建筑可視化分析匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇建筑可視化分析范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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建筑施工工藝課程是建筑課程教育中的專業必修課程，主要目的就是研究建筑工程中一些主要施工工藝及相應施工方法和一般規律。一體化教學方法的運用應當以學生為中心，在教師幫助下，學生自行制定科學的學習目標，完成學習任務。施工工藝課程需要大量實訓輔助教學，能夠較好地解決理論和實踐之間的脫節問題，增強教學實效性，充分發揮學生參與作用，提高學生專業技能。那么，教師應當采取怎樣的措施教會學生轉變呢？筆者認為應當做到以下幾點。

一、課程構思，科學開端

“萬事開頭難”，要讓一體化教學成功，首先要有一個科學的開端，也就是最重要的課程構思，建筑施工工藝課程涉及選材、設計、施工及造價等方面內容，這門課程要求學生在掌握最基本概念原理的基礎上，多加熟悉其中的材料選擇及相應工藝流程，注重理論和實踐的結合，注重各種項目的設計。隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，建筑材料也日新月異，從單一的材料到復合型材料都有極大變化。在傳統教學模式下，單一的教材和理論性極強的課堂已經無法滿足教學需要，學生畢業后將面臨尷尬局面。要想讓建筑施工工藝課程取得良好的教學效果，就需要實施一體化教學模式，將理論與實踐相結合，不僅對材料市場及簡單理論加以理解，而且應當對市場上的材料價格及工程造價有十足把握，在現場施工過程中需要充分了解各個項目的流程工藝，對各種施工工具都能有深刻透徹的認識并熟練使用。所以，本課課程的教學思路需要對實踐內容進行構思，從傳統理論轉向實訓，構建可持續發展的實踐施工工藝課程教學體系，建立一體化的教學機制。

二、課程設計，關鍵舉措

隨著市場對建筑施工人才的需求增加，建筑施工工藝課程中的設計理念可以歸結為：“以理論為基礎，以實踐為核心，以市場為背景，以創新為目標?！边@一設計理念的提出是為了讓學生擁有發散性的設計思維，提高學生施工組織和設計管理能力，最終培養出能夠從事相關設計工作的應用型人才。

對于施工工藝課程的設計，筆者認為可以從以下四個方面組織，也就是任務的提出、任務的準備、任務的實施及任務的考核。任務的提出是課程設計的基礎，包括項目理論及課外項目兩大板塊，課內項目需要學生掌握熟悉一些最基本的材料種類和基本性質，課外項目可以讓學生以小組為單位尋找建筑施工市場進行采樣和調查；任務的準備需要學生完成相應的市場報告分析并發表相關報告；任務的實施階段，也是至關重要的階段，需要學生將理論與實踐加以很好地整合，按照教師所教，在掌握各項建筑材料及基本的工藝流程之后進行實踐；最后一個任務的考核，教師就需要提高自身評價能力，讓學生在學中做，在做中學，實現一體化教學設計。

三、課程發展，根本保障

縱觀整個建筑施工行業的發展，課程如何發展是施工工藝課程一體化教學的根本保障，現在的課程教學仍然有很大不足，如很多教師自身素質有待提高，對外交流平臺還不夠完善，現在的教學資源仍有很大局限性，為改變這一局面，就需要讓課程具有可持續發展的可能性，據此，筆者對未來課程教學提出以下思考。

1.加強師資隊伍建設。教師應當改變傳統教學觀念，通過多種途徑積極投入到實踐中，迅速提升教師的實戰經驗和能力，如果教師做出了好的項目，則學生能更好地接受，教師手上有項目，才是教學的最好載體，通過活的例子鼓勵學生積極參與實踐，讓學生敢于接受社會的挑戰。

2.加強校企合作交流。無論是口頭教會學生實踐，還是在學校建設實訓基地，都沒有讓學生親自體驗效果來得更明顯。建筑施工工藝的學習，最關鍵的還是實訓，所以，學校應當經常邀請那些經驗豐富的設計師到學?，F場開展講座，與學生洽談，這樣能夠有效增強學生的市場競爭力，邀請施工專門人員與學生面對面交流，和學生進行直接的互相感悟，通過這樣一些形式，橫向加深學生對施工工藝的理解，增強對材料的使用能力和應用創造力。

3.培養學生創新意識。要培養學生創新意識，讓他們及時了解當前建筑施工的最新動態，可以根據課程內容衍生出一些“工藝技術交流會”等類似的交流創新性活動，鼓勵學生積極參加各種各樣的施工工藝設計大賽，以此啟發學生思維，拓寬眼界，加強與建筑市場的交流，實現一體化教學。

四、結語

建筑施工工藝課程的一體化教學，最根本的就是讓學生通過多種渠道認識和了解施工工藝，培養出應用型和創新型人才，通過課程體系的不斷改革及實訓基地的建立，不斷提高學生的參與度，達到“教學做”的有機統一，真正實現一體化教學。筆者希望廣大建筑施工工藝課程的教學者能夠通過不斷探究，共同推動一體化教學可持續發展。

參考文獻：

[1]夏燕靖.對我國高校藝術設計本科專業課程結構的探討[D].南京藝術學院，2007.

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中圖分類號：TU976+.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）13-0396-01

1 引言

隨著近年來我國建筑高度的不斷提升，使得消防問題也被受到了前所未有的重視。在現今高層建筑中，消防給水系統可以說是非常重要的一項消防設施，對于建筑的消防安全具有著至關重要的作用。而在消防日常工作開展中，則需要做好消防給水系統可靠性優化工作，以此為消防給水系統的運行穩定性作出保障。

2 高層建筑消防給水系統所存在的問題

2.1 自動噴水系統選擇不當

自動噴水系統是大型建筑重要的一項消防設施，其所具有的材料更是保證其運行穩定性的關鍵環節。首先，需要保證自動噴水系統材料的堅固性，尤其是支架位置，以此保證其能夠對整個噴水系統的重量進行承受；其次，耐腐蝕性也是非常重要的一項因素，目前，很多建筑的噴水系統都或多或少的存在著一定的腐蝕現象，對于該系統的穩定性產生了較大的隱患。對此，就需要在實際選材、安裝時能夠選擇更好的耐腐蝕材料，以此避免出現管道、噴頭被腐蝕的情況。

2.2 消火栓設計不合理

消火栓也是高層建筑消防系統非常重要的一個環節，但是在目前很多建筑的消防系統設計中，在消火栓方面還存在著一定的設計不合理問題。在我國相關防火規范中，明確指出了“室外消火栓的數量應保證供應建筑物需要的用水量，其中包括室內、室外兩部分”，但是在實際情況中，很多建筑還存在著消火栓數量不足的問題，對于火災的控制能力存在很大的不足。

3 大型建筑消防給水系統可靠性優化設計方式

3.1 消火栓系統設計

在現今的城市大型建筑中，消火栓系統所具有的設備類型非常多，如消防通道、消防水池、水槍以及水箱等等，這部分設備共同組成了建筑的消火栓系統，在平時必須能夠做好其維護工作，保證每一個設備的穩定性。其中，消防電梯也是建筑的一項重要消防設施，當建筑出現火災情況時，消防人員則能夠通過消防電梯進入到建筑之中實施救援工作，是提升消防人員到達現場速度的有效方式。而對于消防員來說，其在進入到發生火情的建筑后，也不會在使用消火栓開道后再實施救火工作，尤其是部分塔式、單元式的建筑，在消防前室外并沒有設置消火栓的墻面，僅僅能夠通過前室消火栓進行滅火工作?！?】同時，對于建筑前部有可能進入到前室的煙氣，則可以通過正壓送風系統的應用在對空氣正壓進行提升的基礎上實現保護功能。從這里我們則可以看出，當建筑出現特殊情況時，建筑內部的消火栓除了能夠幫助消防員更快進入到建筑內部之外，也能夠保證水柱能夠到達建筑的其余著火部位。

3.2 供水分區劃分

在我國《建筑設計防火規范》中，明確指出了當消火栓凈水壓力超過1Mpa時，應當對供水分區進行劃分，通過這種方式，不僅能夠起到滿足消防供水供應的需求、避免建筑內部消防用水過早被用光，對于消防隊員的實際應用來說也具有著較強的便利性。同時，當建筑消火栓同防水箱的垂直距離大于80m時，也應當選擇這種分區給水的方式進行供水。而如果建筑消火栓出水壓力超過了0.5Mpa，則應當在消火栓位置設置一定的減壓裝置，如減壓閥、減壓孔以及具有減壓能力的消火栓等，且當消火栓的凈水壓力處于1Mpa以下時，則可以不對其進行分區給水。另外，在建筑的消火栓給水系統中，其主要為消防泵以及高位水箱的聯合供水方面，在滅火前期，會先由建筑屋頂設置的水箱進行供水，之后的用水再由地下室消防泵組提供。而當當地主管部門允許建筑方通過消防水泵直接進行抽水時，則可以在對所處城市供水管網情況進行結合的基礎上在建筑周圍形成一個獨立的供水分區【2】。

3.3 自動噴水滅火系統

對于該系統來說，其也是現今建筑非常重要的一項滅火設施，具有著投入滅火速度快、跟蹤火勢自動化的特征。對于該系統而言，其在分區方面同建筑的消火栓給水系統較為接近，在實際設置時應當保證兩個供水分區不應當出現交叉情況。同時，該系統主要以噴灑頭噴水的方式實現滅火功能，為了能夠保證在實際滅火過程中該系統具有著穩定、均勻的噴水特點，我們在對供水分區進行設置時則可以將分區在以豎向進行分割之后再對其劃分若干個小分區，保證每個分區都具有相對獨立的報警閥以及足夠的噴頭數量。一般來說，該噴水裝置所具有的噴頭數控制在600以內，且保證高、低噴頭之間的最大垂直高度應當控制在50m以內，并在實際應用過程中需要對噴頭的腐蝕情況進行定期的檢查，避免出現由于腐蝕而使噴頭被堵的情況出現?！?】另外，對于入口壓力大于0.4Mpa的入口管而言，則需要以獨立的方式進行設計，并通過減壓閥以及減壓孔板等裝置的應用更好的實現應用效果，真正的保證當建筑發生火災情況時，自動噴水滅火系統能夠正確、及時的出水以減小火勢。

3.4 水池設計

隨著城市的發展、建筑密集程度的增加，使得城市的用地情況目前已經越來越緊張。在城市的大型建筑中，一般情況下同一個消防水池會同時擔負著很多消防系統的供水任務，且將建筑的地下箱式基礎作為儲水池。對于這種方式來說，不僅是對于建筑地下空間的一種充分利用，也能夠對地面用地起到較好的節約作用。容量方面，則需要保證地下消防水池能夠在建筑出現火情時、在不適用建筑外部水源的前提下能夠滿足建筑的消防用水需求。在設置方面，一般來說消防水池能夠以獨立的方式進行設計，但是在具體設計時，為了能夠對消防水池的利用效率進行提升，很多建筑都會將建筑的消防用水以及生活用水進行合并，則能夠在滿足儲水量的同時避免消防水池由于很長時間不使用而出現變質情況。但是，對于部分規模特大的建筑來說，其在消防用水方面的需求也就更高，對此，就需要我們能夠將消防水池同生活用水進行分離，并在此基礎上在消防、生活兩個水池的底部通過專用管道的使用對其進行連接，以此更好的便于實現水量調節功能。

3.5 消防管網優化

在現今規模逐漸增大的城市建筑中，消防管網成為了建筑非常重要的一個環節，其所具有的連接方式將對建筑所具有的消防設計工作產生十分積極的意義。通過良好消防管網的設計，不僅能夠滿足建筑在出現火情時消防用水的需要，同時還能夠對消防用水總量進行有效的降低，在對水資源進行節約的同時也大大縮減了的消防成本。通常而言，并聯結構是我國現今大型建筑的主要消防管網設計方式，通過這種連接方式，則能夠保證在消防管網局部環節出現問題時也不會對整體消防系統的運行產生影響，具有更好的應用穩定性[4]＼。

4 結束語

可以說，在我國現今建筑規模、高度不斷增加的情況下，需要我們能夠對建筑的消防工作引起充分的重視。對此，就需要我們能夠對現有的建筑消防給水系統進行良好的設計、完善，以此對建筑的安全性作出保障。

參考文獻

[1] 陳正.淺談高層建筑消防給水系統基本常識[J].中國高新技術企業.2011（25）：55-56.

[2] 張永建.高層建筑消防給水排水系統給水方式的設計選擇[J].科技風.2011（21）：77-78.

[3] 陳秀娟.超高層建筑消防給水系統的的組成與給水方式[J].中國水運（下半月）.2012（01）：253-254.

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現如今的初中教育中，數學學科教育工作在保證學校教學質量、培養學生思維邏輯性方面起著至關重要的作用。數學以其特有的科學神秘性質，千百年來吸引著無數的智慧者為之折腰，學好數學能夠提高整個民族的思維能力。隨著全球化的發展，世界逐步走向多元化，人才選擇應用也逐步走向個性化。這就更凸顯了初中數學小班教學模式的重要地位，小班教學以其較小的規模，給了每個學生實現自我能力飛躍的機會，為學生的個性化展示與師生之間的互動了解提供了前所未有的廣闊空間。小班化教學有利于學生個性化德育素質的展示，可謂是教育界的一場革命。小班教學模式是現代化教育變革課堂教學的表現，在這一過程中必須不斷探索，找出最適合我國初中數學小班化課堂教學發展的道路，最終促成教育模式的轉變。

一、注重小班教學過程中的分層學習

1.分層學習的具體概念。在分層教學的概念中，主要強調了根據不同學生現有的學習能力，知識掌握水平，以及綜合素質進行課堂知識的分層級教學，努力達到使所有學生的學習能力和水平都得到提高的統一目標。教師在這一過程中是學生分組的重要引領，根據教師對學生的了解，將學生分成不同層次的學習能力相近的學習組別，在互相幫助與團隊合作中促進知識的有效吸收和理解，最終達到提高學生數學綜合素質的目的。

2.分層教學的理論來源。分層學習這種科學合理的學習思想自我國古代就有所體現，從古代的“因材施教，因人而異”到前蘇聯某知名教育家提出的“最近發展區”理論都包含著分層教學的理論精華，這兩種理論概括起來就是，每個人在一段的時間內都擁有著兩種水平，現有的發展水平與潛在的水平，此兩種水平的發掘并不是隨機的，而是分別在特定的環境下受到刺激才能夠得以發展。這種教育環境要求將不同水平的要求和特點充分突出，從個體差異個性分析出發，最終挖掘出潛在能力，促進學生的全面發展。

3.我國的分層教學理念最初是上世紀九十年代被提出的，現階段在國內初中數學的分層教學模式中大概有以下幾種：班內分層目標教學模式，分層走班模式，能力目標分層監測模式，“個別化”學習模式，以及課堂教學的分層互動模式。班內分層目標教學模式保留了以往的行政班級，但是在班級內部根據學生學習能力的好、中、差三個等級確定各自的學習任務，進行分組學習；分層走班模式是最常規的根據摸底測試的成績將學生分為不同的組別，這種模式不破壞原來的行政班級，知識根據文化課摸底考試成績的不同，按班級級別分類進行上課；能力目標分層監測模式是由學生自身由下而上地進行較授課級別選擇，根據自身評價的學習能力和綜合素質，選擇適合自己的教學層級；“個別化”學習模式設計出適合不同學生的學習模式，以便學生自主選擇學習模式；課堂教學的分層互動模式主要依靠教師對學生平時的學習成績的掌握，按主觀能動性將學生分成不同的組別，促進他們共同成長。

二、小班教學中構建因材施教的高效課堂教學模式

1.加深對初中數學教材的進一步探索調研，讓教材發揮核心作用。在初中數學小班化課堂教學過程中，教材一直以來都是貫穿整個數學學習階段的重要主體?，F階段各大學校對數學教材的使用不能夠達到深刻挖掘的目的，只是泛泛地教授學生書本知識。當然對教材的深入挖掘是必不可少的。初中數學的小班教學種教材固然重要，但是對教材不僅僅停留在表面階段，更要對其進行拓展延伸，注重數學的實踐教學，將課堂教學延伸到學生生活中，加強教師與家長之間的聯系。例如，教師可以運用微信、QQ等交流工具與學生家長時刻保持聯系，讓家長在現實生活中傳達教師的要求。

2.加深對學生的了解和交流，從學生自身特點出發進行授課。教師對學生的學習能力進行了解是一個長期的過程，在小班化教學中更是如此。數學任課教師應對每一名學生進行具體了解，做好相應學生資料的收集等授課前期準備工作。教師應充分了解不同的學生群體對每一階段學習的數學知識不同理解程度，讓學生充分表達出自己的思維過程與不懂之處。例如，教師可以通過課堂提問、卷子形式的小測驗等方式，總結不同學生群體的知識吸收情況與接受能力，分為各種等級，進行分級授課。加強對學生的了解和與學生的交流，同時可以密切師生關系，為學生的健康成長與日后步入社會后的人際交往打下堅實的基礎。

3.完善數學課堂教學評價體系，充分吸收學生意見。數學小班化課堂教學的成員包括教師與學生，而學生是這一過程中的主體，所以數學課堂教學效果如何，有著親身體驗的學生最了解。為此，學校必須重視學生對數學教學模式的態度和評價，建立完善的校內校外數學教學評價系統，可以定期邀請學生家長和教育界知名人士蒞臨指導，向學生了解實情。通過調查與評價，可以從中看出學生對數學課堂教學的關注度，從而進一步促進數學課堂教學效率的提高與教學模式的改進。

綜上所述，初中數學的小班教學形式已成為現代化教育中不可缺少的教學原則及理念，是現代化教育發展帶來的重大改變。在小班化教學模式的探索過程中，要求教育者不斷總結經驗，在實踐中發展理論，用分層教學促進因材施教的實施，更好地促進現代化教育和人才培養事業的發展。

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關鍵詞:三維地質建模;地質分析;工程地質;水利水電工程

Key words: three-dimensional geological modeling; geological analysis; engineering geology; water resources and hydropower engineering

中圖分類號:TV22 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)06-0045-01

1三維地質模型的建立

1.1 水利水電工程地質三維統一模型的構建

1.1.1 統一建模結構。該結構以地質對象建模為主線,其主要技術包括面向對象的地質分類技術、地質實體NURBS擬合構造技術、改進的地質趨勢面分析技術和三維幾何對象的任意布爾算法等。[1]

1.1.2 主要建模技術。

(1)面向對象的地質分類技術。面向對象技術通常采用分類的思想,可根據實際工程中地質對象的幾何形態特征和屬性特征對其進行分析歸類,水利水電工程區域內主要的地質信息可分為地形類、地層類、斷層類和界限類四類,并形成各自的層次結構關系。面向對象的地質分類技術有利于相應建模方法的研究和模型的建立。

(2)改進的地質趨勢面分析技術。根據鉆孔、平硐的直接數據進行地質趨勢面分析,是對三維地質模型重構進行補充和驗證修改的重要環節。傳統的地質趨勢面分析是指,利用平面或曲面對地質空間觀測點數值進行擬合的一種多元回歸統計分析方法?？紤]到一個復雜地質系統的本質屬性包括非平衡性、非線性、突變性、自組織性和自相似性等特性,而人工神經網絡(ANN)在這方面具有優勢,可用來進行地質趨勢面分析。由神經網絡自動構建具有非線性映射關系的地質趨勢面函數,將可獲得更接近實際的地質擬合曲面。

1.2 模型的可靠性分析與三維統一模型的建立

模型的可靠性分析和檢驗,是三維地質建模工作中極其重要的環節,可靠性分析技術在整個模型建立的過程中貫穿始終。結合工程實踐,我們從以下四個方面進行模型的可靠性分析:①模型組成部分的幾何性檢查。②地質結構合理性的檢查。③原始數據的精度檢驗。④模型的反饋檢查與檢驗。完成地質模型的可靠性分析后,我們可以運用三維幾何對象的任意布爾切割算法,以三維地質幾何模型為對象,利用工程建筑物模型對其進行一系列圖形操作運算,構建水利水電工程地質三維統一幾何模型。為了更真實清楚地表達不同地質結構間的物理特征和視覺差別,我們可以建立三維圖例庫,并采用擾動函數法來模擬表面凹凸紋理的真實效果,最終獲得逼真且特征鮮明的效果。

2基于三維統一模型的水利水電工程地質分析

2.1 三維統一模型的可視化分析

通過較為復雜的三維地質建模過程,可以獲得地上地質體的三維地質模型。通過模型可以直觀的看到各個地質單元的空間布局和相互關系,既驗證了已完成的勘察工作成果,也可以通過模型的可視化分析,為后續的勘察、設計乃至施工工作提供強有力的依據。三維統一模型的可視化分析具體表現為以下幾個方面:[2](1)形象地表示出地上地質體的輪廓。(2)揭示地質體所在的地層和巖性,為施工人員選擇合適的挖洞地址提供有力的依據。(3)在模型上可以任意切割地質剖面,從而獲得所需要的地質信息。

2.2 主體工程三維地質分析

2.2.1 大壩工程地質分析。

大壩是水利水電工程中最重要的擋水建筑物,對地基巖體的穩定條件有很高的要求。因此,在大壩設計和施工過程中,應以三維巖級模型為主,進行建基面開挖與基礎處理分析,或針對大壩重點部位進行剖切分析等,對壩基或壩肩巖體的地質條件加以充分地分析研究,為建基面的方案選擇與優化調整提供依據。[3]

2.2.2 地下工程地質分析。

目前,水利水電工程中地下建筑物的數量迅猛增加,其規模也愈來愈大,復雜的地質條件和大量的地質問題,給地下工程設計與施工帶來困難。而三維地質模型或巖級模型,可提供多方面的地質分析。例如:地下洞室群地質開挖分析、針對地下洞室關鍵部位的剖切分析、地下洞室布置方案選擇的地質評價、地下工程施工開挖的宏觀超前地質預報以及結合地質模型的地下洞室施工過程動態分析等。它們為復雜地下工程設計與施工中遇到的工程地質問題提供了一種有效的分析手段。

3結語

三維地質建模是一項復雜的系統工程。建模前,需要運用有關地質知識,對資料進行篩選分析;建模中,需要根據地質、地層、構造及工程等有關知識,對數據進行比較,對地質構造進行推測分析;建模后,仍需根據實際情況進行核實,運用交互式編輯工具進行完善。將三維動態可視化技術引入到地下三維地質環境中,可以形象地描述三維地質體的形態和分層結構等特征。將可視化技術引入3D礦體模型中,可實現礦體的生成和仿真,有助于更好地理解礦體形態結構。[4]隨著當前計算機三維仿真技術和GIS技術不斷結合和發展,三維GIS技術在地礦中的應用必將成為一個新的熱點和發展趨勢。

參考文獻:

[1]王剛.水利水電工程三維數字地形建模與分析[J].中國工程科學,2005,7(7):65-70.

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前言

在建筑工程中，其核心管理技術就是BIM技術，該技術的主要作用就是避免在三維空間中出現階段性的信息缺失，其中BIM技術的優勢主要體現在對建筑設計過程各個專業之間的協調以及對建筑工程的數據管理。BIM將建筑物所有的數據都進行統一管理并提供分析軟件的接口，實現數據導入以及建模計算，分析該建筑的整體或是構件的情況。

一、BIM與標準化設計

1.標準化BIM構件庫的建立

裝配式建筑的典型特征是標準化的預制構件或部品在工廠生產，然后運輸到施工現場裝配、組裝成整體。裝配式建筑設計要適應其特點，在傳統的設計方法中是通過預制構件加工圖來表達預制構件的設計，其平立剖面圖紙還是傳統的二維表達形式。在裝配式建筑BIM應用中，應模擬工廠加工的方式，以“預制構件模型”的方式來進行系統集成和表達，這就需要建立裝配式建筑的BIM構件庫。通過裝配式建筑BIM構件庫的建立，可以不斷增加BIM虛擬構件的數量、種類和規格，逐步構建標準化預制構件庫。

2.可視化設計

與傳統建筑方式采用BIM類似，裝配式建筑的BIM應用有利于通過可視化的設計實現人機友好協同和更為精細化的設計。

3.BIM構件拆分及優化設計

在裝配式建筑中要做好預制構件的“拆分設計”，俗稱“構件拆分”。傳統方式下大多是在施工圖完成以后，再由構件廠進行“構件拆分”。實際上，正確的做法是在前期策劃階段就專業介入，確定好裝配式建筑的技術路線和產業化目標，在方案設計階段根據既定目標依據構件拆分原則進行方案創作，這樣才能避免方案性的不合理導致后期技術經濟性的不合理，避免由于前后脫節造成的設計失誤。BIM信息化有助于建立上述工作機制，單個外墻構件的幾何屬性經過可視化分析，可以對預制外墻板的類型數量進行優化，減少預制構件的類型和數量。

4.BIM協同設計

BIM模型以三維信息模型作為集成平臺，在技術層面上適合各專業的協同工作，各專業可以基于同一模型進行工作。BIM模型還包含了建筑的材料信息、工藝設備信息、成本信息等，這些信息可以用來進行數據分析，從而使各專業的協同達到更高層次。

二、BIM與工廠化生產

1.構件加工圖設計

通過BIM模型對建筑構件的信息化表達，構件加工圖在BIM模型上直接完成和生成，不僅能清楚地傳達傳統圖紙的二維關系，而且對于復雜的空間剖面關系也可以清楚表達，同時還能夠將離散的二維圖紙信息集中到一個模型當中，這樣的模型能夠更加緊密地實現與預制工廠的協同和對接。

2.構件生產指導

BIM建模是對建筑的真實反映，在生產加工過程中，BIM信息化技術可以直觀地表達出配筋的空間關系和各種參數情況，能自動生成構件下料單、派工單、模具規格參數等生產表單，并且能通過可視化的直觀表達幫助工人更好地理解設計意圖，可以形成BIM生產模擬動畫、流程圖、說明圖等輔助培訓的材料，有助于提高工人生產的準確性和質量效率。

3.通過CAM實現預制構件的數字化制造

借助工廠化、機械化的生產方式，采用集中、大型的生產設備，只需要將BIM信息數據輸入設備，就可以實現機械的自動化生產，這種數字化建造的方式可以大大提高工作效率和生產質量。

三、BIM與裝配化施工

1.施工現場組織及工序模擬

將施工進度計劃寫入BIM信息模型，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D模型中，就可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。提前預知本項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡，總體計劃、場地布置是否合理，工序是否正確，并可以進行及時優化。

2.施工安裝培訓

通過虛擬建造，安裝和施工管理人員可以非常清晰地獲知裝配式建筑的組裝構成，避免二維圖紙造成的理解偏差，保證項目的如期進行。

3.施工模擬碰撞檢測

通過碰撞檢測分析，可以對傳統二維模式下不易察覺的“錯漏碰缺”進行收集更正。如預制構件內部各組成部分的碰撞檢測，地暖管與電器管線潛在的交錯碰撞問題。

4.復雜節點的施工模擬

通過施工模擬對復雜部位和關鍵施工節點進行提前預演，增加工人對施工環境和施工措施的熟悉度，提高施工效率。

四、BIM與一體化裝修

1.裝修部品產品庫的建設

土建裝修一體化作為工業化的生產方式可以促進全過程的生產效率提高，將裝修階段的標準化設計集成到方案設計階段可以有效地對生產資源進行合理配置。

2.可視化設計

通過可視化的便利進行室內渲染，可以保證室內的空間品質，幫助設計師進行精細化和優化設計。整體衛浴等統一部品的BIM設計、模擬安裝，可以實現設計優化、成本統計、安裝指導。

3.信息化集成

產業鏈中各家具生產廠商的商品信息都集成到BIM模型中，為內裝部品的算量統計提供數據支持。對裝修需要定制的部品和家具，可以在方案階段就與生產廠家對接，實現家具的工廠批量化生產，同時預留好土建接口，按照模塊化集成的原則確保其模數協調、機電支撐系統協調及整體協調。

五、BIM與信息化管理

1.經濟算量分析

經濟算量的主要原則是做到“準量、估算”，按照工業化建筑的組成及計價原則分為預制構件部分和現澆構件部分。結合工業化住宅的特點自主開發了裝配式設計插件，通過該插件可以將預制構件與現澆構件進行分類統計。通過分類統計可以快速地對設計方案進行工程量分析，從而進行方案比選，再由確定的工程量結合地區的定額計算出本項目的工程量清單，實現在方案策劃階段對成本的初步控制。

2.RFID等實現裝配式建筑質量管理可追溯

實現在同一BIM模型上的建筑信息集成，BIM服務貫穿整個工程全生命周期過程。一方面，可以實現住宅產業信息化；另一方面，可以將生產、施工及運維階段的實際需求及技術整合到設計階段，在虛擬環境中預演現實，真正實現BIM信息化應用的信息集成優勢。通過在預制構件中預埋芯片等數字化標簽，在生產、運輸、施工、管理的各個重要環節記錄相應的質量管理信息，可以實現建筑質量的責任歸屬，從而提高建筑質量。

3.利用BIM云平臺實現適時、全球化、數字化的管理

BIM信息化技術與云技術相結合，可以有效地將信息在云端進行無縫傳遞，打通各部門之間的橫向聯系，通過借助移動設備設置客戶端，可以實時查看項目所需要的信息，真正實現項目合作的可移動辦公，提高項目的完成精度。

結語

綜上可知，裝配式建筑設計如何在行業BIM信息化的背景下，融入信息化大潮，發揮自身研發、設計和集成的優勢，實現產業鏈拓展和過程階段延伸，必將成為建筑產業化新時代的創新趨勢。圍繞這一創新趨勢，設計行業將大有可為。

篇（6）

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）47-0289-01

1 引言

進入21世紀，建筑行業迅猛發展，全國各地不斷涌現出一些設計新穎、規模宏大、技術含量高、施工難度大的超高層建筑，尤其在一些發達城市建筑更具特色，這將在提升城市形象、拉動社會投資、擴大旅游和商貿活動等方面發揮了獨特的作用。眾所周知，科學合理的建筑工程施工部署在保障施工進度、人員安全、節約成本以及材料周轉等方面發揮著及其重要的作用

2 項目概況

深圳市南山區華潤深圳灣國際商業中心項目為一棟現代化超高層建筑物，建筑總高度400m。本工程體量大，其中華潤大廈結構總層數為66層，核心筒高度達到331.5m。該工程現場可利用施工場地狹小，專業分包商眾多，科學合理的施工場地布置、大型機械設備的科學配置、合理組織材料運輸是確保施工進度計劃按期履約的關鍵。同時，立體交叉作業多，高空墜落和物體打擊等均為本工程重要的危險點，因此如何合理設置施工現場的安全防護設施，加強項目的安全管理是本工程的重點。在建筑工程中應用3D動畫技術進行可視化分析，大大提升了工程實際施工部署中的科學性、合理性。

3 前期策劃

在該項目中，技術員通過3D動畫技術從腳本創作到模型制作，再到后期的電影剪輯手法，最后呈現了一個動態的施工部署表現形式。該項目在制作方面，要求熟練掌握三維軟件，從制作流程上說，包括優化CAD圖紙，創建模型、貼圖、特殊材質繪圖、動畫設計、燈光與材質調節、設置環境、渲染輸出、后期處理等工序整合而成，它實現的是一種導演指揮式，以提前反映工程現場實際的施工部署狀態。

4 總體施工思路

為了貫徹“主體快速”的進度管理理念，優化施工部署，精心組織施工。擬定以華潤大廈為施工主線，優先安排樁基礎、基礎底板施工，底板完成后繼續施工塔樓核心筒豎向結構，地下室型鋼柱及其他鋼筋混凝土結構稍后施工，與核心筒剪力墻連接的梁板鋼筋采取預留接駁器等形式預留。待核心筒施工到一定高度后開始安裝頂模系統，之后插入從底板以上的外框鋼結構施工及其他鋼筋混凝土結構施工。相比通常底板施工完后，開始地下室鋼結構安裝，地下室鋼筋混凝土結構施工，地上核心筒施工，核心筒施工到一定高度后安裝頂模等施工程序，該流程有效的將地下室鋼結構安裝，地下室鋼筋混凝土結構施工由關鍵工序化解為非關鍵工序，減少了核心筒施工的等待時間。外框筒水平、豎向結構滯后于核心筒結構施工，機電工程、幕墻、裝飾裝修工程分段及時插入。

5 主要應用說明

5.1 頂模系統安裝

工況說明：

華潤大廈塔樓核心筒施工至+9m，進行2臺動臂塔吊（10#M600D和8#M900D型號）及頂模系統安裝，拆除1#C7050型號平臂塔吊。

工況說明：

華潤大廈核心筒頂模系統安裝完成，安裝兩臺動臂塔吊（7#M600D和9#M900D）后插入地下鋼柱吊裝。

5.2 新技術應用交底

臨邊剪力墻外側模板加固、防漏漿

篇（7）

中圖分類號：TP391.41文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)06-1402-06

The Summary of Visualization Theory

ZHU Yao-hua, HAO Wen-ning, CHEN Gang

(Engineering Institute of Corps of Engineers, PLA University of Science & Technology, Nanjing 210007, China)

Abstract: There are forming too many methods and techniques of Visualization with the development in the past two decades. But each kind of classification is hard to contain the whole of Visualization. This paper introduces the characteristics of every kind of classification, provides reference for the further research, to help readers to distinguish the difference and contact between method and technology, and to understand the development of visualization in all round.

Key words: visualization; summary; handling objects; data types; data analysis

“可視化”（visualization）其實質是利用計算機的圖形圖像處理技術，把各種數據信息轉換成合適的圖形圖像在屏幕上展示出來。這一過程涉及到圖形學、幾何學、輔助設計和人機交互等領域知識。

在20世紀上半葉，人們就已經利用多種統計表格和圖形這些相對原始的可視化技術來分析各種數據。在1986年10月，美國國家科學基金會在其舉辦的“圖形、圖像處理和工作站”討論會上，“科學計算可視化”的概念第一次被正式提出。1987年，由布魯斯?麥考梅克等人所編寫的美國國家科學基金會報告《Visualization in Scientific Computing》[1]，對可視化技術領域產生了大幅度的促進和刺激。人們不但利用醫學掃描儀和顯微鏡之類的數據采集設備產生大型的數據集，而且還利用可以保存文本、數值和多媒體信息的大型數據庫來收集數據。因而，就要高級的計算機圖形學技術與方法來處理和可視化這些規模龐大的數據集。二十世紀90年代初期，人們發起了“信息可視化”的研究領域，其支持抽象的異質數據集的分析工作。因此，目前人們正在逐漸接受這個同時涵蓋科學可視化與信息可視化領域的新生術語“數據可視化”。

1基于處理對象及目的的分類

隨著可視化技術的發展，逐漸形成了一些分類，通常情況下，人們習慣于將可視化分為以下四類：科學計算可視化、數據可視化、信息可視化和知識可視化。這四類可視化的主要區別在于可視化處理對象以及目的的不同?？茖W計算可視化主要用于處理科研領域實驗產生和收集的海量數據，力求真實的反應數據原貌，利于模擬實驗的進行；數據可視化較為籠統，一般用于處理數據庫和數據倉庫中儲存的數據，目的在于以可視化的方式呈現數據，利于使用者觀察；信息可視化抽象層次較高，其目的主要在于讓使用者方便地發現數據內部隱藏的規律；知識可視化則主要表現領域知識，使已有的知識能夠更加迅速有效的在人群中傳播。

1.1科學計算可視化

科學計算可視化也可稱作科學可視化，是指通過運用計算機圖形圖像處理等相關技術，將科學計算過程中得到的大量數據轉換為適當的圖形界面顯示出來，并能進行人際交互處理的一系列理論、方法和技術。

隨著可視化技術的發展，科學計算可視化也出現了一些分支方向，如體可視化、流場可視化。

可視化概念擴展到測量數據和工程數據等空間數據場時，衍生出了空間數據場可視化，一般稱之為體可視化（Volume Visualiza? tion）。體可視化技術主要研究如何表示、繪制體數據集，以觀察數據內部結構，方便理解事物的復雜特性。體數據集存在于很多領域，如工程建筑和氣象衛星測量的空間場，超聲波探測工業產品和核磁共振產生的人體器官形成的密度場，地震預報的力場，以及航空航天實驗和核爆炸模擬等大型實驗產生的速度場、溫度場數據等，使得體可視化技術應用廣泛。

流場可視化技術是流體力學的重要組成部分，是科學計算可視化的分支之一。流場可視化技術的形成與發展有力的促進了計算流力學（Computational Fluid Dynamics）研究的深入。流場可視化技術用箭頭、流線和粒子跟蹤技術研究二維流場，重現計算流力學中的向量場和張量場數據。

科學計算可視化應用廣泛，氣象預報、醫學圖像處理、物理、油氣勘探、地學、有限元分析、生命科學等眾多領域都已經離不開科學計算可視化了。下面幾幅圖是科學計算可視化的一些典型應用，圖1是美國國家海洋和大氣局的預報系統實驗室開發的三維可視化軟件生成的圖像，有效的讓氣象工作者從大量的二維圖像計算中解脫出來，從而可以讓精力集中于預報所需的實際數值。圖2是美國航空航天局阿姆斯研究中心的航空航天數字模擬設備構筑的“虛擬風洞”，該技術基于三維交互特性，為分析非定常流動中的復雜結構提供了直觀的研究環境。圖3是英國的PGS Tigress公司開發的可視化軟件生成的圖像，其可以進行地震數據處理、測井評估以及模擬油氣存儲和生產的過程，在相關領域得到了廣泛的應用。

1.2數據可視化

一般認為，數據可視化是指對大型數據庫或者數據倉庫中的數據進行可視化。這使得用戶可以不再局限于通過關系數據庫來分析處理數據，能以更加直觀的方式來觀察研究數據。廣義的數據可視化則在一定程度上或全部包含了科學計算可視化、信息可視化和知識可視化。數據可視化的一般模型如下圖所示：

數據可視化借助于計算機的快速處理能力，并結合計算機圖形圖像學方面的技術，能夠把海量的數據以圖形、圖像或者動畫等多種可視化形式更加友好的展現給人們。其中，豐富的交互手段能夠顯著改善用戶的使用體驗，是可視化技術的價值倍增器。用戶可以通過人機交互的手段對顯示數據進行分類、篩選，并控制圖表的生成，便于以最佳的方式看到想要的數據。人機交互使得數據可視化技術更利于發現數據背后隱藏的規律，為人們分析使用數據、發現規律獲取知識提供了強有力的手段。圖5是某銀行的一個數據可視化示例，利用Xcelsius軟件制作，后臺數據是近10年中每個月份的銀行各種業務統計數據，通過數據可視化展現后，可以以餅圖、柱形圖、折線圖以及雷達圖等多種形式觀察數據，各種業務的市場表現規律清晰明了，并可以通過按鈕、單值指示器切換不同業務的數據展示，極大的方便了銀行業務決策。

圖5某銀行數據可視化示例

數據可視化經過20多年的發展，形成了多種技術，這里簡單做一介紹。

1）基于幾何的可視化技術，包括散點圖、解剖視圖、平行坐標法以及星形坐標法等。該技術主要通過幾何學的方法來表示數據。

以星形坐標法（如圖6）為例，它可以在二維平面上顯示出n維的空間數據。其原理是將n維的空間數據參照建立的坐標軸映射到二維平面上，每一維對應到一條坐標軸上，坐標軸在平面上交與一點。映射之后，n維的空間數據通過二維平面上的一個點來表示。

圖6星型坐標法

2）面相像素技術（也稱密集像素技術）。其原理是通過一個彩色的屏幕像素來表示一個數據項，并把代表每一個數據的像素歸納入臨近的區域。用像素點來表示數據，面臨的主要問題是如何合理有效的安排這些像素。該技術針對不同的可視化對象采取不同的方式來安排像素，最終的顯示結果能夠對數據局部關系、依賴性和熱點分布情況提供較為詳細的信息。比較著名的像素安排方式有遞歸模式技術和圓周分段技術。

3）基于圖標的技術。其原理是通過一個圖標的各個部分來表示n維的空間數據。圖標可以是“枝形圖”、“針圖標”、“星圖標”和“棍圖標”等。該技術適用于那些在二維平面上具有較好展開屬性的n維的空間數據集。以星圖標技術為例（如圖7），一條射線表示一個維的數據，射線的長短表示數據的大小，射線的條數即數據維數，射線起點相同，夾角想通，端點由折線段相連。

圖7星圖標表示數據

4）基于層次的可視化技術。其原理將n維的數據空間劃分成若干子空間，同樣以層次結構的方式組織這些子空間，并用平面圖形將其表示出來。該技術主要用于那些具有層次結構的數據，如文件目錄、單位編制結構數據等。樹圖是其代表技術（如圖8）。1.3信息可視化

信息可視化（Information Visualization）主要是指利用計算機支撐的、交互的對非空間的、非數值型的和高維信息的可視化表示，以增強使用者對其背后抽象信息的認知[2]。信息可視化技術已經在信息管理的大部分環節中得以應用，如信息提供的可視化技術、信息組織與描述以及結構描述的可視化方法、信息檢索和利用的可視化等。

信息可視化的框架技術還可以分為三種：映射技術、顯示技術和交互控制技術[3]。映射技術主要是降維技術，如因素分析、自組織特征圖、尋徑網（Pathfinder）網、潛在語義分析和多維測量等。顯示技術把經過映射的數據信息以圖形的形式顯示出來，主要技術有：Focus+Context、Tree-map、Cone Tree和Hyperbolic Tree等。交互控制技術通過改變視圖的各種參數，以適當的空間排列方式和圖形界面展示合理的需求數據，從而達到將盡可能多的信息以可理解的方式傳遞給使用者，主要技術有：變形、變焦距、擴展輪廓、三維設計和Brushing。

信息可視化的典型工具有：Prefuse、CiteSpace、VitaPad和IVT。

下面三幅圖是信息可視化技術的應用示例，圖8是樹圖的一種表達方式；圖9是魚眼技術的應用，凸顯選中的節點，縮小其他節點；圖10是一種樹結構瀏覽方式，選中一個節點后，就只向節點后展開兩層，使用者可以很容易的知道自己所處瀏覽的位置。

1.4知識可視化

知識可視化（Knowledge Visualization）主要是指通過可視化技術來構建和傳遞各種復雜知識的一種圖解手段，以提高知識在目標人群中的傳播效率。

知識域可視化（Knowledge Domain Visualization）是指對基于領域內容的結構進行可視化，通過使用多種可視化的思維、發現、探索和分析技術從知識單元中抽取結構模式并將其在二維或三維知識空間中表示出來，即對某一知識領域的智力結構的可視化[4]。

圖10 Tree View知識域可視化技術可以幫助使用者快速進入新的知識領域并對其有一個總體上的直接理解，能使使用者更加高效的認識到感興趣的領域概念及概念間的關系。

目前知識域可視化的研究對象具體表現為對某知識領域的科技文獻，一個知識域可以用一組詞來限定。研究方法主要有共引法、共詞法、空間向量矩陣、自組織特征圖和尋徑網等。1.5幾種可視化方法比較

科學計算可視化技術開創以來，現代可視化技術得到了長足的發展，逐漸形成數據可視化、信息可視化和知識可視化，四種可視化技術相互聯系又互有區別。其處理對象從數據到知識是一個越發抽象的過程，數據是信息的載體，信息是數據的內涵，而知識又是信息的“結晶”[5]。數據、信息、知識以及智慧（Data、Information、Knowledge、Wisdom，DIKW）至今沒有一個明確的普遍認可的定義，它們是相對的且依賴于所處環境的[6]，Zeleny[7]認為DIKW金字塔最能準確表達四者之間的相互關系，數據是塔基而智慧是塔尖，Ackoff[8]認為貫穿于DIKW金字塔之間的核心因素是“理解”（understanding），只有通過“理解”，才能從塔基升華到塔尖。

實際上，四種可視化技術之間的關系正如圖11所示[9]，它們之間沒有明顯的界限，從廣義上看科學計算可視化則從屬于數據可視化，數據、信息和知識在一定程度也是相通的，因此它們彼此都有交叉。

圖11常見可視化類型之間關系

2基于數據類型的分類

由本?施奈德曼（Ben Shneiderman）[10]概述的按照數據類型進行歸類，可以將數據分成以下七類：一維數據、二維數據、三維數據、多維數據、時序數據、層次結構數據和網絡結構數據等。從而將可視化分為如下七類：2.1一維數據可視化

一維數據即線性數據，如一列數字、文本或者計算機程序的源代碼等。文本文獻是最常見的一維數據，通常情況下文本文獻不需要進行可視化。

計算機軟件是一種特殊形式的一維數據，軟件維護過程中需要分析大量的程序源代碼，并從中找出特定的部分，因此有必要對其進行可視化。美國貝爾實驗室的Eick等人利用可視化系統SeeSoft實現了對百萬行以上的程序源代碼進行可視化。SeeSoft系統可以用于知識發現、項目管理、代碼管理和開發方法分析等領域，曾被成功用于檢測大型軟件源代碼中與“千年蟲”有關的問題代碼。

2.2二維數據可視化

二維數據指包括研究對象兩個屬性的數據。用長度和寬度來描述平面物體尺寸，用X軸和Y軸來表示物置坐標，以及各種平面圖都是二維數據的表現形式。最常見的二維數據可視化示例當屬地理信息系統（GIS），地理信息的數據可視化極大的滿足了人們對地理信息的需求，各種基于位置的社交類軟件在電腦和智能手機領域如雨后春筍般繁榮起來，也從一個側面反映出二維數據可視化的重要性。

2.3三維數據可視化

三維數據指包括研究對象三個屬性的數據。相對于一維的“線”和二維的“面”，三維引入了“體”的概念。三維數據可視化在建筑、醫學等領域應用廣泛，很多科學計算機可視化也屬于三維數據可視化，通過計算機用三維可視化方法模擬現實物體，幫助研究人員進行模擬實驗，能有效的降低成本、提高效益。

2.4多維數據可視化

多維數據指研究對象具有三個以上屬性的數據。多維信息已經難以在平面或空間中構建出形象的模型，因此人們對多維數據的認知也相對困難?，F實生活中有著大量的多維數據，例如學校里的學生信息，其中包含姓名、性別、民族、年齡、專業、班級、地址等。美國馬里蘭大學人機交互實驗室開發了一個動態查詢的框架結構軟件HomeFinder，該軟件可以連接華盛頓特區的售房數據庫，使用者可以選擇按照價格、面積、地址和房間數量等進行可視化的動態排序。

2.5時間序列數據可視化

時間序列數據指那些具有時間屬性的數據，也稱時序數據。時序數據容易反映出事件前后發生的持續情況。學者Liddy建立了一個從文本信息中抽取時間信息的系統SHESS，該系統可以自動生成一個知識庫，該知識庫能夠聚集關于任何已命名的實體信息，并且按照時序組織這些知識，時序覆蓋知識庫的整個周期。

2.6層次結構數據可視化

層次結構是抽象數據信息之間一種普遍的關系，常見的如單位編制、磁盤目錄結構、圖書分類方法以及文檔管理等。描述層次結構數據的傳統方法是利用目錄樹，這種表示方法簡單直觀，然而對于大型的層次結構數據而言，由于層次結構在橫向和縱向的擴展不成比例，樹結構的分支很快就會交織在一起，顯得混亂不堪。在對層次結構數據可視化研究的過程中出現了一些新的方法，如1.3小節中提到的Tree-map等。

Xerox PARC的科研人員開發了Cone and Cam Trees。該方法用三維空間來描述層次信息，根節點放置在空間的頂端或者最左端，子節點均勻的分布在根節點的下面或者右面的錐形延展部分。Cone and Cam Trees可以動態的顯示，當使用者點擊了某個節點時，該節點就會高亮顯示，同時樹結構將該節點旋轉到圖形的前方。一個完整的Cone and Cam Trees圖形能夠持續旋轉，便于使用者觀察大型層次等級結構信息，進而理解其中的關系。研究人員在單獨的一個屏幕范圍內創造的Cone and Cam Trees圖形能夠描述80頁書本的有組織內容。2.7網絡結構數據可視化

網絡結構數據沒有固定的層次結構，兩個節點之間可能會有多種聯系，節點與節點之間的關系也可能有多個屬性。網絡信息不計其數，分布在全球各地的網站上，彼此之間通過超鏈接交織在一起，其規模還在繼續膨脹。如何方便有效的利用網絡信息，成為一個迫切需要解決的問題。

數據可視化的概念范圍較大，也有認為這七類可視化更是信息可視化的細分[11]。信息可視化是近年來提出的一項新課題，其研究對象以多維標量數據為主，研究重點在于設計合理的顯示界面，便于用戶更好的從海量多維數據中獲取有效的信息。

3基于可視數據分析技術的分類

由Daniel Keim[12]提出的基于可視數據分析技術的分類方法，從數據類型、可視化技術和交互技術的角度來分析研究可視化的分類方法。事實上，這三個要素即是數據可視化的主要組成部分。圖12描述了這三要素的具體內容[13]。

數據類型和可視化技術在上文中分別都有介紹。交互和變形技術越來越是可視化技術中必不可少的一項技術，它使用戶能夠直接生動的與可視化視圖進行交互，并根據用戶研究重點的變化動態的跟進改變視圖呈現方式。用戶根據研究對象的相關知識和具體需求可以通過交互變形技術使可視化視圖以多種不同的效果來進行展示，方便從多角度對數據信息進行分析觀察，從而達到更好的使用效果。

4結束語

以上列舉三種可視化分類方法，這三種分類方法比較典型，具有很強的代表性，事實上還有Ed H Chi[14]提出的基于數據狀態模

型的分類方法等?？梢暬碚摎v經了20多年的發展形成了多種方法和技術，已經難以用某一種分類方法去包羅所有，它們的共同

特點都是利用相關的計算機技術來進行分析并合理顯示數據，然而其概念眾多，研究重點也不盡相同，實現方法則更是多種多樣?？梢暬诸惙椒梢杂脕韺崿F需求與可視化技術的匹配[15]。它可以指導使用者選擇合適的可視化方法并利用合理的技術來實

現不同的目的。本文首先從基于處理對象及目的對可視化方法進行分類，這是最常見的分類方法，并介紹了一些常見的可視化技

術；然后介紹了基于數據類型的分類方法，這種分類方法同樣較為常見，而實現技術則跟分類方法沒有太大關系；最后介紹了基于

可視數據分析技術的分類方法，這種方法將之前介紹的可視化技術以及數據類型跟交互和變形技術結合在一起，這種分類方法能

夠讓使用者從宏觀上把握可視化分類，并系統的認識可視化技術，加強了可視化類型和可視化技術之間的聯系。

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篇（8）

BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling）。它是利用三維數字技術創建的工程數據模型，并利用該模型集成建筑工程項目各種相關信息，來提高工程項目設計、建造、運營的效率。

BIM的技術核心是在計算機中建立虛擬的建筑工程三維模型，同時利用數字化技術，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構件的幾何信息、專業信息及狀態信息，而且還包含了非構件對象（例如空間、運動行為）的狀態信息。借助這個富含建筑工程信息的三維模型，可以大大提高建筑工程信息的集成化程度，這就為建筑工程項目的相關利益方都提供了一個工程信息交互和共享的平臺。這些信息能夠幫助建筑工程項目的相關利益方增加效率、降低成本、提高質量。結合更多的相關數字化技術，BIM模型中包含的工程信息還可以被用于模擬建筑物在真實世界中的狀態和變化，使得在建筑物建成之前，項目的相關利益方就能對整個工程項目的成敗做出最完整的分析和評估。

BIM的特征三維可視化

可視化即“所見所得”的形式，對于建筑行業來說，可視化三維平面的作用是非常大的，例如經常拿到的施工圖紙，各個構件的信息在圖紙上是采用線條繪制表達的，其真正的構造形式就需要建筑業參與人員去自行想象。而當前建筑形式各異，造型復雜，這種平面的圖紙呈現出諸多的局限性。所以BIM提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們面前。

當然，目前也有許多設計單位會做各種效果圖，這種效果圖是分包給專業的效果圖制作團隊通過識讀設計制作出的線條式信息制作出來的，并不是通過構件的信息自動生成的，缺少了同構件之間的互動性和反饋性。而BIM提到的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視，這種可視化的結果不僅可以用于效果圖的展示及報表的生成，更重要的是項目的設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。

*模擬性

在設計階段，BIM可以對設計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗，例如：節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在醫院建筑策劃和設計中可以利用BIM對醫院的物流系統、二級醫療系統流程進行模擬，以求最優化的功能布局。

在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發展時間），也就是根據施工的組織設計模擬實際施工，從而確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬（基于3D模型的造價控制），從而實現成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

*信息集中與優化

事實上，整個設計、施工、運營的過程就是一個海量信息集中并不斷優化的過程，在BIM的基礎上可以做更好的集中、更好的優化。沒有準確的信息做不出合理的優化結果，BIM模型提供了建筑物的實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在?，F代建筑物的復雜程度大多超過參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能。

建筑全生命周期中BIM的應用

從建筑的全生命周期來看，BIM的應用對于提高建筑行業規劃、設計、施工、運營的科學技術水平，促進建筑業全面信息化和現代化，具有巨大的應用價值和廣闊的應用前景。隨著BIM在中國被逐漸認識與應用，特別在國內工程建造行業高速發展的背景下，BIM已在國內一些大型工程項目中得到積極應用，涌現出很多成功案例，充分展現了BIM在建筑工程行業的應用價值。在國內的部分醫院工程已經開始采納BIM，將其運用于工程建設和日常運營管理。

BIM的信息具有可追溯性、共享性、透明性的特點，貫穿于工程整個生命周期，使之成為智能化（制造）建設和數字化醫院管理的平臺。

根據項目建設進度建立和維護BIM模型，實質是使用BIM平臺匯總項目團隊所有的項目信息，消除項目中的信息孤島，并且將得到的信息結合三維模型進行整理和儲存，以備項目全過程中各相關利益方隨時共享。

由于BIM的用途決定了BIM模型細節的精度，同時目前僅靠一個BIM工具并不能完成所有的工作，所以目前業內主要采用“分布式”BIM模型的方法，建立符合工程項目現有條件和使用用途的BIM模型。根據需要，這些模型可能包括：設計模型、施工模型、進度模型、成本模型、制造模型、操作模型等。

這種“分布式”模型往往由相關的設計單位、施工單位或者運營單位根據各自工作范圍單獨建立，最后通過統一的標準合成。這將增加對BIM建模標準、版本管理、數據安全的管理難度，所以有時候業主也會委托獨立的BIM服務商，統一規劃、維護和管理整個工程項目的BIM應用，以確保BIM模型信息的準確性、時效性和安全性。

BIM在醫療建設項目策劃與設計中的運用

*場地與交通組織分析――得出最佳方案

在醫院建筑工程中，場地的選擇和布置對醫院的后期運行起到至關重要的作用。

場地分析是研究影響建筑物定位的主要因素、確定建筑物的空間方位、確定建筑物的外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯系過程。在規劃階段，場地的地貌、植被、氣候條件都是影響設計決策的重要因素，因此需要通過場地分析來對景觀規劃、環境現狀、施工配套及建成后交通流量等各種影響因素進行評價及分析。例如：利用BIM模擬醫院交通流線和出入口布置分析以求最佳方案。

傳統的場地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過重、無法處理大量數據信息等弊端，尤其是一些山坡地、河道低洼地，通過BIM結合地理信息系統（Geographic Information System，簡稱 GIS），對場地及擬建的建筑物空間數據進行建模，通過BIM及GIS軟件的強大功能，迅速得出令人信服的分析結果（如土方平衡量、排水泄洪方案等），幫助項目在規劃階段評估指定場地的使用條件和特點，從而做出新建項目最理想的場地位置、交通流線組織關系、建筑主體布局等關鍵決策。

*模擬空間發展――做關鍵性規劃

在醫院建筑策劃時，我們總希望在用地與建筑空間留有發展余地，用于滿足日后發展或功能轉變之需。

策劃是在總體規劃目標確定后，根據定量得出設計依據的過程。相對于根據經驗確定設計內容及依據（設計任務書）的傳統方法，醫療建筑策劃利用對建設目標所處社會環境及相關因素，包括對城市化進程、人口圖譜、疾病譜和當地醫療資源及分布等進行邏輯數理分析，研究項目任務書對設計的合理導向，制定和論證建筑設計依據，科學地確定設計的內容，并尋找達到這一目標的科學方法。在這一過程中，主要是以實態調查為基礎、以數據分析為手段對目標進行研究。

BIM能夠幫助項目團隊在建筑規劃階段，通過對空間進行分析來理解復雜空間的標準和法規，從而節省時間，為團隊提供更多增值活動的可能。特別在客戶討論需求、選擇以及分析最佳方案時，借助BIM及相關分析數據，可以做出關鍵性的決定。

在建筑策劃階段，BIM還會幫助建筑師隨時查看初步設計是否符合業主的要求，是否滿足建筑策劃階段得到的設計依據，通過BIM連貫的信息傳遞或追溯，大大減少設計階段因不合理設計造成修改的巨大浪費。

*評估設計方案――獲得較高的互動效應

在方案論證階段，項目投資方可以使用BIM來評估設計方案的布局、照明、安全、聲學、色彩及是否符合相關規范。BIM甚至可以做到利用建筑外觀部分的細節來迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。

以某醫院某科室門診區域的設計為例，我們可以利用BIM去模擬測算，以判別門診設計的合理性。該科室日常常規參數如下：

常規門診量：150人（最高峰250人）；

峰值門診時段：9：00―11：00 （平均1人/5分鐘）；

平均就診時間：20分鐘；

患者可容忍等候時間：老人45分鐘，中青年30分鐘。

通過對上述數據進行模擬動態測試，可以對設計方案進行論證，具體內容包括：

人群是否始終或長時間處于聚集狀態，從而判斷整個科室診室區域面積是否足夠；

什么時間就診人群開始聚集，聚集在何處，以此判斷整個診室區域面積、診室數量和候診空間的比例是否合理；

根據診量高峰與低谷的比例，調整部分專科門診的開放時間，如某些慢性?？崎T診，高峰時段不開門，而在低谷時段開放；

根據對患者就診路徑、就診時間、等候時間規律的判別，考慮在診室區域植入相關醫技、治療功能。

在這個案例中，通過BIM平臺的運用，可以優化診室設計方案，使之更高效、舒適、方便，達到診室設計效果最佳狀態。

方案論證階段還可以借助BIM方便地、低成本地提供不同的解決方案以供項目投資方進行選擇，通過數據對比和模擬分析，找出不同解決方案的優缺點，幫助項目投資方迅速評估建筑投資方案的成本和時間。

對設計師來說，通過BIM來評估所設計的空間，可以獲得較高的互動效應，以便從使用者和業主那里獲得積極的反饋。設計的實時修改往往基于最終用戶的反饋，在BIM平臺下，項目各方關注的焦點問題比較容易直觀地展現并迅速達成共識，相應地，決策所需的時間會比以往減少。

*可視化設計――真正的三維方式來完成建筑設計

建筑師在與醫生溝通的過程中，往往會出現醫生無法判別使用面積是否足夠的問題，3Dmax、Sketchup這些三維可視化設計手段的出現，有力地彌補了業主對傳統建筑圖紙識別能力缺乏造成的和設計師之間的交流鴻溝，但由于這些軟件設計理念和功能上的局限，使得這樣的三維可視化展現不論用于前期方案推敲，還是用于階段性的效果圖展現，與真正的設計方案之間均存在相當大的差距。

對于設計師而言，除了用于前期推敲和階段展現，大量的設計工作還是要基于傳統CAD平臺來完成。但由于CAD平臺的功能局限，使得設計師不得不放棄三維空間的思考方式，退而求其次地使用平、立、剖三視圖的方式表達和展現自己的設計成果。這種由于工具原因造成的信息割裂，在遇到項目復雜、工期緊的情況下，非常容易出錯。

BIM的出現，使設計師真正回歸到了三維的世界，使用三維的思考方式來完成建筑設計，同時也使業主真正擺脫了技術壁壘的限制，隨時了解自己的投資與回報。

*多專業協同設計――從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期

協同設計是一種新興的建筑設計方式，它可以使分布在不同地理位置的不同專業的設計人員通過網絡協同展開設計工作。協同設計是在建筑業環境發生深刻變化、建筑的傳統設計方式必須得到改變的背景下出現的，也是數字化建筑設計技術與快速發展的網絡技術相結合的產物。

現有的協同設計主要是基于CAD平臺。這種基于二維的協同設計并不能充分實現專業間的設計信息交流，這是因為CAD的通用文件格式僅僅是對圖形的描述，無法加載附加信息，并且由于平臺局限，專業間的數據不具有關聯性，導致計算機圖形技術和專業設計內容未能很好融合。

BIM的出現，使協同已經不再是簡單的文件參照。BIM技術為協同設計提供底層支撐，大幅提升協同設計的技術含量。協同設計不再是單純意義上的設計交流、組織及管理手段，它與BIM融合，成為設計手段本身的一部分。借助于BIM的技術優勢，協同的范疇也從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期，需要規劃、設計、施工、運營等各方的集體參與，因此具備了更廣泛的意義，從而帶來綜合效益的大幅提升。

*建筑性能化分析――可自動完成

利用計算機進行建筑物理性能化分析，國外的研究開始于20世紀60年代，甚至更早，早已形成較為成熟的理論，并已開發出豐富的工具軟件。但是在CAD時代，無論什么樣的分析軟件，都必須通過手工的方式輸入相關數據才能開展分析計算。而操作和使用這些軟件不僅需要由專業技術人員經過培訓才能完成，同時由于設計方案的調整，造成原本就耗時耗力的數據錄入工作需要經常性的重復錄入或者校核，導致包括建筑能量分析在內的建筑物理性能化分析通常被安排在設計的最終階段，使得建筑性能化分析趨于象征性。最終導致了建筑師在進行方案設計時，無法非常方便地對設計方案進行定性與定量的性能化計算分析，或者建筑設計與性能化分析計算之間發生嚴重脫節的現象。

利用BIM技術，建筑師在設計過程中創建的虛擬建筑模型已經包含了大量的設計信息（包括幾何信息、材料性能、構件屬性等），只要將模型導入相關的性能化分析軟件，就可以得到相應的分析結果，原本需要專業人士花費大量時間輸入大量專業數據的過程，如今可以自動完成，這大大降低了性能化分析的周期，提高了設計質量，同時也使設計公司能夠向業主提供更專業的技能和服務。

BIM在醫院工程建設中的運用

*工程量快速統計――可用于成本估算

BIM是一個富含工程信息的數據庫，可以真實地提供造價管理需要的工程量信息，借助這些信息，計算機可以快速對各種構件進行統計分析，從而大大減少根據圖紙或者CAD文件統計工程量帶來的繁瑣人工操作和潛在錯誤，同時能夠非常容易地實現工程量信息與設計方案保持完全一致。

BIM在這一領域的成功應用，給工程項目的造價管理帶來質的飛躍。通過BIM獲得的準確的工程量統計，可以用于前期設計過程中的成本估算；在業主預算范圍內，探索不同的設計方案，或者對不同設計方案的建造成本進行比較；進行施工開始前的工程量預算以及施工完成后的工程量決算。

*3D管線綜合――及時排除施工中的碰撞沖突

在CAD時代，設計院主要由建筑或者機電專業牽頭，將所有圖紙打印成硫酸圖，然后各專業將圖紙疊在一起進行管線綜合，由于二維圖紙的信息缺失以及缺失直觀的交流平臺，導致管線綜合成為建筑施工前最讓業主不放心的“最后一公里”。

利用BIM技術，通過搭建建筑、結構、機電等專業的BIM模型，設計師能夠在虛擬的三維環境下方便地發現設計中的碰撞沖突，從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能夠及時排除項目施工環節中可能遇到的碰撞沖突，顯著減少由此產生的變更申請單，而且大大提高了施工現場的生產效率，降低由于施工協調造成的成本增長和工期延誤。

*4D施工模擬――直觀、精確地反映整個施工過程

通過BIM與施工進度計劃相鏈接，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D（3D+Time）模型中，可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。4D施工模擬技術可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度，優化使用施工資源以及科學地進行場地布置，對整個工程的施工進度、資源和質量進行統一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質量。

此外，BIM可以協助評標專家從4D模型中很快地了解投標單位對投標項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等，從而對投標單位的施工經驗和實力做出有效評估。

*施工組織模擬――按月、日、時進行施工安裝方案的分析優化

通過BIM可以對項目的重點或難點部分進行可建性模擬，按月、日、時進行施工安裝方案的分析優化。對于一些重要的施工環節或采用新施工工藝的關鍵部位、施工現場平面布置等施工指導措施進行模擬和分析，以提高計劃可行性；也可以利用BIM技術結合施工組織計劃進行預演以提高復雜建筑體系的可造性（例如：施工模板、玻璃裝配、錨固等）。

借助BIM對施工組織的模擬，項目管理方能夠非常直觀地了解整個施工安裝環節的時間節點和安裝工序，并清晰把握在安裝過程中的難點和要點，施工方也可以進一步對原有安裝方案進行優化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性。

*數字化構件加工――自動完成建筑物構件的預制

將BIM模型與數字化建造系結合，可實現建筑施工流程的自動化。盡管建筑不能像汽車一樣在“加工”好整體后發送給業主，但建筑中的許多構件的確可以異地加工，然后運到建筑施工現場，裝配到建筑中（例如：門窗、預制混凝土結構和鋼結構等構件）。通過數字化建造，可以自動完成建筑物構件的預制，這些通過工廠精密機械技術制造出來的構件，不僅降低了建造誤差，并且大幅度提高構件制造的生產率，使得整個建筑建造的工期得以縮短并且容易掌控。

BIM模型直接用于制造環節還可以在制造商與設計人員之間形成一種自然的反饋循環，即在建筑設計流程中提前考慮盡可能多地實現數字化建造。同樣與參與競標的制造商共享構件模型也有助于縮短招標周期，便于制造商根據設計要求的構件用量編制更為統一的投標書。同時標準化構件之間的協調也有助于減少現場發生的問題，降低不斷上升的建造、安裝成本。

*材料跟蹤――與RFID互補

在BIM出現以前，建筑行業往往借助較為成熟的物流行業的管理經驗及技術方案（如：RFID無線射頻識別電子標簽）。通過RFID可以把建筑物內各個設備構件貼上標簽，以實現對這些物體的跟蹤管理，但RFID本身無法進一步獲取物體更詳細的信息（如：生產日期、生產廠家、構件尺寸等）。而BIM模型恰好詳細記錄了建筑物及構件和設備的所有信息。此外BIM模型作為一個建筑物的多維度數據庫，并不擅長記錄各種構件的狀態信息，而基于RFID技術的物流管理信息系統對物體的過程信息都有非常好的數據庫記錄和管理功能。這樣BIM與RFID正好具有了互補性，來解決建筑行業由日益增長的物流跟蹤帶來的管理壓力。

*施工現場3D配合――為各方提供交流的溝通平臺

BIM可成為施工現場各方交流的溝通平臺，這一平臺不僅史無前例地集成了建筑物的完整信息，同時還提供了一個三維的交流環境。這大大提高了傳統模式下項目各方人員在現場從圖紙堆中找到有效信息進行交流的溝通效率。

通過在施工現場搭建基于BIM模型的交流平臺，可以讓項目各方人員方便地通過BIM模型協調項目方案，增加項目的可造性，及時排除矛盾，顯著地減少由此產生的變更。由于BIM模型直觀的表現力，也為機構和專業人員之間的交流減少了語言交流障礙。這些都有助于縮短施工時間，降低由于設計協調造成的成本增長（譬如業主需求變化），提高施工現場生產效率。

*竣工模型交付――為業主提供完整的建筑物全局信息

建筑作為一個系統，當完成建造過程準備投入使用時，首先需要對建筑進行必要的測試和調整，以確保它可以按照當初的設計來運營。在項目完成后的移交環節，物業管理部門需要得到的不只是常規的設計圖紙、竣工圖紙，還需要正確反映真實的設備、材料安裝使用情況，常用件、易損件等與運營維護相關的文檔和資料。可實際上這些有用的信息都被淹沒在不同種類的紙質文檔中了，而紙質的圖紙是具有不可延續性和不可追溯性的，這不僅造成項目移交過程中可能出現的問題隱患，更重要的是需要物業管理部門在日后的運營過程中從頭開始摸索建筑設備和設施的特性和工況。

BIM模型能將建筑物空間信息和設備參數信息有機地整合起來，從而為業主獲取完整的建筑物全局信息提供平臺。通過BIM模型與施工過程的記錄信息相關聯，甚至能夠實現包括隱蔽工程圖像資料在內的全生命周期建筑信息集成，不僅為后續的物業管理帶來便利，并且可以在未來進行翻新、改造、擴建過程中為業主及項目團隊提供有效的歷史信息，減少交付時間，降低風險。

BIM在醫院運行管理中的應用

BIM不是一個簡單的醫院建筑數字模式，它更是一個數字化的信息平臺。

例如，在醫院日常運營中，監控系統可以自動發現某個水泵控制閥門出現故障，查閱在庫存記錄中已無該閥門配件，于是提出采購申請――財務審核――主管領導審批――采購――安裝（維修清單）――設備信息重新錄入――最后重新進入設備運營監測。

整個過程涵蓋了樓宇自動化系統、物業管理系統、財務系統、資源管理系統、ERP系統等等，而這一切都是建立在BIM的基礎上的。將原有離散的控制系統、執行系統和決策系統整合在BIM的平臺上。

*運營信息集成

在建筑物使用壽命期間，建筑物結構設施（如墻、樓板、屋頂等）和設備設施（如機械、電氣、管道等）都需要不斷得到維護。一個成功的維護方案將提高建筑物性能，降低能耗和修理費用，進而降低總體維護成本。

BIM模型結合運維管理系統可以充分發揮空間定位和數據記錄的優勢，合理制定維護計劃，分配專人專項維護工作，以降低建筑物使用過程中突發狀況的維修風險的次數。對一些重要設備還可以跟蹤維護工作的歷史記錄，以便對設備的適用狀態提前做出判斷。此外在三維的環境下，維護人員對于設備的位置十分清楚，大大提高了維護效率。

*設施及資產管理

當前企業對資產的管理已經逐步從傳統的紙質方式中脫離，一套有序的資產管理系統將有效地提升建筑資產或設施的管理水平。但是由于建筑行業和設施管理行業的割裂，使得這些資產信息需要在運營階段依賴大量的人工操作來錄入資產管理系統，這不僅需要更多的系統數據準備時間，而且很容易出現數據錄入錯誤。

BIM中包含的大量建筑信息能夠順利導入現有的資產管理系統，這對于資產管理而言，大大減少了系統初始化在數據準備方面的時間及人力投入。此外由于傳統的資產管理系統本身無法準確定位資產位置，通過BIM結合RFID的資產標簽芯片還可以使資產在建筑物中的定位及相關參數信息一目了然，實現精確定位，快速查詢。

*輔助能源管理

建筑系統分析是對照著設計規定來衡量建筑物性能的過程。其中包括機械系統如何操作，建筑物能耗分析、內外部氣流模擬、照明分析、人流分析等涉及建筑物性能的評估。BIM模型結合專業的建筑物系統分析軟件避免了重復建立分析模型，不僅可以驗證建筑物是否按照特定的設計規定和可持續標準建造，而且可以通過模擬更換整棟建筑所使用的材料設備，創建假設的解決方案，來顯示建筑物性能更好或更差的狀態。通過這些分析模擬，最終確定、修改系統參數甚至系統改造計劃，以提高整個建筑的性能。

*空間管理

空間管理是業主為節省空間成本、有效利用空間、為最終用戶提供良好工作、生活環境并促進人員的溝通與協調而對建筑空間所作的管理?？臻g管理最重要的是進行空間控制，做到經濟而有效地利用空間。

BIM不僅可以用于有效管理建筑設施及資產等資源，也可以幫助資產管理團隊記錄空間的使用情況，處理業主要求空間的變更請求，分析現有空間的使用情況，以及評估設備試用期間空間相關環境參數的變化情況。

通過BIM模型結合空間追蹤系統可以合理分配建筑物空間，追蹤當前空間的使用情況，確保設施空間資源最大利用率，還能根據統計數據協助日后空間改造時的空間使用需求。

*災害應急模擬分析

建筑作為人類棲息的場所和進行各類活動的物質條件，安全是第一位的。直接影響安全的因素，除房屋結構外，還包括各類災害對其造成的破壞以及由此引發的連鎖反應。利用BIM模型及相應災害分析模擬軟件，可以在災害發生前以模型和災害預警信息為基礎，模擬災害發生的過程，分析災害發生的原因，制定避免災害發生的解決措施，以及發生災害后人員疏散、救援支持的應急預案。

此外，當災害發生后，BIM模型可以提供救援人員緊急狀況點的完整信息，這將有效提高突發狀況應對措施。此外樓宇自動化系統能及時獲取建筑物及設備的狀態信息，通過BIM和樓宇自動化系統的結合，使得BIM模型能清晰地呈現出建筑物內部緊急狀況的位置，甚至到緊急狀況點最合適的路線，救援人員可以由此做出正確的現場處置，提高應急行動的成效。

BIM的實施

雖然BIM能為行業帶來巨大的價值，但我們也看到，實施BIM方面并不是一帆風順，原因之一在于用戶對BIM的實施方式缺乏足夠的認識。

對于運用BIM的設計方來說，在成功實施BIM之前，需要充分考慮BIM的實施策略。不僅要考慮購買軟件和安排培訓，而且要考慮伴隨BIM而至的工作流程和組織變更問題。例如：

――希望BIM解決哪些問題？BIM能做很多事情，但在實施BIM的初期，最好先設定一些具體的目標，然后根據目標來選擇合適的軟件工具和人員配置。

――是讓現有設計團隊學習BIM軟件并直接用于設計，還是成立平行于現有設計團隊的全新BIM團隊？相當一部分企業現在傾向于成立新的小型BIM團隊，從輔助設計開始做起，例如專門進行碰撞檢查或綠色分析，以后再逐步擴展到使用BIM軟件完成整個設計流程。

――是否具備合適的硬件和網絡環境？BIM軟件對硬件的要求可能略高于二維CAD軟件，但并不超出大部分設計企業能接受的范圍。

BIM代表一種新的建筑設計模式，而不僅僅是采用一種新的支撐技術，因而企業需要考慮這一變革性團隊的組織結構。參與試點項目的團隊成員應當具備靈活的頭腦、進取心和大局觀，并且熱衷于BIM的宣傳普及。

篇（9）

BIM技術是一種構建在建筑三維模型化的技術，同時附帶有整個全專業建筑工程當中的信息，能夠實時做到數字化分析的技術。目前BIM自2005年引入我國后，在應用層面上獲得了很大的進步，對提升我國工程建設質量，起到了巨大的推進作用。在當今建筑工程領域，除了土建部分，其房屋智能化、城市智慧化、人工智能的程度不斷提高，因此與之相關的機電工程項目的占比正在不斷提升，作為智能樓宇系統、智慧城市的關鍵神經系統和傳輸中樞的機電系統、設備、管道的安裝精度和復雜程度也在不斷提升。將BIM技術應用到機電安裝項目中，實現對機復雜電設備快捷安裝、管道綜合精確布置的施工管理-可視化技術交底，增強現實安裝工程能力，避免實際工程的失誤。

1基于BIM平臺的AR技術

AR技術又稱之為現實增強技術，是一種將現實同計算機模擬進行交互的技術，強調現實與虛擬場景的實時互動，主要用于校準兩個場景的目標位置，在施工現場主要用于三維立體模型的展示，讓使用者直觀的看到真實物體的情況，也可以進行全角度的管材。例如在機電設備的安裝時，無法觀察較深層的裝配情況，則可以使用AR比較設備安裝位置及偏差尺度是否符合BIM模型的工程要求。

2基于BIM技術平臺的輔助技術

傳統機電安裝施工技術存在一些問題較難以解決，由于目前建筑工程的復雜程度越來越高，重難點區域管線安裝復雜，深化設計人員無法準確把握現場實際情況，容易造成圖紙同施工現場無法匹配，造成返工或變更，使項目進度被耽誤。其次目前管線與機電設備安裝的定位，基本又施工隊完成某，在建筑結構復雜的情況下，存在效率低下，空間局限性大，導致施工精度不足的問題，最終體現為機電安裝工程最終驗收時的設備安裝精度、管線水平度、垂直度不足的情況。因此基于BIM技術平臺的輔助技術采用的是測量機器人，通過同BIM技術平臺當中的網絡將BIM模型導入測量機器人當中，進行現場校核BIM模型的情況，完成BIM模型的調整、碰撞點的優化。同時以平臺為基礎對個管道、橋架的支架點進行分布測量，準確定位支架點。最后利用軟件進行數據處理，選取放樣點以三維坐標的形式進行分析并儲存，同時對標三維模型，完成數據處理工作。

3AR技術在BIM平臺當中的融合使用

1)通過測量機器人的坐標采集功能對BIM平臺運用的機電安裝工程項目進行測量，完成現場實際施工現場與三維模型的信息交互(預判碰撞點位置、優化后模型、再次測量、確認無誤)。2)根據測量所獲得的信息及三維建模，進行AR二次建模深化，對原有BIM進行拆分，并進一步處理成按照不同專業分類的AR虛擬場景模型，分類儲存入機電安裝企業已經架構好的BIM服務器的數據庫中，模型的二次深化可以繼續使用BIM平臺中的Revit軟件，也可以使用3Dmax軟件，但都必須保持數據格式的一致性即后期協調工作-數據共享與交換的標準格式做準備。3)將符合機電設備、管道深化模型的模型通過ARToolkit導入在VS2013及以上版本的開放環境中進行開發基于AR設備的機電安裝、管道安裝與定位系統，成功后檢查程序正確性，修復BUG，進行實時通訊測試，并發數容量測試，無問題后即可在相關設備上查看虛擬融合的場景，實現增強現實效果。4)采用BIM放樣機器人，進行現場定位放樣，連接施工作業。例如管道作業時，按照預制管件的拼接流程，對管件進行拼裝，同時利用已有該場景的AR模型設備進行查看安裝工藝及步驟，另外通過AR具有的增強現實的能力，對放樣及機器人已定位的標高在設備上進行虛擬安裝查看(設備可以為手機及平板，帶有單攝像頭)，為安裝的順利進行打下基礎。5)利用測量機器人對施工安裝后的管線或機電設備數據，對安裝管線位置、設備進行復核檢測，同時利用AR設備雙攝像頭具有點與點的圖像識別功能，進行現場設備、管道的逆向建模采集，同BIM平臺的模型進行三維比較，通過這樣實時的現場驗收數據與平臺中的數據進行比對實現施工驗收過程的真實可靠。

4效益分析

篇（10）

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）04-0106-02

隨著物聯網技術的不斷發展，大數據時代也隨之到來，大數據處理已經成為當今各個行業領域數據處理的熱點研究課題。大數據技術是一種新的技術和數據構架，以低成本、高速采集、處理和分析技術，從各種大規模的數據中提取價值，大數據技術已經被應用于建筑結構的監測數據存儲，并在很大程度上提升建筑結構監測系統的整體性能[1][2]。因此，將大數據技術應用于工業建筑結構耐久性監測系統，對于結構耐久性數據管理性能的提升具有很大的幫助。

1 工業建筑結構耐久性大數據種類

不同于大規模數據，大數據具有自身鮮明的4V特征[3]：Volume（規模性）、Variety（多樣性）、Velocity（高效性）和Value（價值性）。與大數據的特征類似，工業建筑結構耐久性數據也具有多樣性、規模大、辨別難度高等特點。工業建筑結構耐久性數據主要包括：

（1）工業建筑結構的荷載以及工業廠房環境參數等數據；

（2）工業建筑結構內部應力的動靜態響應數據；

（3）鋼筋混凝土與鋼結構表面形態數據；

（4）結構耐久性無線監測信號狀態監測數據。

采用大數據技術對工業建筑結構耐久性數據進行存儲管理，能夠實現結構耐久性數據的高效存儲及篩選優化，并且使得系統管理員能夠對工業建筑結構耐久性數據進行實時、數字化及可視化管理。大數據應用于工業建筑結構耐久性數據的價值體系如圖1所示。

在工業建筑結構耐久性無線監測系統中，大數據技術將應用于結構耐久性數據的采集、管理、分析以及后期的綜合評估等各個階段。將使得工業建筑結構耐久性無線監測系統的高效性、穩定性及可靠性等性能得以很大提升。

2 工業建筑結構耐久性大數據模型

工業建筑結構耐久性數據復雜多樣，需要高性能的無線監測系統去完成結構耐久性數據的采集、篩選及存儲管理等工作，應用大數據技術的工業建筑結構耐久性無線監測系統需要多服務器的協同工作。大數據技術在工業建筑結構耐久性無線監測系統中應用的模型如圖2所示。

大數據應用模型中各階段的主要工作如下：

（1）工業建筑結構耐久性數據采集、傳輸和存儲階段，主要依靠結構耐久性無線監測網絡以及監測節點去完成主要的監測工作。此階段工作的好壞主要取決于無線監測網絡的穩定性及可靠性。

（2）結構耐久性數據篩選及預處理階段，對無線監測網絡采集的數據質量進行分類。數據質量是指能夠一致地滿足用戶需求的程度，它是區分數據好壞的重要依據[3]。在此階段主要是對結構耐久性數據進行清洗，保證結構耐久性數據的完整性、正確性及有效性等。

（3）數據整合與特征提取階段的主要工作是將工業建筑結構耐久性無線監測節點采集的數據進行特征提取，將有關系的結構耐久性數據進行整合，為后期的結構耐久性狀態評估做準備。

（4）采集的結構耐久性數據往往含有大量的噪聲，在結構耐久性數據挖掘與知識發現階段，主要工作是把含有噪聲的結構耐久性數據轉換為可用的數據信息。

（5）在結構耐久性數據可視化與應用階段，將傳統的結構耐久性數據轉化為簡明的圖形化數據，使得工業建筑結構耐久性數據更加直觀的展示。

（6）結構耐久性數據智能評估與實時交互階段，主要工作是從工業建筑結構耐久性數據庫中提取結構耐久性數據進行分析，采用智能算法進行建模預測，對工業建筑結構耐久性狀態進行評估。

（7）結構耐久性數據智能管理主要是將工業建筑結構耐久性狀態評估的數據信息發送到大數據云服務器進行存儲管理，便于定期對工業建筑結構耐久性狀態進行查詢，了解工業建筑的服役狀態，為工業建筑結構的維護加固提供重要的參考依據。

大數據的應用將貫穿于工業建筑結構耐久性無線監測系統的各個階段，保證結構耐久性數據的實時性、精確性、可視化及適用性等特性，為工業建筑后期結構耐久性狀態評估及運營維護提供了重要的技術支撐。

3 工業建筑結構耐久性大數據分析平臺

工業建筑結構耐久性無線監測系統采集的數據主要包括工業建筑服役的環境參數、工業建筑結構應力以及位移等結構耐久性信息。許多大量的工業建筑結構耐久性數據分散于不同的數據源中，有的存儲在結構耐久性數據庫服務器中，有的可能存儲在其他文本文件中，需要一種智能化的數據分析管理工具來解決此類問題。

將Tableau數據分析軟件應用于工業建筑結構耐久性數據的分析，可以實現結構耐久性數據的可視化。數據可視化讓枯燥的數據以簡單友好的圖表形式展現出來，是一種最為直觀有效的分析方式[4]。運用Tableau可視化的功能對工業建筑結構耐久性數據進行處理，從而更好地完成對結構耐久性數據的分析工作。將Tableau智能分析平臺應用于工業建筑結構耐久性數據分析的優勢有以下幾方面：

（1）具有實時性且高效率。通過分析平臺自身的內存數據引擎，不但可以直接查詢外部的工業建筑結構耐久性數據，而且可以動態地從結構耐久性數據庫中提取數據，實時更新連接的結構耐久性數據，從而提高了針對工業建筑結構耐久性數據的訪問和查詢的效率。

（2）多種數據源連接。工業建筑結構耐久性數據類型復雜多樣，往往存在于不同類型的數據庫或者文件中。Tableau不僅可以與存儲工業建筑結構耐久性數據的Excel、Access以及文本文件等數據源連接，而且能夠對SQL、Oracle等數據庫中的結構耐久性稻萁行訪問、篩選及處理等操作。

（3）實現數據融合。在調用工業建筑結構耐久性數據庫以及數據文件時，Tableau可以創建多種鏈接，將存儲于多個文件中的結構耐久性數據進行融合，方便對于工業建筑結構耐久性進行全面分析評估。

（4）云端數據連接。Tableau可以實現與工業建筑結構耐久性的Web數據源以及主流的云端數據服務器（如MySQL、Cloudera Hadoop、Oracle等）進行連接。在完成對結構耐久性云端數據的分析處理后，將篩選處理后的結構耐久性信息返回存儲到云端服務器，便于后期對工業建筑結構耐久性狀態的分析提供重要的參考數據。

采用Tableau大數據分析工具對工業建筑結構耐久性數據進行智能化分析，將對工業建筑結構耐久性的整體分析評價提供很大的幫助。

4 結語

大數據技術逐步被應用于各行各業，將大數據技術應用于工業建筑結構耐久性監測系統具有很大優勢，借助于數據可視化可以實現工業建筑結構耐久性數據的圖形化，能夠將結構耐久性數據清晰有效地展示給管理用戶，并使得工業建筑結構耐久性無線監測系統的整體性能得以很大的提升。

參考文獻

[1]張付各，孫運良，孫宗軍，等.大數據時代下的橋梁檢測方法[J].山西建筑， 2016（33）：159-161.