建筑中的 AR 将设计和施工结合在一起——在虚拟和现实世界中

　　通过结合数据丰富的 3D 模型和真实世界的站点，架构中的 AR 允许团队在设计和施工的每个阶段进行连接和协作。

　　增强现实 (AR) 将改变人们工作、学习、娱乐、购物和与环境联系的方式。在建筑、工程和施工中，AR 是数字 3D 模型与现实世界建筑工地的集成。AR 是一种沟通工具，可以通过在混合虚拟环境中联合设计和施工团队来提高效率，从而创造共享体验。从设计概念化到持续运营和维护，AR 在整个设计和施工过程中都很有用。

　　与所有其他艺术和科学相比，建筑被尊崇为最具沉浸感和包容性的创造性学科，它可以创造出能够吸引你所有感官的宜居空间。这种真正的世界构建行为一开​​始既笨拙又小：图纸、草图、静态渲染和一些飞越视频。该技术通常由视频游戏公司的专业世界构建者开发，但它已被设计师和构建者采用，他们使用增强现实 (AR) 来包围客户、团队成员并以前所未有的共享架构愿景进行交易。

　　什么是建筑中的增强现实？

　　AR 是一种交互式体验，它通过计算机生成的输入来增强和覆盖用户的物理世界。在建筑中，AR 是将嵌入数据的 3D 数字建筑或建筑组件模型叠加到真实世界的站点上。这些模型允许设计师和建筑商探索结构系统、机械系统、形式变量、饰面、家具等，这些模型通常来自BIM（建筑信息模型）数据。AR 连接到工作现场的所有相关行业、承包商和分包商，提供了无限的潜力，可以在沉浸式环境中试验设计，并在他们致力于实体店之前解决冲突和错误。

　　对于硬件，AR 使用专用眼镜（如Microsoft 的 HoloLens或MagicLeap，用混合数字环境填充您的视野）或在其屏幕上显示混合环境的平板电脑或智能手机。使用 HoloLens 2，建筑工人可以及早识别风险并验证从早期设计到施工的设计和安装条件。实景捕捉是 AR 的重要元素，Holobuilder摄影测量平台可以构建工作场所的照片模型，并集成来自 AutodeskRevit或其他地方的 3D 模型。

　　XR = AR + VR + MR

　　AR 只是不断扩大的扩展现实 (XR) 可视化模型家族中的一员。AR 为用户提供了额外的洞察力和数据层，将计算机建模元素置于现实生活环境中，用户、物理现实和数字模型之间的交互量有限。另一方面，虚拟现实 (VR) 使用耳机和手控制器产生完全合成的、完全身临其境的数字环境。混合现实 (MR) 介于两者之间，通常由增强现实环境组成，在模拟和现实世界元素之间提供更多交互。

　　以前，AR 主要局限于财力雄厚的建筑、工程和施工 (AEC) 公司，这些公司可能会花费数小时将 Revit 模型与自制的 3D 游戏引擎模型集成。该技术已经普及化，并且可以在每个项目的基础上使用，这意味着小公司甚至独资经营者现在可以利用它来实时提供和呈现数据。通过概念化、构建以及持续的操作和维护，AR 在设计和构建过程的几乎所有部分都非常有用。　　

　　AR 在建筑、工程和施工中的 6 种使用方式

　　一、项目规划

　　对于建筑师和设计师来说，AR 在设计的早期阶段提供了它的大部分价值，作为一种工具来试验形式并吸引客户和利益相关者的支持。它可以帮助非设计师了解任何建筑组合将如何工作：空间的比例、它在场地上的方向、它提供的视图、材料饰面的组合。AR 非常适合这种用途，因为它允许任何人在开创性之前很久就“在现场走动”。

　　许多应用程序都允许这种设计可视化，包括由建筑师Sahar Fikouhi创建的 ARKi 。ARKi 将桌面模型和全尺寸 3D 模型集成到现实环境中，与 Revit 和其他程序兼容。该应用程序是可用的最强大的 AR 设计工具之一，可提供锚定到真实空间的 3D 模型的动态动画。用户可以拉伸或收缩建筑物，围绕一个点旋转它们，并在分解的轴测图中逐层拆开它们。文件中有一组强大的材质纹理和内置的阴影和光线分析功能。它也比许多应用程序更面向公众，因此您可以在社交媒体或通过电子邮件共享模型。

　　另见：增强现实艺术为作品创造新机会和新背景

　　原位可视化在建筑或建筑之外很有用。Autodesk 的Fusion 360产品和制造设计软件现在允许用户使用 Apple AR 工具将设计模型放置到真实环境中。它使用USDz3D 文件格式，无需下载特殊应用程序即可在 iOS 设备上显示 3D 和 AR 内容。

　　所有这些可视化模式都依赖于拟议产品或建筑物的数字双胞胎。数字双胞胎是一种虚拟 3D 模型，其中包含有关其自身形式尺寸、材料特性、机械功能以及与其他元素的关系的智能动态数据，而不是对象或建筑物的纯图形表示。随着 AR 的成熟，每个模型可以包含的数据越多，它就越能准确地模拟其现实世界的推论——并且模型变得越有用。

　　二. 实时协作

　　COVID-19 大流行使每个人都成为远程实时协作方面的专家；AR 是另一种推动这一前沿的技术。一个例子是Virtualist ，一个用于AR 和 VR 协作的虚拟在线工作空间。Virtualist 支持与员工和团队成员进行实时协作和远程协助，将每个人都带入混合 AR 环境。如果工作主管在现场，走在热管道下方，她可以虚拟邀请一名队友（可通过平板电脑或智能手机查看），并查看将在下一阶段平行运行的电气管道的 3D 模型建造。同时，虚拟队友的化身（和现场主管）可以根据需要对模型和构建元素进行标记和注释。

　　这种类型的准虚拟会议空间可用于设计和施工的所有阶段，但有几个 AR 平台专门用于在施工过程中协助协作。一个例子是Fologram，它允许用户创建交互式模型，指导在现实环境中逐步构建。迈向混合现实的一步，Fologram 还可以在小纸片上使用 QR 码或arUco标记来操纵空间中的模型。例如，对于线框模型，这些指南指定了如何追踪模具的尺寸以创建建筑元素，以及以毫米精度将每块砖放在墙上的位置。

　　对于 2019 年塔林建筑双年展，Fologram 团队与 Soomeen Hahm Design、Igor Pantic 和 Format Engineers 一起制作了蒸汽朋克馆，由蒸汽弯曲的木材条制成，如丝带一样打结和盘旋。该团队使用 Fologram 来塑造每块经过雕刻和弯曲的木材，并指导创建将每块木材弯曲成型所需的模板。

　　三、地下施工

　　鉴于其剥离层和辨别隐藏内容的能力，AR 技术非常适合地下建筑项目。AR 无需对隐藏在政府办公室地下室中的大量蓝图进行分类，而是允许建筑商创建动态且准确的地下模型，了解携带挖掘机可能会有多么危险。<!–Augview是一款专门从事地下施工的 AR 平台，拉取 GIS 数据，为用户提供全面的深度和实用类型信息。使用移动设备，现场团队可以标记他们在地下发现的内容并不断改进模型。AVUS（地下服务的增强可视化），它使用智能手机进行地图绘制，在增强现实中查看并植入地下网络，是另一种解决方案。–>

　　四. 培训

　　AR 为新员工提供了直接指导如何完成潜在危险工作的机会，从而减少了对直接监督的需求。无论是通过项目符号的直接​​文本指导，还是简单地持续访问参考模型，构建者和设计师都会对他们正在构建的目标有更清晰的认识。整个工作场所培训模块可以集成到 AR 平台中，帮助工人在工作时学习，减少现场严重错误或受伤的机会。

　　五. 检查

　　施工检查是 AEC 领域 AR 最明显的用途之一。借助 AR，建造者可以立即将建造的内容与 BIM 模型进行比较、拍摄照片、添加和修改与特定建造或设计元素相关的虚拟笔记。GAMMA AR就是一个例子。有了它，用户可以隔离或隐藏模型的元素，并用文本、图像或语音注释对其进行注释。适用于 Android 或 iPhone，它保留了一些离线功能。同样，VisualLive允许用户更改 3D 模型的不透明度以透视其他元素。要导入模型，它会让用户打印 QR 码，将其挂在任何平面或垂直表面上，然后对其进行扫描以上传和对齐模型。

　　六. 设施运营和维护

　　在盛大开幕后，密切关注建筑物的需要并没有停止。运营和维护人员的 AR 检查有助于延长建筑物的使用寿命。多年来，拥有一个可更新的数字模型可以让员工清楚地了解这座建筑在全新时是如何运作的，以及多年来它是如何变化的。

　　AR如何在工作现场工作

　　AR 让设计师和建筑商将他们的作品视为离散的数据层和现实世界的构造：结构、体量、MEP、HVAC、安全系统、信息技术等。将其称为一种透视墙壁的 X 射线视觉只是轻微的夸张。通过进出不同的模型，您可以将结构与机械系统分开，在物理构建开始之前检测问题。

　　但不仅如此。如果检测到问题并且现场没有人可以修复它，您可以将专家带入混合 AR 环境，他们的数字化身可以漂浮并标记修复。在某些 AR 平台上，您甚至可以在应用程序中进行设计修复，可以将其上传到动态变化的 BIM 模型中。这使得所有这些变化更容易在视觉丰富且界限清晰的数字环境中与非贸易利益相关者（如客户）进行沟通。

　　AR 在 AEC 中的优势

　　从根本上说，AR 是一种交流工具。它的混合沉浸式环境使建筑空间清晰易懂，并且对构成空间的单个建筑组件也同样如此。这种易于沟通的方式有利于可能正在学习新的施工方法的员工或需要被新设计理念说服的客户投资者。AR 允许团队集体体验与建筑空间交织的 BIM 数据，而不是在他们的办公桌和工地上被原子化。

　　另请参阅：在架构中开始使用虚拟现实的 4 个技巧

　　在这些沟通效率中，节省了时间和金钱。在将设计设置为像素（或钢）之前快速修改设计可以节省时间和金钱。建筑商和承包商可以利用3D 环境更好地对施工过程进行排序。交互式模型可以确定每个细化步骤需要多长时间，包括挖掘、浇注混凝土、组装预制 HVAC 单元、砌砖和铺设屋顶等任务。花费更少的时间协调行动可以节省底线，更高的时间效率和材料准确性转化为更可持续的建筑。

　　AEC 行业正在使用 AR 工具在建筑中取得进展，特别是在进行检查和发现建筑错误方面，这有助于设计师进行早期修改。但一些限制仍然存在。例如，大多数 AR 功能都依赖于高速无线互联网，而建筑工地并不总是这样。此外，对硬件的技术熟练程度会带来更高水平的沉浸感。AR 平台越依赖与数字模型的交互（更接近 MR），它们就越需要专门的眼镜，如 HoloLens 或 MagicLeap。这种硬件比简单的智能手机需要更多的培训才能使用，并且更难在户外或明亮的环境中使用。然而，虽然平板电脑和智能手机更便宜，使用门槛也更低，但它们并没有那么身临其境。

　　但即使是通过 iPhone 的屏幕，AEC 中的 AR 也意味着更多的信息和数据可以更快地提供给更多的人。得益于更好的文档和数字信息以及实时协作的强大功能，查看正在构建的内容和构建的位置从未如此简单。这就像对未来的展望，但它已经在进行中。