建筑虛擬：與未來提前握手 視覺入住未來房屋

　　在建筑設計階段就能以可視的、動態的方式，全方位、立體的展示未來建筑物所處的地理位置、環境和各種附屬設施，展示建筑物的外貌和內部實況，并能標示出外部和內部的空間尺寸、建筑材料的材質和規格等，使人猶如身臨其境，又可漫游其中，這已不是科學幻想。中國科學院的“數字地球原型系統”已將這一理想變成了現實。 　　 “數字地球原型系統”是中國科學院遙感應用研究所數字地球科學實驗室開發研究的成果。這一“系統”可以廣泛應用于城市變化遙感動態監測，城市規劃與設計，建筑設計，房地產開發與建設，以及軍事、能源、醫學、農作物估產、災害監測、考古、旅游、娛樂等多個領域。中國科學院遙感應用研究所數字地球科學實驗室主任邵蕓博士向記者介 紹了這一系統在建筑領域中的應用。 　　多學科理論與技術集成 　　邵蕓博士介紹，利用這一系統中的三維仿真虛擬現實技術，構筑了一個三維、動態、實時、可交互、可查詢、可進行多種分析計算和管理調度的數據平臺，通過數據頭盔、立體眼鏡和數據手套等人機接口，進行人機對話，將觀察者 (決策者)置身于一個既是虛擬的、又是現實的環境之中，猶如在看立體電影或是在打模擬電子游戲。但三維仿真虛擬現實系統所具有的可以輸入各種數據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。三維仿真虛擬現實系統可以輸入與建筑物內、外實景有關的各種數據，觀察者可以從中獲取數據，也可以進行對比、分析、計算和修改數據，以實現不同的需要。 　　 數字地球原型系統是一個以地球科學、信息科學、計算科學、空間探測、數字通訊、計算機和人工智能等多學科理論與技術為基礎，多學科交叉的科研成果。系統具有高性能的科學計算能力，采用了海量數據存儲與更新技術，元數據管理技術，多元數據融合技術，虛擬現實技術，數據壓縮與快速回放技術，數據挖掘與智能化處理技術，網絡GIS與互操作技術。因而可以廣泛應用于國民經濟發展與建設的許多方面。將這一系統的技術應用于建筑領域，更是游刃有余，不僅可以大大提高勞動生產率，還可以實現以往的技術手段無法實現的預知結果。 　　 全方位的數字化沙盤 　　 以往的沙盤無非是一個凝固的微縮景觀，除了比例尺，幾乎沒有其他數據。而利用三維仿真虛擬現實系統制作的電子沙盤，將是一個可以輸入各種數據，可以放大和縮小的動態場景。 　　 以往的效果圖無非是在紙面上畫出的一幅平面的、靜態的圖畫。而利用三維仿真虛擬現實系統制作的建筑物外觀和內裝修電子效果圖，展現出的將是包含各種數據的動態的實體效果。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的隱蔽部位。這種效果圖，還可以將建筑物從主體到內裝修所使用的各種材料，材質， 色彩，規格甚至品牌、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的景觀、環境等有較大的影響。由于這些項目的建設成本高，社會影響大，其安全性、經濟性和功能合理性的意義更加重大。目前，對重大建設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驗的基礎上， 其結果經常出現很大偏差，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實系統的先期技術成果的演示和論證技術，可以提供一套進行綜合評價的有效工具，可以演示出設計與實際結果之間的關系，發現設計中潛在的缺陷和問題，試探解決問題的不同方法，從而使整個設計更加完善。 　　 數字化投標“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實系統制作的電子標書，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實系統，可以高效率地把多家公司的方案進行比較，優中選優。電子化評標，還可有效排除評標過程中的人為因素。同時，還可以把這套系統搬到網上，讓世界各地的專家聯合進行評選，跨越了時間和空間的鴻溝，也使工程招標更具權威性、廣泛性。 　　 施工流程的數字化分解 　　 由于建筑的復雜性，不可能預先加工樣品。建筑施工是復雜的大型的動態系統，它通常包括立模、架設鋼筋、澆注、振搗、拆模、養護和裝修等多道工序。而這些工序中涉及的因素繁多，其間關系復雜，都會直接影響建筑質量和施工進度。根據英國建筑研究院最近一項統計表明：存在問題的建筑工程項目中，錯誤來自設計階段的占50％；因施工不當的占40％，其它的占10％。 　　 通過模擬施工，可以發現實際施工中存在的問題或可能出現的問題。但靠以往的技術手段，真正的模擬施工很難實現。如果利用三維仿真虛擬現實系統，實現對施工的全過程進行仿真模擬，決策者處于這一虛擬的現實環境之中，就可以迅速發現問題，并及時修改方案。 　　 視覺入住未來房屋 　　 在商品房的預售中，由于預售的房屋實際上尚不存在，購買者很難根據開發商的毫無空間感的一紙樓書未來的小區和房屋是個什么樣。有條件的房地產商可以建造樣品屋，但也有一次性的局限而且成本較高，并難以表現出實際房產的外部環境，又影響近期銷售。對于復雜或龐大的房地產產品，樣品屋更是無能為力。如果換之以虛擬現實技術生成的 虛擬房地產，不僅可以獲得遠遠超過樣品屋的適用范圍和效果，而且更為經濟。心存疑惑的買家可以戴上數據頭盔、數據手套和立體眼鏡，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 　　 建筑是一個復雜的產品，其交工與驗收亦相當復雜，在市場經濟中，極易發生糾紛。由于數字化的虛擬現實技術可以清晰細致的表現出建筑物從外圍到內部的各個細節和數據，并可以做成數字化的易于保存的( 光盤)電子證據保存，在建筑商向開發商交付建筑物時，在開發商向購房者交付房屋時，均可以比照電子證據進行驗收，這就可以避免許多糾 紛，即使有少數糾紛，也因有電子證據而不難解決。 　　 除上述之外，在建筑領域中引入數字地球原型系統中的相關技術，還將對改善設計，展示設計成果，節約投資和運行費用，驗證施工方案，促進房地產業的發展等方面起到良好的作用。數字技術的應用，必將給建筑設計和施工技術帶來革命性的變化。