虚拟施工

       虚拟施工(Virtual Construction，简称VC)，是实际施工过程在计算机上的虚拟实现。它采用虚拟现实和结构仿真等技术，在高性能计算机等设备的支持下，在计算机上群组协同工作，对施工活动中的人、财、物、信息流动过程进行全面的仿真再现，以发现施工中可能出现的问题，以便在实际投资、设计或施工活动之前就采取预防措施，从而达到项目的可控性，并降低成本、缩短工期、减少风险，增强施工过程中的决策、优化与控制能力。虚拟施工不消耗现实资源和能量，所进行的过程是虚拟过程，因而能为工程施工提供有益的经验。通过虚拟施工技术，业主、设计者和施工方在策划、投资、设计和施工之前能够首先看到并了解施工的过程和结果。

       虚拟施工涉及到多个学科领域，其主要支撑技术包括虚拟现实技术、计算机仿真技术、建模与优化技术以及相关的软硬件技术。
　　1. 虚拟现实技术
　　 虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势，它为人机交互对话提供了更直接和真实的三维界面，并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户具有身临其境的沉浸感。虚拟现实技术为虚拟施工开发提供了直接的可视化的交互环境。

　　 2. 计算机仿真技术
　　 仿真技术在土木工程中主要应用在结构计算、施工技术与管理领域。仿真技术是虚拟施工的核心。对于结构工程施工来说，内力仿真分析对工程施工的安全进行将提供直接保证。

　　 3. 优化与建模技术
　　 应用优化原理进行建筑工程的规划、设计、施工、管理能全面综合地考虑在技术、经济和时间上的最优，实现最大的效益。优化方法是虚拟施工系统的一个重要支撑技术。
　　 产品建模方法是虚拟施工的另一个支撑技术。虚拟施工的系统模型包括基础模型、设计模型及施工模型。其中施工模型将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反映施工模型与设计模型之间的交互作用。施工模型必须具备以下功能:计算机工艺仿真、施工数据表、施工规划、统计模型以及物理和数学模型等。

　　4. 软硬件基础
　　 虚拟施工体系是已有的CAD技术与计算机仿真技术、数据库技术、计算机网络技术、人工智能技术、虚拟现实技术等学科技术的综合系统集成，因此其相关软件也是多方面的，如EAI公司的PDV产品、Realax、Division、MultiGen、Deneb等。相关硬件主要有各种型号的SGI工作站、SUN工作站、HP工作站和IRIX工作站等，以及各种立体眼睛、显示器、头盔手套等。在网络应用方面主要有VRML( Virtual Reality Modeling Language)语言等。

       利用IFC标准定义施工管理领域涉及的人力、机械、材料等资源信息模型，通过将资源信息模型与施工计划、成本和施工场地信息模型进行关联和集成，构建了基于IFC的施工优化信息模型，充分利用了BIM技术在信息集成和共享上的特点。

       研究施工过程虚拟仿真、数值模拟和虚拟场景之间协调同步以及过程模拟的交互处理等关键技术，通过建筑信息模型赋予建筑构件材质属性，并给材料设置贴图、透明度、光照属性等信息，建立建筑真实感模型。应用设置光源、阴影、场景等真实感图形技术，构建建筑施工虚拟环境。

       基于建筑施工4D信息模型，应用4D技术、虚拟仿真技术、真实感图形技术以及计算机动画技术，对施工过程中建筑结构、施工工序以及场地设施布置等随进度的变化状况进行动态虚拟模拟，并在施工模拟过程中进行实时的人机交互，实现施工计划、场地布置、机械操作的实时调整。

       基于建筑施工4D信息模型，应用系统集成和信息交换技术，将4D施工管理系统与虚拟施工系统无缝集成，实现虚拟施工过程中施工进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的4D动态集成管理。