可以演示出設(shè)計與實際結(jié)果之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中潛在的缺陷和問題，試探解決問題的不同方法，從而使整個設(shè)計更加完善。 　　 數(shù)字化投標“殺手锏” 　　 以往的標書，是由文字和圖紙組成的一大堆“紙制品”，方案制作、修改難度大，不能“清晰透徹”地表達出方案的特點。而利用三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)制作的電子標書，制作、修改容易，直觀性強。投標者自己還可以預(yù)先制作出多個方案，自行比較，集各方案之所長，制定出最佳方案。 　　 在評標過程中，評標人利用三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可以高效率地把多家公司的方案進行比較，優(yōu)中選優(yōu)。電子化評標，還可有效排除評標過程中的人為因素。同時，還可以把這套系統(tǒng)搬到網(wǎng)上，讓世界各地的專家聯(lián)合進行評選，跨越了時間和空間的鴻溝，也使工程招標更具權(quán)威性、廣泛性。 　　 施工流程的數(shù)字化分解 　　 由于建筑的復(fù)雜性，不可能預(yù)先加工樣品。建筑施工是復(fù)雜的大型的動態(tài)系統(tǒng)，它通常包括立模、架設(shè)鋼筋、澆注、振搗、拆模、養(yǎng)護和裝修等多道工序。而這些工序中涉及的因素繁多，其間關(guān)系復(fù)雜，都會直接影響建筑質(zhì)量和施工進度。根據(jù)英國建筑研究院最近一項統(tǒng)計表明：存在問題的建筑工程項目中，錯誤來自設(shè)計階段的占50％；因施工不當(dāng)?shù)恼?0％，其它的占10％。 　　 通過模擬施工，可以發(fā)現(xiàn)實際施工中存在的問題或可能出現(xiàn)的問題。但靠以往的技術(shù)手段，真正的模擬施工很難實現(xiàn)。如果利用三維仿真虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，實現(xiàn)對施工的全過程進行仿真模擬，決策者處于這一虛擬的現(xiàn)實環(huán)境之中，就可以迅速發(fā)現(xiàn)問題，并及時修改方案。 　　 視覺入住未來房屋 　　 在商品房的預(yù)售中，由于預(yù)售的房屋實際上尚不存在，購買者很難根據(jù)開發(fā)商的毫無空間感的一紙樓書未來的小區(qū)和房屋是個什么樣。有條件的房地產(chǎn)商可以建造樣品屋，但也有一次性的局限而且成本較高，并難以表現(xiàn)出實際房產(chǎn)的外部環(huán)境，又影響近期銷售。對于復(fù)雜或龐大的房地產(chǎn)產(chǎn)品，樣品屋更是無能為力。如果換之以虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的 虛擬房地產(chǎn)，不僅可以獲得遠遠超過樣品屋的適用范圍和效果，而且更為經(jīng)濟。心存疑惑的買家可以戴上數(shù)據(jù)頭盔、數(shù)據(jù)手套和立體眼鏡，超越時空，在自己未來的房屋中盡情漫游一番，就會作出明智決斷。 　　 避免糾紛電子證據(jù) 　　 建筑是一個復(fù)雜的產(chǎn)品，其交工與驗收亦相當(dāng)復(fù)雜，在市場經(jīng)濟中，極易發(fā)生糾紛。由于數(shù)字化的虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以清晰細致的表現(xiàn)出建筑物從外圍到內(nèi)部的各個細節(jié)和數(shù)據(jù)，并可以做成數(shù)字化的易于保存的( 光盤)電子證據(jù)保存，在建筑商向開發(fā)商交付建筑物時，在開發(fā)商向購房者交付房屋時，均可以比照電子證據(jù)進行驗收，這就可以避免許多糾 紛，即使有少數(shù)糾紛，也因有電子證據(jù)而不難解決。 　　 除上述之外，在建筑領(lǐng)域中引入數(shù)字地球原型系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)，還將對改善設(shè)計，展示設(shè)計成果，節(jié)約投資和運行費用，驗證施工方案，促進房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等方面起到良好的作用。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，必將給建筑設(shè)計和施工技術(shù)帶來革命性的變化。