環(huán)球優(yōu)路

 　　如今，AR越來越多地被應(yīng)用在基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計、施工和運維中。在水利水電設(shè)計領(lǐng)域，AR技術(shù)的應(yīng)用前景非常樂觀。AR技術(shù)強(qiáng)化BIM優(yōu)勢，在工業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著主要作用。

AR技術(shù)將在BIM領(lǐng)域大有作為

AR一般指的是將計算機(jī)產(chǎn)生的虛擬信息或物體疊加到真實場景中，從而產(chǎn)生出一個虛實結(jié)合的混合世界的技術(shù)。用戶**HMD(頭戴式增強(qiáng)設(shè)備)、視覺眼鏡和手持式監(jiān)測設(shè)備等從混合世界中得到更多關(guān)于現(xiàn)實世界的信息。AR起源于VR(虛擬現(xiàn)實)，它提供了一種半浸入式的環(huán)境，強(qiáng)調(diào)真實場景和虛擬世界圖像和時間之間的準(zhǔn)確對應(yīng)關(guān)系。由于AR技術(shù)大大提升了人類的感**體驗，已經(jīng)開始影響人們的日常生活，其應(yīng)用日漸成熟與多樣。

隨著建筑、工程建設(shè)和設(shè)備管理行業(yè)逐漸朝著基于BIM的數(shù)字化信息管理的方向發(fā)展，需要有更為直觀的視覺化平臺來有效地使用這些信息。AR這種將相應(yīng)的數(shù)字信息植入到虛擬現(xiàn)實世界界面的技術(shù)，將有力地填補(bǔ)這一可視化管理平臺的缺失。例如，原來工程管理人員試圖模擬特定的建造過程并獲得反饋，但是實際狀況是他們只能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬環(huán)境中建造過程的可視化，卻無法從現(xiàn)實中得到有效的反饋;而AR技術(shù)可以將虛擬的3D模型疊加在實時的視頻錄像中，提高界面可視化效果，從而增強(qiáng)用戶對建筑的理解，幫助工程管理者做出更快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)。

由于采用AR技術(shù)成本較為低廉和應(yīng)用范圍廣泛，預(yù)計在未來十年內(nèi)，移動AR技術(shù)將會對建筑、工程、建設(shè)和運營產(chǎn)業(yè)(AECO)產(chǎn)生巨大影響。

在水利水電勘察設(shè)計領(lǐng)域，三維協(xié)同設(shè)計穩(wěn)步發(fā)展，可能會在不遠(yuǎn)的將來取代傳統(tǒng)的二維設(shè)計，AR技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用為水利水電三維模型的應(yīng)用提供了更好的展示手段，使得三維模型與二維的設(shè)計、施工圖紙能更加緊密地結(jié)合起來。AR技術(shù)在勘察設(shè)計領(lǐng)域中可以有效地應(yīng)用于實時方案比較、設(shè)計元素編輯、三維空間綜合信息整合、輔助決策和設(shè)計方案多方參與等方面。值得一提的是，在復(fù)雜形狀的計算機(jī)視覺識別領(lǐng)域，國內(nèi)外的相關(guān)研究者取得了可喜的成果。Wikitude公司開發(fā)的Wikitude SDK就是典型的案例。

將二維圖紙和三維模型無縫對接

可視化設(shè)計是設(shè)計師之間共享設(shè)計理念、進(jìn)行協(xié)同設(shè)計的關(guān)鍵。一個更加直觀的可視化平臺對于如今需要有效地處理數(shù)字信息的建筑設(shè)計產(chǎn)業(yè)來說更是必不可少的。

而**AR技術(shù)，將二維圖紙與三維BIM模型無縫對接，充分發(fā)揮三維協(xié)同設(shè)計的優(yōu)勢，為BIM模型數(shù)據(jù)的應(yīng)用開辟了一條全新的捷徑，BIM模型中的大量建設(shè)信息得以更充分地展示。

應(yīng)用AR BIM技術(shù)與二維圖紙相結(jié)合的方式進(jìn)行交流和決策更加高效;在施工現(xiàn)場，原來從平面圖紙?zhí)崛∈┕?shù)據(jù)，需要專業(yè)化素養(yǎng)非常高的現(xiàn)場人員來完成，而且容易出現(xiàn)誤讀等情況，**AR技術(shù)加載虛擬的施工內(nèi)容，可以減少由于對圖紙的誤讀和信息傳遞失真所造成的巨大損失，減少施工人員反復(fù)讀圖、識圖所耗費的時間。

AECOsim與Vuforia結(jié)合的實際效果

根據(jù)實際工程，**Bentley系列軟件(如AECOsim Building Designer)進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計，構(gòu)建三維模型，在程序?qū)崿F(xiàn)時可調(diào)用這些模型，直接在真實場景中進(jìn)行加載。

采用AECOsim Building Designer進(jìn)行建模，所采用的模型材質(zhì)也均為AECOsim Building Designer自帶材質(zhì)，未做任何修改。

基于二維設(shè)計圖紙制作了兩個標(biāo)志模板，在其上面分別疊加了水電廠房、重力壩，**測試，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地對二維圖紙進(jìn)行識別，并將三維虛擬模型疊加在真實二維圖紙上，步驟如下：

**步，在PC中搭建Java開發(fā)環(huán)境和Android模擬器SDK;

第二步，安裝Unity3D軟件，設(shè)置模擬器路徑;

第三步，將建筑信息模型從AECOsim Building Designer中導(dǎo)出，選擇一種通用格式，如Fbx進(jìn)行保存;

第四步，將BIM模型對應(yīng)的二維圖紙轉(zhuǎn)換為Unity3D軟件可以使用的格式UnityPackage;

第五步，在Unity3D軟件中打開高通的增強(qiáng)現(xiàn)實軟件Vuforia AR插件，將上面提到的Fbx文件和UnityPackage導(dǎo)入軟件中;

第六步，**Unity軟件進(jìn)行簡單的編輯后，即可生成相應(yīng)的手機(jī)端安裝文件;

第七步，安裝至智能手機(jī)端，我們所采用的手持設(shè)備型號為三星N7100;

第八步，打印CAD二維圖紙，使用手機(jī)攝像頭進(jìn)行識別。

基于Vuforia的虛擬現(xiàn)實展示效果很理想，在攝像頭拍攝真實場景，如真實二維圖紙的時候，這些虛擬物體也顯示了出來，可以實現(xiàn)實時的虛實疊加效果，且在移動模板或者攝像頭移動的時候，虛擬物體會隨著真實世界的變化而變化，實現(xiàn)BIM模型和二維圖紙的無縫結(jié)合。

水利水電勘察設(shè)計領(lǐng)域的設(shè)計方式正在經(jīng)歷一場由傳統(tǒng)二維設(shè)計向三維協(xié)同設(shè)計轉(zhuǎn)變的革命。相比傳統(tǒng)的二維設(shè)計，AR與BIM的結(jié)合，大幅提升了工程相關(guān)人員對設(shè)計的認(rèn)知能力，使BIM模型中龐大的數(shù)據(jù)可**AR技術(shù)準(zhǔn)確提取和可視化，必將對BIM技術(shù)在水利水電勘察設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展起到極大的推進(jìn)作用。

在實踐中，用Bentley系列三維設(shè)計軟件和高通Vuforia增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，形成了一個有多個人工標(biāo)識的簡單的增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，實現(xiàn)了實時的虛實疊加。隨著計算機(jī)軟硬件的發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)將越來越多地應(yīng)用到各個行業(yè)，增強(qiáng)現(xiàn)實可以為城市規(guī)劃、地下管線的探測、勘察設(shè)計的施工等服務(wù)。

不可否認(rèn)的是，增強(qiáng)現(xiàn)實需要研究的東西還有很多、，基于自然特征的增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)等。未來，中水北方公司將在這些方面做進(jìn)一步的研究，力求更好的實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的結(jié)合。

鏈接 AR相關(guān)的硬件發(fā)展趨勢

智能手持設(shè)備。AR技術(shù)出現(xiàn)以來至今，其載體一直是智能手持設(shè)備占主導(dǎo)地位，其中包括智能手機(jī)和平板電腦。目前在教育領(lǐng)域和工程領(lǐng)域，它都有不俗的表現(xiàn)，如在地產(chǎn)營銷領(lǐng)域，不同于傳統(tǒng)的二維戶型圖，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以**手持智能設(shè)備與二維戶型圖的結(jié)合，將三維戶型模型與二維戶型圖真實地結(jié)合在一起，更加真實地將房產(chǎn)信息、功能、內(nèi)部情況展現(xiàn)給業(yè)主;在教育領(lǐng)域，**智能手持設(shè)備與二維圖書的結(jié)合，可以將原二維的圖書與三維模型、三維動畫、影像、聲音相結(jié)合，讓孩子們的學(xué)習(xí)不再枯燥，能夠更快地接受知識。

智能眼鏡。谷歌公司在2012年4月發(fā)布的谷歌眼鏡，在AR應(yīng)用功能上類似于智能手機(jī)，鏡片上方配備了一個頭戴式微型顯示屏，它可以將數(shù)據(jù)投射到用戶右眼上方的小屏幕上，顯示效果如同2.4米外的25英寸高清屏幕，實際上就是微型投影儀 攝像頭 傳感器 存儲傳輸 操控設(shè)備的結(jié)合體。短短的三年內(nèi)，國內(nèi)外與谷歌類似的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)上百款，相關(guān)應(yīng)用更是不計其數(shù)。盡管設(shè)計工業(yè)裝配、物流、倉儲、醫(yī)療和教育等領(lǐng)域，與使用手機(jī)、平板等實現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實的方式不同，但增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡可以解放人類的雙手，使用者不再需要捧著手機(jī)看圖紙、看操作說明。