虚拟仿真技术在建筑设计中的应用研究

虚拟仿真技术在建筑设计中的应用研究

发表时间：2018-10-24T12:00:21.323Z 来源：《防护工程》2018年第17期作者：王雷李嫘[导读] 虚拟现实技术融入到了建筑设计行业，不但为投资商节省了投资成本，同时也节省了运行费用，顾客通过简单的交互式设备就能看见设计师的用意辽宁省人防建筑设计研究院有限责任公司辽宁沈阳 110032 摘要：虚拟现实技术融入到了建筑设计行业，不但为投资商节省了投资成本，同时也节省了运行费用，顾客通过简单的交互式设备就能看见设计师的用意。本文主要针对虚拟现实软件的基础定义，对其作用和意义进行了具体分析，最后做出了概括总结，希望能在某种角

度上帮助二者融合。

关键词：虚拟仿真；建筑设计；应用

引言随着时代的进步和科技的发展，虚拟现实软件和硬件也开始迈进建筑设计行业的大门，发挥其特长，给开发商、投资商、设计者等节省了投资和运行费用，保证了建筑物设计本身更加符合客户的具体要求，充分体现了以人为本的现代社会生活品质的追求。 1虚拟仿真技术概述虚拟仿真技术也被称为计算机仿真技术，主要是指机械设计人员通过建立特定的软件，建立出基本的建筑模型，然后对其进行模拟化的动态性的分析，得出建筑运转中各种动态性的参数，从而不断优化建筑的设计方案[3]。这样一来，就可以很好的节约大型建筑设备的生产建设成本，在模拟实验的过程中，我们只需要进行模拟操作即可，不需要制造出实物样机，从而能可以更好的节约生产建设资金。除此之外，也可以更加方便的对大型建筑的设计进行进一步的完善。在机器设计的过程中，工程人员可以通过计算机来做相应的工程计算，使用计算机来建立仿真模拟模型，可以很好的解决实验难题。由此可见，虚拟仿真技术可以大大提建筑设计的设计效率，也能更好的提高建筑的设计质量，能够更好的节约生产建设成本。 2虚拟仿真技术的优势特点 2.1多感知性

计算机虚拟现实技术能够让参与者从听觉、触觉、视觉、味觉、嗅觉以及动感等诸方面获得感知，也就是说，几乎人类所有能够感觉到的功能都可以通过VR虚拟仿真技术实现[5-6]。(2)存在感。也叫临场感，可以理解成为真实感，指用户作为虚拟情境中的主角，在体验的过程中能够真实地感受到虚拟环境，一个成功的虚拟现实环境能够让体验者难辨真假，就好像置身在真正的环境中一样。

2.2交互性

主要指在虚拟环境中，用户对物体的可控性和操作性的掌控程度，用户可以从虚拟环境获得真实的反馈结果，即实时反馈。例如，用户可直接抓取环境中的物体，此时，体验者会有手里握着东西的感觉，能够感觉到物体的质量，而且视觉中的物体也会随着手的移动而移动。(4)自主性。主要指在虚拟现实环境当中，环境中物体能够根据物理学规律运动的自主性程度，如在外力作用下，物体会向作用力方向移动，类似树叶随风摇摆，海水涨落，都是自主性的体现。

2.3降低投资成本和运行费用

这种虚拟现实的计算机技术被利用到建筑先期时，可以通过让客户感受到具体的建筑环境和设施，从而通过论证和演示，在建筑投资的初期，将建筑设计方案中不优的地方重新设计，将不协调的地方进行及时修正，从而有利于节省投资成本和运行费用，避免建筑返工。

2.3验证施工方案随着虚拟现实计算机技术的不断推广和宣传，它也被逐渐应用到建筑施工的环境下，使我国建筑行业迅速发展而强大，特别是利用虚拟技术来提升建筑施工水平方面，收获也很明显，而且在建筑施工的主要环节利用虚拟仿真技术，还可以促进施工技术的不断创新。虽然施工技术创新需要走出虚拟，进行真实操作，但也具有较大风险。从某种角度上讲，虚拟仿真技术应用到新施工技术中，可以将风险系数降低到最低，节省了施工成本，提高了施工效率。

2.4展示建筑设计立体效果

①虚拟现实软件技术可以通过给客户佩戴感觉输入设备和感觉输出设备，让客户随时进入到建筑设计师所准备的立体建筑物中的任何位置上，可以最大限度地向客户展示和宣传设计方案的立体成果，满足客户的好奇心。②还可以对客户不满意的环镜或者位置设计进行第一时间跟踪，马上根据客户的描述和意见进行可行性修改和及时调整。③这种虚拟现实软件技术应用到建筑设计时，不单单可以使客户享受和看到建筑物里面的虚拟逼真环境，还可以对建筑物以外的环境进行虚拟设计，包括建筑物附近的地形，覆盖在建筑物外面地表面的草坪、和周围便利的交通桥梁等等虚拟环境。 3虚拟仿真技术在建筑设计中的实现方法 3.1虚拟现实硬件系统

其实，虚拟仿真技术并不需要多么复杂的程序，但是如果客户想要感受到更加逼真的效果，比如说，沉浸感、交互性和创造一定的想象空间的话，就应该聘请专业的操作人员，和配备专业的感觉输入和输出设备。这些设备和操作人员可以使客户享受到身临其境的感觉，也就是说体现在客户面前的场景和虚拟环境更加的真切，客户可以获得更加靠近事实的画面作为根据，对设计师所设计的方案进行感受和判断。因此，传感交互设备在其中起到了不可低估的作用。

3.2虚拟技术软件系统

这种三维模块的功能在于能够将建筑物、环境、室内的客观状态存在于三维结构、相对位置和比例建构中，且体现场景的色彩、材料、光线等条件。设计师应该根据以下三种步骤进行虚拟空间的设计。①几何建模。这只是在初步阶段，建立一个集合结构。②形象建模。形象建模大部分环境是通过建筑物的本身材质颜色和光线布局利用科学的建构想象架构的。③行为建模。行为建模可以是动态的，主要描述物体的行为和运动状态而设计的。这里的几何建模是通过线条的交叉、参差和合并等提出相对位置，但是几何建模体现不出逼真感。

3.3虚拟仿真技术的发展前景

设计师可以根据客户的要求和信息反馈，激发他的创作情绪，进行再设计，然后在与客户沟通，反反复复的修改过程中，掌握了一般地域客户的需求方向，并且能不断领会客户的意境，为将来的虚拟仿真环境设计带来一定的经验储备。对于建筑工程来讲，规划是至关重要的那种，需要考虑地形地质、气候气象等多变的天气，需要设计者根据能够得到的有效且准确前提下，再加上一点自己个人的喜好，或者搭配房屋装修的景色。

4应用展望

VR虚拟现实技术虚拟施工目前在我国尚没有形成一套完整的理论体系，虽然现阶段在西方国家已经开始了这方面的研究，但学术界和技术界并没有明确的关于虚拟建筑遗产施工保护的界定，所以要加强对建筑施工理论的探索和研究，力求在建筑施工理论上获得突破。VR 虚拟现实技术能否在建筑遗产保护领域中得到更多的推广与应用，取决于计算机硬件与软件技术的发展。就目前而言，虚拟现实软件系统的开发与应用对计算机硬件要求比较高，要在专业的工作站或实验室中完成，而且国内还没有完善的自主开发软件平台，必须向国外进口VR虚拟可视化软件、建模软件、虚拟现实软件以及网络接口软件等。因此要努力建立虚拟现实技术实验室，开发出一套能够面向工程项目施工的专用集成性软件系统，减少单项工程的造价，加快VR虚拟软件的普及，使虚拟现实技术在建筑遗产保护领域中得到更多的推广应用。

结束语

虚拟现实软件和硬件在建筑行业上具有很大的发展空间。相对以往的客户验证，需要投资商花费巨大的费用，而虚拟现实系统既可以给客户呈现出建筑物设计者本身的设计意图，甚至具体到某个位置，又可以向客户模拟出建筑物以外的建筑情况，在客户的看、听、触觉方面可谓是已经达到很理想的效果。

参考文献：

[1]韦素青.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J].企业科技与发展,2017(12):74-76.

[2]陈灿武.浅谈虚拟仿真技术在建筑施工技术运用[J].建材与装饰,2017(45):4-5.

[3]杨伟刚,徐晟.三维虚拟仿真技术在GIS设计中的应用[J].电气时代,2017(09):100-102.

[4]孟宪雯.虚拟仿真技术在建筑工程施工中的应用现状[J].黑龙江科技信息,2017(13):197.

[5]孙冬,王超.虚拟现实技术在商业及建筑动画设计中的应用[J].设计,2017(05):24-25.