数字技术与建筑美学

数字技术与建筑美学（精选11篇）

数字技术与建筑美学 第1篇

1 3D电影的空间特性

3D电影“依据双眼视差原理, 采用专用设备让观众在二维幕布上感受到三维深度空间, 就像人们在现实空间中肉眼的自然视觉一样。”[2]在克拉考尔眼中电影是“物质现实的复原”, 增加了z轴的3D电影突破了厚度和边框的限制, 进一步向客观世界靠近, 从这个角度上说它在当下电影形态中最贴近电影的本质。

3D电影的立体感由靠近观众的出屏空间、屏幕平面和最远离观众的屏幕后空间3部分组成。资料显示, 人眼前1.5m左右的位置感知立体效果最强烈, 因此让影像离观众1.5m左右出屏, 是实现立体效果的最好方式。无论是《阿凡达》中向观众飞来的纳美人, 《少年派的奇幻漂流》中窜出画面的动物, 还是最近的《蝙蝠侠大战超人》中从屏幕呼啸而出的黑蝙蝠, 都显示了3D电影在制作“出屏效果”上的高超水平。然而, 营造3D效果还有一个更为广阔却一直被忽视的频段——屏幕后空间。虽然屏幕后空间由于远离观众呈现出的深度感不够明显, 但却能创造出2D电影难以企及的深度和广度。驱动这一空间的方式包括灵活的场面调度和有层次的叙事进展。例如, 使画面主体沿着z轴穿过屏幕后空间, 中部空间和出屏空间3个区域, 或者在z轴方向上安排多个主体达到4至5组 (2D电影中通常有两组) 。电影《雨果》中有这样一个画面:出屏效果最佳的钟一直延伸到远处, 产生巨大的时间压力;时钟之后逃跑的雨果呈现了轻微的出屏效果, 在雨果之后跟着追击他的瘸腿警察和狗, 追逐将两个空间深度勾连并营造出紧张感;远处深深的楼梯则充分运用了屏幕后空间的深度和广度, 铺设出恐惧、危险的底色。与此同时, 镜头还在沿着z轴微微移动, 形成危险空间的独特韵律。在这一个镜头中, 出屏、深度透视、多人物的纵深调度和镜头的纵深调度等多种方式将人与人、人与物之间的冲突关系和戏剧张力表达得淋漓尽致。

3D电影在美学认知上创造了“视觉热点”的概念, 它是指当危险事物突然冲出屏幕时, 观众被惊吓、刺激产生了大叫、后仰等躲避危险的反应。因此“视觉热点”能够将屏幕内的空间延伸到观众席, 此时观众与剧中人的视线缝合, 并对故事内容进行更直接的价值判断。正如尼采曾所宣称的“一切从身体开始”, 观众由身体加入启动并加深了人的审美主体身份, 观众在与剧中人的深度融合中, 参悟并创造出多重意义指向。因此富含“视觉热点”, 3D电影将浅层的观赏升级到高级的体验层面, 声援了西方盛行的“体验经济”所主张的经济生活从商品、服务到达体验层级的时代口号。卓越的视觉体验使作为艺术形式的3D电影成为时代发展的一个标志。

2 3D电视的空间延伸

3D电视是“模拟真实空间关系的新型电视, 它利用人眼的视觉特性产生立体感, 呈现出具有深度的三维场景。”[3]3D电视和3D电影的视听效果相似, 但由于电视和电影有着本质区别, 所以两者在媒介形态上也存在着差异。

首先, 3D电视节目的内容更接地气, 看3D电视的家庭环境近似“公共空间”, 人们可以随意评说、走动, 这种观看经验更加舒适自由。当电视节目中的人与事没有出现在黑暗、行动受限的电影院中, 而是显现于闲适的居住环境时, 剧中场景与家中的光线、声响、温度、家具布局等实在元素相交相融, 观众不只是坐在屋里看电视, 而是将家的空间向色彩斑斓的故事世界敞开, 将闲散的居家感受与紧张、激烈的剧情气氛对接。这个过程扩充了家庭生活的边界, 也完成了向自由化观影的升级。

3D电影的传送依靠影院的放映系统, 3D电视则可轻松调取三网融合体系、数字电视机制作技术的红利, 在传播模式和互动方式的开发上更胜一筹。3D电视节目与观众的交流不止于3D电影由“视觉热点”带动的身体反应, 还在于大范围加入了更深层的互动行为。首先表现在观众能够对3D电视节目的画面效果、播出内容进行控制。随着数字点播技术的完善, 3D数字节目也具有点播、回看等选项满足了观众的个性化收看习惯。同时具有3D功能的数字电视机以及3D电视软件系统还能够让观众自行设置立体效果的深浅强弱。虽然目前这项控制还是局部的, 一般都围绕立体感和舒适度的平衡和微调, 但是这却体现了3D电视在增加观众收看适应力和向着智能机器发展的努力。其次, 专门播放3D内容的中国3D电视试验频道中, 很多栏目都专门设置了互动渠道和互动环节, 这种对节目内容的介入和对节目走向的影响, 是更有效的互动设置。在家收看3D节目的电视观众可以通过节目下方的微博讨论话题, 以及画面一角的微信入口参与到栏目进程中。当然, 更加神奇的接入在于通过将微信二维码在显示深度上设置在屏幕平面上, 观众能够在三维的观赏体验中用手机扫描这个二维码进入节目系统中, 二维空间和三维空间实现无障碍对接。

3 4D电影的感官联觉

视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉五大感受通道的协同合作, 达成了人们对事物全面性的认知。当下人们对感觉系统的强化和拓展, 催发了影视艺术中代表丰富感官体验的联觉意象。

3D电影的英文全称是“three-dimensional”, 单词“dimension”取义为“维、度”。4D电影是指在3D电影的基础上加上环境特效模拟而成的新型电影样式, 观众在看4D电影时, 跟随影视内容的进展可实时感受到雷电、下雨、风暴、撞击、扫腿、喷洒水雾等在身边发生的与剧情相对应的事件, 因此说三维电影和影院的模拟剧情环境组成了四“维”空间。空间科学指定的“四维”概念是空间三维和时间一维, 即科学的四维空间是指时间轴上每一点都是具有三维信息的场景。因此, 这里的“4D电影”是一个伪概念, 但它却是一个规定俗称的名称。在这里我们沿用行业内约定俗成的称谓, 论述4D电影相当于对3D影像在空间真实度和感知全面性上进行的一次延伸。

很多情境中, 身体的参悟能力比思维和意识更强。近百年来, 技术的发展一直试图跨越时空的界限, 恢复身体的在场性。影视艺术一直在研制“一种‘自然的’、‘直觉的’和‘身体上密集接触’的界面, 模拟立体声、质感和触感, 以及温度、甚至动觉的感官全部整合, 向观者传达自然界复杂结构内的幻觉, 营造最强烈的沉浸感。”[4]这正是4D电影一直期望实现的艺术效果。

对4D电影的审美评价应该归结为是否能够最大限度地激活人的各种感官, 其首要指标是“生动性”。“生动性”是评价电影创设产生感官联觉艺术场域的能力, 例如, 影片中飞船在太空中翱翔, 观众能否感受到这个宇宙空间的“真实”存在。接下来要考虑它的“互动性”和“回应性”, 即观众进入到这个艺术场域的形式和内容中, 并认定自己就是该场域一部分的程度, 比如观众在多大程度上认为自己也身处于在宇宙空间中。接下来要提升其“感觉广度”和“感觉深度”, 即指调动观众的视觉、听觉、嗅觉、触觉等丰富的感官, 并提高每个感官感受的“质量”, 如飞船遭遇碰撞, 观众不但看到此景, 还听到了立体声的巨响, 通过座椅产生震颤, 通过数字头盔闻到一股“烧焦”的味道, 并且借助数字传感手套感受碰撞带来的震荡。

上文所描绘的一切, 或许是数字立体显示技术的美好未来。我们希望影视技术的前景是将幻觉空间构造成一个物理现实空间, 围绕影视作品的是一个微型社会。在那里, 人类获得自由、全面的发展。

摘要：本文的研究对象是3D电影、3D电视和4D电影3种数字立体显示技术。文中系统阐述了3D电影对现实空间的高度仿真, 3D电视对3D电影观赏效果的自由化升级, 以及4D电影对视听经验更加全面的开发。

关键词：3D电影,3D电视,4D电影,立体显示技术

参考文献

[1]苏贾.后现代地理学:重申批判社会理论中的空间[M].王文斌, 译.北京:商务印书馆, 2004:125.

[2]杨尚鸿.3D电影:技术与艺术的悖论[J].当代电影, 2013 (10) :169-172.

[3]王甫, 李其芳.我国3D电视发展现状、困境及对策探析[J].现代传播:中国传媒大学学报, 2012, 34 (9) :1-4.

数字技术与建筑美学 第2篇

以供大家参考学习！

1.建筑物分为民用和工业建筑。

2.民用建筑分为居住建筑(住宅、公寓、宿舍)和公共建筑(图书馆、车站、办公楼)3.住宅建筑物： 1-3 层为低层住宅，4-6 层为多层住宅，6-9 层(或高度不大于 27m)是中高层住宅，10层和 10 层以上或高度大于 27m 是高层住宅。

4.除住宅外的建筑物，高度大于 24m 者为单层或多层建筑，大于 24m 为高层建筑(不包括大于 24m 的单层建筑)，大于 100m 为超高层建筑。

5.建筑物按材料分为： 木结构、砖木结构、砖混结构、钢筋混凝土建和钢结构建筑。6.建筑物由结构体系，围护体系(屋面、外墙、门、窗)和设备体系(给排水系统、供电系统、供热通风系统—水暖电)构成。

7.建筑构造的影响因素：荷载因素，环境因素(自然因素、人为因素)，技术因素(建筑材料、建筑结构、施工方法-必考)，建筑标准(造价标准、装修标准、设备标准)。

8.建筑构造设计的原则：坚固实用(足够的强度、刚度、整体性)，技术先进，经济合理，美观大方。

9.实行建筑高度控制的，按建筑物室外地面至建筑物和构筑物最高点的高度计算。

10.非实行建筑高度控制的，按室外地面至其层面面层或女儿墙顶点的高度计算;坡层顶应按建筑物室外地面至层檐和屋脊的平均高度，不计局部突出的楼梯间(不超过 1/4)。

11.不允许空出道路和用地红线的建筑突出物：结构挡土墙、挡土桩、地下室、化粪池、门廊、阳台、室外楼梯等。

12.允许突出道路红线的有： 有人行道时 2.5m 以上允许突出的空调机位 0.5m，无人行道上 4m 以上允许突出的空调机位 0.5m。13.地下室局部夹层净高不应小于 2m，严禁将幼儿、老年人生活用房设在地下室，歌舞、娱乐、放映、游艺场不应设在地下二层及以下，架空层、避难层不低于 2m。14.超高层应设置避难间。

15.台阶与坡道设置应： 台阶踏步宽度不宜小于 0.3m，踏步高度不宜大于 0.15m～0.1m，室内台阶踏步数不应小于 2 级;临空高度在 24 米以下时，栏杆高度不应低于 1.05m，临空高度在 24m 或以上的栏杆高度不应低于 1.10m;栏杆使用垂直杆件时，杆件净距不应大于 0.11m。

16.楼梯的踏步一般不超过 18 级，亦不少于 3 级，楼梯平台上部及下部过道处净高不应小于 2m，楼段净高不宜小于 2.2m，平台扶手处的最小宽度不应小于楼段净宽，并不得小于 1.2m。

17.管道井、烟道、通风道和垃圾管道应分别独立设置，烟道和通风道应伸出屋面，伸出平屋面高度不小于 0.6m，且不得低于女儿墙的高度。

18.住宅朝西应采用外遮阳，朝东宜采用外遮阳，一套房至少要有一个房间能获得冬季日照，卧室、起居室、厨房应有天然采光和自然通风。

19.住宅自然通风开口不应小于地面面积 5%，公共建筑外窗可开启面积不小于外窗总面积的 30%，屋顶透明部分的面积不大于屋顶总面积的 20%。

20.热辐射光源有白炽灯和卤钨灯，优点为体积小，构造简单，价格便宜，用在居住建筑和开关频繁，不允许有频闪现象的场所。

21.气体放电光源有荧光灯，发光效率高，寿命长，不能开关次数频繁，有频闪现象。22.高速运转物体的场所(车间)应采用混合光源，图书馆或阅读珍贵资料的场包不应采用具有紫光、蓝光等短波辐射的光源。

23.在顶棚上的灯具不宜设置在工作位置的正前方，宜设在工作区的两侧，并使灯具的长轴方向与水平视线相平行。

24.住宅白天卧室噪声级不大于 45db，夜间卧室不大于 37db。起居室不大于 45dB。25.圆形时体形系数最小，依次为正方形，长方形;体型系数越大，耗热量比值也越大。26.外墙外保温： 外墙外面，连续空调房，旧房改造。外墙内保温： 外墙内侧，间歇空调房。

27.热桥部分的温度值如果低于室内露点的温度，会造成表面结露;应在热桥部位采取保温措施;公共建筑每个朝向的窗与墙面积比不大于 0.7，采用塑料构件或断桥处理。游离甲醛不大于 0.08(mg/m3)，氨不大于 0.2(mg/m3)。

28.我国规范地震的目标： 小震不坏，中震可修，大震不倒;甲乙丙丁四个抗震等级。29.框架结构震害的严重部位多发生在框架梁柱节点和填充墙处，一般是柱的震害重于梁，顶的震害重于柱底，角柱重于内柱，短柱重于一般柱;梁的抗震要求，梁的截面尺寸截面宽度不小于200mm，截面高宽比不大于4，净跨与截面高度之比不宜小于4;梁内钢筋配置极限值不应少于 2φ12(最少也不能少于这个值)。

30.抗震墙的厚度一、二级不小于 160mm 且不小于层高或无支长度的 1/20，三、四级不小于 140mm;底部加强部位的墙厚一、二级不小于200，三、四级不小于 160mm。抗震墙的横向和竖向分布钢筋的间距不小于 300mm。

31.多层砌体结构材料脆性大，抗拉，抗剪，抗弯能力低，抗地震能力差。破坏的主要部位是墙身。

32.构造柱最小截面采用 180mm×240mm，构造柱与墙连接处应砌成马牙槎。

33.构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内测穿过，保证构造柱纵筋上下贯通。构造柱可不单独设置基础，但应深入室外地面下 500mm，或与埋深小于 500mm 的基础圈梁连接。

关于建筑设计中数字化技术的应用 第3篇

关键词：建筑设计；数字化技术；应用

引言

在设计工作实践中，需要大量的表现图和信息化的资料来表达建筑设计的意图，希望在未建成之前，就能看到其设计效果，及时地根据功能需要，艺术要求，环境条件等因素进行修改。

一、数字化技术在建筑设计中的总括

数字化技术指的是运用0和1两位数字编码，通过电子计算机、卫星等设备，来表达、传输和处理所有信息的技术。数字化技术是信息技术的核心，信息的媒体有多种，如字符、声音、语言和图像等。数字化技术的实现，这些问题便迎刃而解。无论是字符、声音、语言和图像；也无论是中文还是外文，都使用世界上共同的两个数字0和1编码来表达、传输和处理，到了终端，即用户手上，又原原本本地还它本来面目。这无异于消除了世界各个国家，一般说来8个0和1，就是一个最基本的信息单位，称之为1个比特，简写为1b。每秒传送1千比特为1kb/s，每秒传送1兆比特表示为1Mb/s，再大就是每秒1千兆，表示为1Gb/s，等等。

二、数字化技术对建筑设计究竟有什么影响呢

首先，数字化的定义之中本身就包含了很多的含义。在应用层面和文化层面上都有着自己的影响。它不仅作为物质载体承载着信息交换的功能，还对已加工的自然物和未加工的自然物都提出了更新颖的要求。不仅使得信息传播去代替物质传播的梦想成为现实，更让一些旧的传统建筑设计逐渐向新兴建筑靠近，更被其取代。这种隐藏在内部无形的数字化作用去发挥着有形的功效。

其次，数字化技术采用了各种技术来实现朝向、采光和消音等数字化控制，运用有限元分析法来解决建筑设计中的数据问题，真正的做到全面化，并且使用CAAD技术和CAD技术为客户提供了鲜明的设计样本。

不得不提的是，数字化的优势或许可以发挥建筑的功能，与此同时，也会带来新的建筑类型设计。

三、数字化技术在建筑设计中有哪些应用

随着科技的进步和信息的传播，数字化技术在更大的层面上对建筑设计发生着重大影响，它的影响不仅仅是在科学技术上，更重要的也是设计概念和设计手法的转变。CAD技术和CAAD技术的在建筑行业的广泛应用，充分的展现出了数字化技术的发展框架。

1、可行性。最重要的是噪声对建筑环境的影响。我们都知道，噪声不仅会危机人类的身体健康，更对人们的生活环境和生活质量带来一定的困扰。而传统的建筑只是关心周围的自然条件是否适合我们人类居住，却没有考虑到噪声给我们带来的影响。随着数字化技术的广泛应用，建筑行业把寻求解决和降低噪声的不利因素放在规划的要素之中，对周围的各种噪声进行处理，例如，设计绿化带、选用吸声声音的环保材料、创造建筑外层保护膜等，以此来减少噪声污染，降低噪声的传播速度。

2、思维概念。传统的设计图之中，知识借助自己自身的有限的想象力去完成建筑设计的初步构思，他们的设计构思从一种抽象的概念发展成草图需要大量的时间去完成，这种不断的耗费可能会使得建筑师的灵感的消失，存在很多的不足。而数字化技术的出现，则为建筑师们提供了新的手段和設计中介，改善了以往的材料和颜色的设计特点都不能完全的展现在客户面前的情况，能够把建筑的色彩和造型等各方面都表现出来现，清晰的设计和搭配组合都能够经过数字化技术的处理清楚的摆在客户的眼前，而对于不满意之处，设计师们也能够根据客户的心意和实际情况立即修改和调整，节约双方的时间，可谓是一举两得。

3、方案优化。方案优化真算得上是建筑中的一项中心环节，对于之前凭借着自身的想象力和许久的工作经验得出的设计图，在这个环节中加入数字化技术，并且通过一系列的网络盛行的绘图软件去加工改造，全方面的考虑和规划设计图构思的颜色、效果、质感等，不断的根据外部环境去改变建筑物的组合方式，真正的做到全面有效，把建筑设计中所要注意的房屋朝向，光照时间和建筑红线都纳入考虑之中。同时，在进行优化的过程中，建筑设计师们也能够使用CAAD技术对建筑的各项指标进行分析改造，提高合理性。目前来说，这种组合形式所形成的方案优化，已经被全世界的设计师所工程采纳和接受，并且在实际的建筑设计中得到了应用和发生了作用。

4、技术改进。如今，随着计算机技术的日趋成熟，制图软件的不断普及，设计师们能够使用CAD技术为建筑提供标准库和构造图库，并且运用图片生成功能和编辑功能来实现绘图过程中的位移、缩小、放大等一些列步骤，按照不同的设计内容把不同的绘图信息存放在不同的图层当中，这样设计师们就可以按照自身的需要去选择和搭配，从而做到实际施工时图纸的改进。更不可思议的是，这种数字化技术能够记录建筑师在绘图过程中的所有的设计数据，它内部包含了完整的数据管理系统，这样才具备了使不同类别的设计在内容和形式上的充分一致性，为建筑师们反复检查和验证提供的便利。当设计草图完成之后，CAAD技术则自动生成绘图设计的检查报告并且进行全方位的审议。由此一来，CAAD技术在施工过程中的作用就溢于言表，耗费的时间和设计师的工作内容都相应的减少。但这些功能并不是CAAD的全部作用，还不夸大的说，它的运用对建筑行业是一种跨时代的巨变。

四、建筑设计中数字化技术的不足

一方面，虽然数字化技术能够综合分析和改进设计中的不足之处，但是面对规模较大的设计时，却需要整体的测量和建造，而如今社会的数字化技术却具有其局限性，软件发展水平差强人意，在这方面的效果明显不佳，这就依旧要依靠建筑设计师和其他工作人员采用传统的建筑方法去解决。

另一方面，数字化技术是人脑思维的模拟所产生的，但具有这种技术的高水平的人才却表现出明显的缺乏。当数字化技术运用到建筑行业中后，对建筑师和工作者的高技术知识和以便找出设计过程中的弊端。

再者，要想提高数字化技术，必须首先完善企业的管理机制，使相关人员的行为得到显著的提高。企业和公司应当在利用数字化技术的同时，加进现代化科技技术，节约资源，保护环境，为工作者提供良好的环境。但是，现今的企业管理机制不到位，影响了数字化技术的利用和企业的收益，必须尽快的落实相关政策。

五、总结

数字技术与建筑美学 第4篇

在信息科技技术高度发达今天,工业设计以其基本知识为主体,以计算机和网络等信息技术为辅助工具,实现产品形态、色彩、宜人性设计和美学原则的量化描述,从而设计出更加实用、经济、美观、宜人和创新的新产品,满足不同层次人们的需要。数字化技术和手段用于工业设计,对传统的设计观念和方法产生了很大的冲击,以至于“高技术和高情感的平衡”设计观点已经成为数字化工业设计时代的口号和呼声。在这样的时候,工业设计的发展同一切科技和艺术的发展一样更加需要哲学和美学思想的指导。

1 数字化工业设计美学的产生背景

1.1 数字化生存

计算不再只是和计算机有关,它决定我们的生存,以二进制处理为核心的数字化技术将彻底改变我们的生活、工作、教育和娱乐的面貌[1]。数字化生存时代最主要的特点就是计算机与网络,大致表现在三个方面:(1)高速宽带网络;(2)智能化、人性化的人机界面;(3)社会关系的全球化与分散化[2]。

数字化改变人的生活方式和人的生活状态,进而影响人类生活中的产品的设计。近年来数字化的发展在速度和广度上以加速度的方式增长,“信息家电”等新概念的发展也逐渐摆脱了对使用者的专业要求,变得更加易于沟通和使用。这些趋势势必引起工业设计的改变,例如,随着笔记本电脑的输入技术的发展,控制点、触摸屏等输入方式越来越丰富,SONY的首席工业设计师认为鼠标已不存在功能和设计上的依据了。

1.2 形象化生存

数字技术的飞速发展使得信息传播方式不断丰富和进步。视觉艺术不再是垄断在少数专业人员那里的高深的东西,人们生存在形象与视觉化电子信息的包围之中。我们正生存在一个图像文化空前繁荣的时期,电影、电视、站台及大幅幕墙喷绘等各种视觉广告包围着我们,成了一个“充满形象的社会”[3]。大众传媒中以图像文化为主要特征的视觉化倾向和泛视觉化倾向对社会性格的引导作用尤为重要[4]。按传播学大师麦克卢汉的名言“媒体及信息”,媒体发生变化,传递的信息当然也发生变化。当代科学技术的迅速发展更把图像文化推向前台。计算机的发展也从另一面强化了图像文化。传统的文字意义正在消减,取而代之的是形象化的语意交流。这不只是技术的进步,实际上它预示着整个文化艺术的革命,预示着形象化生存的到来。

形象化的兴起并不是简单的要求我们为形式而形式,更深刻的影响足,它丰富了设计语言和元素。原来被看成非设计的因素也被推向前台。在这种情况下,产品形态的创作不必再刻意寻求依据,只要具有视觉衷现力,功能、环境、历史文化都可能足设计元素产生的源泉。这时,重要的是产品能否通过设计使人产生审美愉悦,激发人的正面情感。在这种情况下,工业设计师的创作获得更大自由。

2 数字化工业设计中对设计的回归

数字化设计技术迅速发展对数字化设计风格提出了更高的审美要求。

2.1 数字化工业设计的美学特点及风格

2.1.1 数字化工业设计的美学特点

在数字化时代,人们的生存观念、价值取向及审美情趣都将发生改变,新的文化观念、新的意识形态的形成,必然会导致设计理念和设计形式的改变。当代数字化工业设计作品在美学上应具有四个特征:现代性、民族性、不确定性及价值性。

数字化工业设计美学的民族性。数字化工业设计要有民族文化的内涵。数字化时代工业设计方式的变革,对中国的工业设计界来说,是个千载难逢的赶超国外工业设计水平的机会,我们应当科学地利用这次工业设计方式的变革,在工业设计中注入有中国自己民族特色的东西,最后发展出有中国特色的工业设计风格。

数字化工业设计美学的现代性。数字化工业设计是当今前沿的交叉学科,充满了现代性,由此产生的设计及理念也应是充满现代性的。现代性体现在人与产品的关系变得更富弹性、更少说教并更加感性。现代的产品没计在形式上大量借鉴历史传统风格和大众文化因素,但这种借鉴不是完整的,而足变异的、片断性的,表现出一种随意的、自由的拼贴和拼凑[5]。

数字化工业设计美学的不确定性。数字化的产品设计风格对应的是一切都不确定、一切都处于发展中的过渡时期的特征因素,无论是从设计思想还是从设计手法上都表现出不确定性。长期以来工业设计界对包豪斯、功能主义等的宣扬,都企图对设计的法则做出一个逻辑化的、理性的规范,这无疑会造成一种僵化的设计模式和一种凝固的生活模式。索特萨斯认为:“设计,不是设计某个物品,而是设计一种新的生活方式;设计,不是一种结论,而是一种假设。这里没有确定性,只有可能性;没有真实性,只有经验性:没有是足什么?只有发生了什么?”[5]。

数字化工业设计美学的价值性。数字化工业设计有其特殊的价值性,无论设计作品是具体的还是抽象的,是象征的还是写意的,其根本还是直接反映生活,表现为主体对客体的审美意识。而当代工业设计作品面对的一种情境是大众流行文化肆无忌惮地随意侵蚀,致使设计表达不知不觉地是一些流于表面的,肤浅的东西,恰恰忽视了一切艺术语言符号的传达和表现都要服从主观情绪的优美旋律,即便是提炼了的纯度的抽象化形式也要和声于这个旋律,因为在审美感受中,人性的共通会使人产生共同的美感共鸣。

2.1.2 数字化工业设计美学风格

情感化设计荚学风格。数字化时代增强了社会的技术特性,但网络或虚似社区等数字化产品并没有使人与人之间的关系变得更为密切,反而强化了个人孤独和私人化的生存方式。

情感性语义的表达即产品要传递感受给使用者,并且要能激发使用者的正面情感。设计师不仅要通过有机化的造型、易操作的人机界面来满足消费者对产品的功能需求,更应通过产品造型、色彩体现出设计师对使用者的情感关怀。产品设计中对使用者情感的关注应注意避免产品对人及其环境的禁锢,为使用者提供发挥其再创造的空间。设计师通过其设计的产品让使用者在操作产品的过程中不断地有新的体验,享受到创造的乐趣,满足人们情感的需要。高情感在设计语义中不仅仅表现为产品外在的形式,同时还体现着一种特有的功能实现,它将满足社会的特征与消费观念,真正满足信息社会的新的认知观念。最终它体现的应当足一种人文精神,是人、机、环境完美和谐的结合。“情感越珍贵,反响越普遍,跨越时空、社会的范围越广泛,设计也就越优秀”[6]。

高技术荚学风格。产品设计中高技术风格的体现可以通过将现代主义设计的美学推向极端,在形式上使用更为精致的机器语言,通过极端重复的构件表现出极端的逻辑性,并且过分强调构造细部和结构,夸张产品的技术形象,使之具有高科技感的审美愉悦。

为了使数字化工业设计的产品体现高技术风格,应多采用不确定的形式、大量生产的可扩展与可插入的模块化组件等。典型的高技术风格产品往往对技术进行象征性表现而不是简单地利用技术,并且表露产品所运用的素材,主要是以工业化大量生产的型钢、玻璃、塑料与金属板等,通过其良好的组合性与活动性,追求动态的产品形式表现效果。

以“文化传承”为理念的荚学风格。数字化时代,以文化为设计特征的产品文化设计风格,在高科技泛滥的环境中,可以起到独树一帜的视觉审美效果,文化传承指的是数字化时代的设计应以承载民族及社会文化、传递民族及社会文化为设计价值。工业设计具有思想及文化性,因此工业设计本身也是一种文化,是人类艺术文化的一部分。

数字化技术的发展改变了人类的生存方式,使人类进入了一个前所未有的数字化生存状态。人们开始反思,高新技术在给人类带来物质掌受的同时,在给人类带来先进的生活方式的同时,人炎的传统文化是否也逐渐消失。实践证明,单纯的工业化与单一的现代主义思维不可能造就理想中的社会,而人类最该传承的是人文的感性与智慧。

解构主义风格。工业设计中的解构主义风格实质是对结构主义的破坏和分解,并提出了从结构上颠覆现代主义设计的思想。当前社会已经进入多媒体时代,影像过剩是其特征之一,这直接导致了解构主义工业设计风格的产生。“在这个时代,观众不必看一分钟的广告了,他们只需看十五秒,在一分钟之内他们可以看到四个不同的广告”[7]。在这样一个充满视觉化信息与影像的时代,产品如同广告一样,刚样面临着谴消费首过目不忘的问题。而瞬时且印象深刻的视觉印象与文本或产品的修饰细节关系不大,因此,有些工业没计师开始追求视觉的反传统、反常规的独特性。

解构主义设计的意义,就是在数字化这样一个飞速发展、设计上标新立异的时代中,明确地将那些潜在的或隐匿的形式特征突显出来,加以强调或作为审美的主题展示在消费者面前。以往任何时期的工业设计,无论现代主义或高科技主义部未曾动摇协调、秩序、平衡和完美的信念,都努力追求产品的永恒之美;而解构主义设计风格则试图将传统风格和审美定律彻底重构,进行新的探索。

解构主义设计风格重视产品各模块的个体,反对总体统一,尽管在产品的造型上貌似零乱,然而却有其内在的结构因素。解构主义设计特征在具体的产品形式上表现如下[7]:(1)散乱,即整体形式上支离破碎,疏松分散,但却富于变化;(2)残缺,避免形态完整、不求齐全;(3)突变,解构设计风格中的各种设计元素连接突然;(4)动势,多采用倾斜、扭转、弯曲、波浪等韵律来丰富产品的动态体型。

2.2 数字技术与产品造型

传统的工业设计中,产品造型或色彩等设计因素的推敲只能依靠实物模型或手绘图纸来表现,工业设计师除了必须具有难能可贵的想象力、空间知觉和空间处理能力外,更需要搭配雕塑或绘画方面的能工巧匠,透过不太明确的模型和手绘图纸,运用空问想象力来塑造形体。

这样的机会是十分偶然的,不可能成为普遍的设计方法或手段,因而经典设计在历史上只是偶然出现。传统工业设计中设计工具的匮乏落后也制约了产品设计的创作灵感。

数字设计工具的可复制性、空间三维性等特点,降低了工业设计活动的难度,避免了经典设计的偶然性。新技术既增加了工业设计师设计造型的能力,又提高了工业设计师实现造型的能力,自然也就推动了新的产品设计形式的发展,使今天的产品造型形成了一些新的特点。

曲面的处理。曲面是现在十分流行的产品造型。曲面造型的实现一方面得益于NURBS造型技术,另一方面也得益于数字化的有限元分析等工程分析技术。但是,当今的曲面不同于传统的流线型的大曲面,而是根据数字化设计工具的特点而流行起来的曲面细节上的处理,而这种曲面的处理在传统工业设计方法中几乎是无法实现的。

复杂的体面关系。数字化时代的造型特征是不具备具体的物质形象特征,其主要特点在于抽象的复杂形态。由于受数字化设计技术这一新的艺术创作和设计工具的特性(例如其分型几何图形计算能力、非线形三维曲面造型能力等)影响,目前的产品造型设计中己经出现了一些新的潮流,其主要特征就是复杂化。这是由于设汁工具的改进提高了设计师的造型实现能力,扩展了设计师的空间想象力,使过去无法实现的设计想法得以实现。

3 结语

数字化工业设计是科学技术和艺术结合下的数字时代的产物,是一门综合性极强的交叉性学科,它涉及到社会、文化、艺术、市场、科技乃至政治等诸多方面因素。设计审美特征也随着诸多因素的变化而不断发展,这些特征决定了数字化工业设计所涉及领域的广泛性和多元性。研究数字化技术支持下的工业设计,无疑为工业设计开辟了新思路、并拓展了设计平台。

参考文献

[1]尼葛洛庞帝,胡泳.数字化生存[M].海南出版社,1997,2.

[2]林培渊.以Castells观点探讨媒介科技革命下的真实/虚拟文化与认同,http://mail.nhu.edu.tw/society/e-j/51/51-13.htm.

[3]杰姆逊.后现代主义与文化理论[M].北京:北京大学出版社,2005,6.

[4]王邦雄.面对图像文化.http://218.28.49.2ll/RESOLRCE/Article/JYLW/3/309/1w011925.htm.

[5]朱旭.改变我们生活的150位没计家[M].济南:山东美术出版社,2002:258.

[6]陈慎任,马海波.产品形态语义设计实例[M].北京:机械工业出版社,2002.

数字技术与建筑美学 第5篇

关键词：工程技术；资料信息；管理

1 提高管理意识，全面收集资料

建筑设计公司的材料、技术文件是工程设计中形成的有归档保存价值的档案资源，是相关部门工作需要及查考利用的资源，也是全体客户需要关注、了解、知晓的信息渠道。由于建筑设计工程周期长、专业多、工种复杂，故产生的文件材料种类多、数量大。所以必须全面收集，细心整理，以便利用。

为了确保技术资料收集管理工作的顺利进行，进一步使技术资料管理规范化，制度化。公司制定了符合规范要求的《工程技术资料管理制度》，明确规定资料收集和归类保存的具体方法。因此，从收集、整理、保管到利用，都需有一整套紧密相联的工作流程。收集是源头，是企业资料管理的重要环节，只有工程设计材料齐全完整，才能使之对公司的安全生产、发展和服务落到实处。在全面收集的基础上进行合理的归类保存，才能够准确、及时、优质的做好服务工作。比如将公司的合同、协议、上级下发文件和公司上报文件等进行了收集、归类，保证了资料的准确性和完整性；将公司的工程施工底图、蓝图统一整理编号。并将损坏的底图经修补后重新放置，分类上架，确保施工图底图能在20年内正常查询、使用，体现了资料的有效性和实用性。

随着当今社会信息化建设的推进，使建筑设计行业技术资料管理工作逐步实现数字化、网络化，信息资料共享，达到方便检索和利用的目的，进一步提高技术资料管理的现代化水平，这才是我们技术资料管理的共同目标。

2 突破传统管理模式，逐步实现资料管理现代化

随着工程累计数量的增加，技术资料种类越繁多、数量越巨大，这给设计工程文件的收集、整理、保管、利用带来了一定的困难。自公司成立到去年前的10年间，公司施工底图、蓝图总就有2000多卷（盒），装柜近20多顶，占用工作面积80多平方米。继而再过数十年，公司的大多工作面积属于资料存放区，这不仅会影响公司各所设计工作的顺利开展，而且会直接影响到公司的工作效益。

为了改变这一传统管理模式，从去年开始，我公司工程施工蓝图及工程变更等实行了电子版管理，这样既使查找方便快捷，且大大缩小了管理空间。我们首先将公司成立以来至2012年保管的工程施工图底图、蓝图，分别以工程名称和编号造册储存于计算机内，保持工程名稱、编号“柜”“机”一致，方便管理，查找快捷。然后在2013年开始对项目工程施工图电子版，通过公司内网由各专业负责人进行校审，把和施工蓝图保持一致电子版施工图、审图意见答复、变更等以项目工程归类，储存于公司专用硬盘之中，将个人设计的项目工程内容拷贝成光盘保管。所有电子版资料内容都随着设计软件的变更升级而更新，以保证资料使用、查找的永久性。

同时，我们还将国家与专业设计人员相关的法律法规文件；公司的各项规章制度、职责；上级下达的有关晋职、晋级的相关规则、标准要求；技术人员辅导培训、专业注册考试等相关内容置于内网，以督促设计人员遵纪守法，积极上进，健康发展。

近年来，随着计算机网络应用的不断发展，不仅拓展了企业技术资料的开发利用范畴，而且实现了网络整编、检索利用等全方位的技术资料管理体系。我们的目标是“建立起一个内容丰富、容量巨大、查询方便、利用快捷、使用价值大的综合系统，成为公司工程设计工作者和生产经营人员取之不尽、用之不竭的资源知识仓库和信息共享的平台”。

3 注重人的信息管理，体现人文管理意识

恒泰建筑设计有限公司从成立以来至今，由于是私营企业，在职工作人员基本在30-40人之间波动，所以建立一个相对稳定的人事管理资料案宗比较困难。所以从2012年开始，公司与榆林市人才交流中心协商，将所有在职人员的个人资料案宗全部交接于榆林市人才交流中心集体存档管理，既方便个人专业技术职称的评定及晋级，又能使在职人员过上组织生活。但是，频繁的人员聘用和辞退，导致人员资料信息的疏漏已成困局。为了避免这一疏漏，公司组建了个人信息资料专柜，每人备有一个存有个人基本信息资料的备案盒，并配有内容较为详尽的“恒泰建筑设计有限公司人员基本情况统计表”，使公司对所聘用人员及辞退人员的基本信息一目了然，便于公司对人才的合理安排、调整及使用，这样既利于人的发展又能促使工作得到深化。

4 结语

自公司成立至今，我公司在技术资料管理工作中已做出了较大的努力，但仍然存在许多不足之处，还应多向兄弟单位学习、交流，进一步提高自身的设计资料管理水平；继续抓好设计资料的收集、整合、管理和使用，重点推进设计资料管理的创新工作，健全完善各项规章制度；发挥团队精神，留心、用心的去收集归纳整理各种有用的文件资料，把设计资料管理工作做到标准化、规范化、现代化！

数字技术与建筑美学 第6篇

建筑的数字化进程表现为数字技术对设计的引领, 包括引领设计工具, 引领设计理念和引领设计实践。其结果产生了新的数字化设计工具, 新的设计理念以及作为结果的新的建筑形态。由于新生事物的生命力和发展力具有极大的不确定性, 因此它们的出现在多数情况下受到人们的猜疑甚至反对。数字技术与建筑学的融合和发展也不例外, 尽管随着数字化程度的不断深入和人们认识程度的提高, 人们表现出更多的理解和支持, 但其发展前景仍然受到很大程度的质疑或漠视。

“创作工具与创作结果常是一体的两面, 藉由创作工具的操作过程, 就会得到类似的创作结果。”传统的设计工具和数字设计媒介有两点差异:⑴对于传统设计工具而言, 其表达的一般是设计者已经构思好的东西 (也许不是深思熟虑, 但也是初步构想) , 即先有构思想法, 再通过工具再现出来并进行深化和调整;而数字媒介除了具有传统工具的上述功能外 (甚至更强) , 还拥有另外一个重要的能力, 就是可以引领设计者, 即设计师可以观察计算机为我们创造的东西, 并进行判断和取舍数字媒介扮演了最初“构思”的角色。⑵相对于传统设计工具的简单操作而言, 数字媒介要求设计师对其组成的硬件尤其是软件有一个基本的认识和熟悉过程, 尽管对传统工具也需要专业训练才能掌握, 但对数字媒介的熟练操作似乎需要花费更多的精力。对于设计工具的数字化, 人们普遍持有矛盾的态度, 他们欢迎数字工具对设计中繁重的重复性工作的替代, 而在强调构思设计的部分又表现出过分的审慎和抵触 (一个主要原因是他们担心失去对设计的控制权) , 这也是尽管设计工具的数字化开始于智能化辅助设计, 但结果却是计算机辅助绘图获得繁荣的原因之一。

数字技术与建筑学的最初碰撞产生了超级工具这个闪亮的火花:首先, 作为数字技术对建筑学改造的最初成果, 表现在对传统绘图工具的替代, 侧重于解决繁重的重复性工作, 具体表现为:⑴传统绘图板的延续, 数字技术所扮演的仅仅是纯粹的绘图工具, 是对传统绘图工具的改造和替代;⑵释放, 即利用数字化绘图工具可以进行建筑形式、材料、色彩和结构等的综合研究, 来精确、微妙的验证、评价及润饰那些尚处在设计甚至是构思阶段的建筑, 这是传统工具无法做到的;其次, 随着数字技术的发展, 数字技术逐渐向偏重于构思设计的早期设计阶段渗透, 出现了传统设计工具和数字工具并存, 各自发挥其特点的新的应用方式, 并提出不同设计工具的运用最终会对建筑形体产生影响:⑴展现形体, 数字技术在辅助表达建筑形体方面提供了强大的功能;⑵优化功能, 由于计算机的参与使得建筑可以在功能角度获得优化并由此获得个性的形体;最后, 作为“对世界进行的非常真实并深具象征意义的重构的实际参与者”, 数字技术成为我们的合作者:⑴和机器一起工作, 在这种工作方式中, 设计工具和理念都被数字化, 甚至呈现出一种“由计算机引领设计过程的新方向”;⑵设计运算, 这是计算机应用的另一个主要方面, 即人工智能与建筑学的结合应用 (图1) 。

然而, 数字技术的潜力不止于此, 格雷戈林恩在《动态造型》一书中说过, 数字技术“对现代建筑理论和设计方法的挑战不是简单地使用计算机形成一系列新形象, 而是以一种更成熟完善的方式来理解这种工具的作用”。以工具为代表的技术从来就不是中性的, 它不仅影响作为其创造成果的客体, 同时还会影响创造和使用它的主体人。当然, 工具并不是唯一的原因, 周围环境因素的变化对主体人的作用更加无形、强烈而深刻。在这个数字时代, 这些作用的合力结果之一就是作为主体的人对于周围客体 (建筑仅仅是其中很小的一个部分) 认识的深化或变化。卡尔朱说过, “史无前例地, 我们正在进入一个完全人工制造的空间, 一个由工具理性之梦引导出的平行宇宙 (a parallel universe) 。我们已经到达地质时代的某个点上, 在这里我们不仅能随着宇宙自组织形成多样的存在形态而产生的物质宇宙的巨大增殖中搭上一个便车, 而至关重要的是, 我们将能介入、捕捉和打开在造物矩阵 (matrix) 内部结构中的普罗米休斯之火, 而这造物结构时至今日在很大程度上仍是晦暗不明的即使不是完全不可进入”。从这句话中我们可以体会到时代所赋予我们的和作为建筑师我们所应该回报时代的认识、把握“造物规律”的能力和创造、组织“存在形态”责任。实质是我们所熟悉和陌生的, 因为其结构“仍是晦暗不明的”;虚拟世界是对于现在陌生而在未来需要我们去探索和熟悉的, 就其最纯粹的形式而言, 它是来自现实的形而上的黑匣子内的有节奏的分泌物, 而计算就是这个黑匣子的机械机制的化身。

受数字技术影响较为明显以及和建筑师关系密切的一例就是人们对于世界复杂性的认识以及建筑师以自己特有的语言建筑对这种认识的响应。此时, 建筑空间已经突破传统意义的限制, 包含实质和虚拟两个层面的含义, 即建筑师面对的领域除了几千年来人们所熟悉的由原子搭建的实质空间, 还包括看得见却摸不到的以光速运动的比特所建构起来的虚拟空间, 一个纯粹的人工世界。在这里, 建筑师通过操作比特这种新型材料来进行更加自由的设计建造。卡尔朱说:“建筑将不再是简单地将两块砖放到一起的艺术如密斯凡德罗曾说的那样, 而成为将两个比特或量子比特安排在一起的艺术。”数字建构表达了一种对未来建筑发展趋势的探索, 一种以建筑来表现对世界的最新认识, 它需要设计者更实际和严肃的思考。

“技术发展与成熟对于建筑的影响不仅仅是解决形式问题的工具, 更是思考形式意义的主要线索” (图2) 。数字科技从第一代纯粹性的运算应用转变为网络时代的信息沟通, 从超级工具到设计观念与方法的本体, 显示出推翻近现代与古典传统空间观和实质形式的潜力。对于那些试图探究数字建筑可能的设计者而言, 摆脱以实质空间创造为中心的传统设计逻辑, 超越把数字当作纯粹工具的思考模式, 通过结合网络社会空间和网际空间混成的虚拟现实环境, 创造出不仅看得见, 摸得着的物质空间, 更包括那些不存在, 人们却将花更多时间来面对、使用的数字信息空间。由此, 数字化的影响从实质层面的工具进化上升到理论层面的设计探索, 而这种探索的终极目标之一就是返回到实践, 指导实践, 这是整个社会数字化进程在建筑领域的体现。“数字建筑是一种设计的切入点, 它是建立在一个设计资讯整合的环境上数字建筑以空间作为诠释的舞台, 结合了数字的概念、媒体与生活内容如果数字推动了技术、流程与观念的前进, 建筑则需整合创意、文化与营造产业”。

“数字设计的过程中有两个设计的层次:想与做, 或者是概念与实践”。在网际空间中的建构更多层面上是着重于想或这说是做“概念”, 而如何将这些想法、概念付诸实践, 或者说数字建构能对现实中的建筑产生怎样的影响却是建筑师更为关心的问题。格雷戈林恩曾说过, “数字形式就是技术。我们正在搞清楚软件的模拟功能。在任何其他工业中都可以找到数字形式:所有汽车看上去都和Taurus (福特轿车系列中的一种) 相类似。那种认为这类现象不会在建筑领域发生的想法是幼稚的。”实质空间中的数字建筑实践, 是基于建筑师在与数字技术的交互影响过程中所获取的工具支持、美学体验和认知经验的基础之上, 反映了建筑师对于新的思维认知领域的探索和实践。当块茎、滴状、柔顺、团块等并不具有美学倾向的词语在建筑评论中出现的频率越来越高时, 当人们发现比例、中心、边缘等词汇对诸如哥拉斯当代艺术馆、Fresh H2O水博物馆等建筑的描述如此乏力时, 人们应该体会到数字化在实质空间中的渗透和蔓延 (图3) 。它带给整个社会的变化是如此深刻和彻底, 尽管许多人仍旧在猜疑、犹豫、迷惑甚至反抗, 但建筑的数字化时代已经拉开了序幕。克里斯亚伯说, “最成功的当代建筑作品可能是这样一些作品:它们从传统中吸取和当代仍然相关的部分;同时, 通过类推过程, 根据现在的情况映射出未来的远景。”

历史告诉我们, 科学技术最终要和人们的生活相结合。19世纪末的现代工业技术革命推动了二十世纪现代主义的发展和盛行;同样, 二十世纪末以数字技术为标志的信息技术革命并不仅仅是创造出“超级工具”那么简单, 数字技术的发展必然会带来建筑界的变革。“让计算机来引导我们” (Let the computer lead) , 看看我们能创造出什么样的未来!

数字技术与建筑美学 第7篇

东南大学建筑学院数字技术教学与科研可追溯到20世纪80年代中期。1990年, 卫兆骥先生主持成立国家专业实验室, 时称C A A D实验室。实验室承担本科与研究生的计算机辅助建筑设计课程, 全面参与专业基础课教学。其后, 赵辰、张雷、吉国华、童滋雨等教授先后主持该实验室的管理工作。2000年, 基于C A A D国家专业实验室, 学院与联合国教科文组织在城市空间研究及历史遗产保护等方面合作, 由董卫、胡明星教授成立联合国教科文组织亚太地区技术网络服务的中国中心, 开展与城市空间研究及历史遗产保护有关的专项和综合性培训。

2005年, 笔者完成苏黎世瑞士联邦理工大学为期一年多的M A S学习, 其后数年一直参与该校C A A D研究所的博士后研究工作。在耳濡目染国外数字技术发展状况和严谨的技术研习之后, 笔者尝试将与之相关的教学手段移植到东南大学建筑设计课程中。经过十年的探索, 如今已初步形成融合国内现状与国外技术手段的教研模式, 已有100多名学生先后参与该教研探索。2010年, 学院更名C A A D实验室, 成立“建筑运算与应用实验室”, 2014年实验室升级为“建筑运算与应用研究所”。

二、“数字链”系统

“数字链”系统以程序、规则或公式模板为输入原料, 操控特定的建筑原型, 其结果保持与特定预设之间的逻辑关联。建筑设计通常被认为是艺术创造的“黑箱”过程, 人们不能从外部直接窥视其内部发展状态, 分析方法通常是从输入与输出两端揣测其内部结构与控制参数, 系统内外不仅存在着信息传递、交换, 还包含对信息的处理和控制等。

建筑学科基于“创造性”, 并在“模糊性”中得以充分体现, 而客观上对其中的创造性并没有明确的学科定义;计算机程序则只会按照设计者的代码顺序执行, 但借助相应的随机或半随机方法, 优化算法使程序输出沿着既定的规则演化, 机器便表现出设计师所期待的“设计能力”。在此过程中, 设计者通过特定的方法整合多学科思维模式, 如计算几何学、计算机科学、离散数学及图论、复杂适应系统等。作为一种非常规的设计方法, “数字链”设计系统不仅催生出与众不同、不可复制的个性化“黑箱”输出, 同时也代表了全新的设计变革。

信息科学可以将“数字链”系统演绎得新颖独特, 这不仅体现在最终成果的形态上, 其设计“黑箱”也被逐步细化和解析, 并通过计算机程序算法理性推导。“黑箱”输入规则的细微变化可以推演出千变万化的成果输出。“程序黑箱”融入理性解析、视觉审美及多样元素的互动与形变, 并通过计算机程序内部运行机制对阶段性结果反复推敲, “程序黑箱”解析“设计黑箱”必将大幅度降低传统手法在众多候选方案之间来回游弋的操作成本。

基于编程与算法探索, 近十年来, 东南大学建筑学院建筑运算与应用研究所的教学与研究主要在建筑生成设计、数控建造和互动设计这三个主要教研方向展开 (表1) , 着眼于应用计算机编程算法技术定义、协调或构建与城市设计、建筑设计、建筑建造相关的原型探索, 进而通过特定的算法技术展现、激发诸多设计潜能。

1.生成设计

在建筑设计构思阶段, 设计思路成熟之时, 建筑形象和空间关系已经基本分明、呼之欲出。相比之下, 建筑生成设计通常始于规则 (如算法、约束等) 的制定, 但根据规则而生成的结果则不可预料。建筑学如果要着手于程序算法对建筑世界的创造, 那么它的设计方法就需要和程序方法相结合。[1]

建筑生成设计技术运用程序算法系统定义生成、协调、构建建筑设计艺术, 模拟数学的、机械的、随机但自治的计算机程序流程。在某种程度上, 生成方法和其他设计方法具有一定的区别, 设计者必须借助生成系统辅助、激发其设计灵感, 生成系统被赋予挖掘设计师潜能的职责。一方面, 它可以展示规则、非规则、复杂事物的变化程度以及难以预见的行为模式, 而另一方面, 生成系统仍包含预先定义与生成成果间的因果关系。生成系统主体可以在运行中实现自我进化, 融入形式的视觉化过程以及各种元素的变形, 并应用反馈和生成进程实现创作过程, “自组织”行为趋向于系统中各个个体在不受外界因素“干涉”的情况下发现最佳解决方式。如图1, “i Q i”项目提取视线控制为设计的切入点, 通过规模不同的建筑体块及空间位置的博弈获得趋优的建筑布局。[2]生成技术的表现形式可以是表达复杂进程的图形、音乐, 甚至源自绘画的调色板等, 将该技术运用于建筑学可以扩展建筑学外延。

生成设计系统模型应用于建筑设计方法需要建筑师从另一个角度审视建筑设计相关元素, 从而将建筑师的思维主体转化为建筑要素的行为主体的建模过程, 将类型多样、数量巨大的建筑要素抽象为体现复杂系统特征的智能体集合, 各元素之间不断组合、分解、进化, 其“无意识”“自私”的行为体现系统群集行为特征, 建筑要素间相互作用表现出单个要素所不具备的总体特征, 且整体表现优于个体的简单叠加。图2“赋值际村”项目兼顾地块局部与全局控制, 经过系统进化获得众多规则控制下的总体布局与单体建筑。[3]

如今, 计算机生成系统可以创造出各具特色的产品, 这是一场新兴的技术革命, 其独具特色的系统方法已经成为环境、建筑、人工制品的“发生器”, 利用这种方法, 通过人工智能、人工生命系统以及高端科技, 我们能够体验大自然赋予的审美愉悦。生成设计方法是一种科学的艺术创作过程, 这种设计活动的目的不仅要获得一个结果输出, 更要形成一套可操作的程序系统。生成设计本身也具有强烈的人文特征, 其步骤均始于设计者科学的思维或假设, 并在设计之初便具有主观对未来的形象预设。对于建筑师、设计师、艺术家而言, 生成技术可以成为一种异常灵敏, 且有助于操控更具创造性的设计方法。生成技术是有计划的随机运作, 是确定性与非确定性、艺术与科学的统一, 通过理性设计原则推导感性设计成果。

2.数控建造

传统意义上的建筑设计遵循着“设计—图纸—加工建造”的基本流程, 不管是把设计作为认知核心, 还是片面追求加工工艺, 均无法使设计与建造相得益彰, 它们割裂了本该高度统一的操作流程。为了突破这样的操作模式, “数字链”系统把建筑设计与数控建造融合在严密的程序系统中, 因此加工建造中的约束与特性可以直接反映到建筑设计过程。换句话说, “数字链”系统的设计过程已经对加工、建造作全局优化, 数控技术可以模糊建筑构件的标准化概念, 并基于数控制造环节将其系统方法扩展至生成设计、施工及其管理等各专业终端。

现代设计与制造也已从产品形式的标准化转化为设计方法及数控制造模式化的探索, 并追求生产效率与成果多样化、个性化兼顾。尽管“数字链”输出结果表现多样、尺度各异, 但它们均基于相同的原理、方法, 以及类似的制造手段。随着相关学科研究的不断深入, “数字链”系统方法将紧跟它们的技术步伐。“数字链”系统以设计师为研究主体, 其系统方法旨在填补建筑设计、加工工艺及建筑建造之间的专业缝隙, 在集成的数字程序控制下, 整合逻辑算法、程序规则、建造及施工各阶段成果, 从时间、材料、生产及管理各层面优化资源, 实现成本与效益的最优组合。

“数字链”系统以程序编写及其数控制造 (建造) 代码生成为主线, 涉足设计、系统模型、计算机科学及数控制造理论方法, 通过制定程序运行算法规则生成设计结果。“数字链”系统的各个步骤不可分割、彼此关联, 通过设计手段和程序方法贯穿每个步骤, 其间会出现步骤之间的多次往复。涉及“数字链”系统的研究内容大致分为输入流、程序处理黑箱和输出流三部分 (图3) , 各部分均包含多个研究子项。根据具体项目的不同, 所有子项之间根据具体个案形成复杂的网络映射关系。[4]

“数字链”系统通常趋向于对各类建筑的原型提炼, 通过数字技术来分析其组织过程, 图4为部分“数字链”数控建造教学与实践项目。为了克服现有设计过程的缺点, “数字链”应建立在利益相关的人群以及因共同建设目标所形成的统一的数据模型之上。同时, 与建筑相关的诸多因子需要建成彼此共识的“数字链”, “数字链”出现在建筑设计、建造以及过程管理的诸多方面。

3.互动设计

互动设计技术随着计算机编程、微电子控制技术及各类输入、输出终端的发展逐步融入不同科研领域, 现有基于微处理器的电子积木已包括了声、光、热等各种输入和输出终端, 但基于互动技术的动态建筑设计始终离不开建筑设计本身所具备的基本特征, 并满足特定的建造目的, 以及人们对环境角色、使用功能和视觉感受的要求。在寻求互动建筑设计特定物理计算技术要求时, 设计者往往离不开电子制作以人为主、机械为辅的自主开发过程, 这包含使用电子元器件等原材料并以电子电路为核心, 针对特定建筑功能的自主终端开发, 进而在技术可行的条件下形成满足审美及特定建筑空间创作的预设方案。

互动技术可应用于建筑室内外空间的各种人性化创作及建筑节能控制的优化。物理计算技术与人类思维相仿, 计算机数控技术、机器人科学便是物理计算技术的典型实例。如今, 各种简单易用的I/O电路板开放式硬件平台, 以及基于Java (或Processing) 开发环境的控制器使非专业人士不必过分关注基础电路原理, 而只需考虑实际功能需要便可以设计出异常复杂、独立运行并具备一定互动功能的物理计算电子作品, 实现功能与程序逻辑的彼此沟通, 如Matrix互动墙, 就是2010年完成的互动设计项目之一 (图5) 。

生成系统通常应用于对虚拟世界的基于智能体运行预设规则的“自下而上” (b o t t o m-u p) 的思维或操作方法, 具有显著的“自治”特征;基于物理计算技术的互动设计则可以将这种系统方法拓展到现实物理世界。在我国乃至全球, “动态建筑”研究尚处于建筑产业中针对互动构筑物探索的“启蒙期”。“动态建筑”作为一个浑然天成的“自治”系统, 在输入、输出端具有规则控制和自治特征的开放系统下, 将物理计算的底层技术转化为表象的建筑形式互动和内在的空间环境探测 (输入) 与优化 (输出) 的系统互动, 建筑犹如一个可以感知外部刺激并根据不同刺激改变自身属性的巨型机器人, 这种动态变化将极大程度地改善建筑空间的人性化需求。互动技术赋予建筑学令世人瞩目独特视角, 并逐步改变建筑主体内外空间的各种属性, 同时也迫使人们对生活方式、思维模式、价值观念和审美情趣进一步思考。

三、技术展望

建筑学科错过了工业化、信息化给本学科可能带来的更积极的意义, 我们绝不能错过网络、数字时代的提升机会。从历史角度看, 建筑学经历了从文艺复兴前学科大融合到其后的学科独立, 而今亟需与其他相关学科嫁接, 以全新而专业的视角去解读与建筑学相关的其他学科, 建筑生成设计、“数字链”建造、互动设计便是其中最具价值且需要深入探索的跨学科研究领域。

科学革命通常发生于传统与革新两种思维并存的时期, 建筑生成设计呼吁思维定势的转换。“思维转变”与科学进步紧密相关, 并影响于集体性的认知。新的理论和模型需要运用崭新的方法来理解传统的观念, 并赋予新的学科内涵。

参考文献

[1]李飚.建筑生成设计—基于复杂系统的建筑设计计算机生成方法研究[M].南京:东南大学出版社, 2012.

[2]LI Biao, LI Rong.Searching Generative Methods Based on Building Environments[C/OL]//CAADRIA2011:Proceedings of the 16th International Conference on Computer-Aided Architectural Design Research in Asia, The University of Newcastle, Australia, April 27-29, 2011:Circuit Bending, Breaking and Mending[2015-07-15].http://cumincad.scix.net/cgi-bin/works/Show?caadria2011_012.

[3]李飚, 郭梓峰, 季云竹.生成设计思维模型与实现—以“赋值际村”为例[J].建筑学报, 2015 (5) :94-98.

刍议建筑工程测量中数字测量技术 第8篇

建筑工程测量其主要的任务就是对建筑物实施轴线放样、标高确定以及建筑物沉降量、垂直度的观测。建筑工程测量数据其精确度对于保障工程施工质量有着非常重要的意义, 在整个施工过程中发挥着不可替代的重要作用[1]。随着我国社会经济的不断发展, 在很大程度上促进了测量技术的发展, 不管是在提升我国建筑工程施工质量方面, 还是在减小一线施工工人劳动强度方面, 数字化测量技术都在其中奠定了技术基础[2]。测量技术的快速发展在很大程度上得益于计算机科学技术的迅速发展, 如GIS、GPS等数字测量技术的问世, 在实际工程应用中获得了非常良好的效果[3]。

1 建筑工程测量中数字技术的应用现状

由于购买仪器资金以及施工技术水平等多方面因素的限制, 现阶段我国数字测量技术的实际应用还不是非常广泛, 主要应用于一些国家重点建筑当中。充分了解并掌握数字测量技术现阶段的发展现状及其在施工工程中具体的应用效果对于扩大数字化测量技术的应用范围具有重要的现实意义。数字测量技术在我国的起步相对比较晚。但近年来我国建筑事业得到了快速发展, 这位数字测量技术的广泛应用提供了有利契机, 在建筑工程测量中应用数字技术可以在很大程度上减小施工人员的劳动强度, 使得施工效率大大提升, 同时测量数据的准确性也大幅度提升。数字测量技术主要依托于计算机, 这使得测量数据处理速度得到显著提升, 这必然是未来测量事业发展的大趋势。

施工图纸是进行建筑施工的基础, 其重要性是不言而喻的, 在施工过程中只有按照图纸上标记的数据单位来进行施工才能够确保后期建筑施工精度, 在施工前期就发生数据测量上的误差, 必然会影响到整体建筑施工质量, 并且这些前期出现的错误在正式开始施工之后就很难进行改正, 所以会对建筑质量、工程进程以及经济收益等都造成较大影响。总而言之, 建筑工程测量精度对于建筑施工有着非常重要的影响, 而数字测量技术的使用可以显著提升测量精度, 进而提升建筑工程的施工质量。

2 工程测量对于确保施工质量的重要作用

在建筑工程施工作业过程中, 测量工作是其首要环节, 也是最为重要的环节。首先根据施工图纸在施工现场对施工建筑进行精确定位、放样以及高程控制, 这是下一步施工的重要基准。在我国经常发生由于测量放线错误导致建筑施工与设计图纸之间存在差异的问题, 一旦出现这种问题之后在后期就很难进行调整, 所以在完成测量放线之后必须要对定位轴线以及高层进行仔细复核, 防止导致不可挽回的经济损失。对于主体施工阶段而言, 其主要的测量内容有:垂直度的控制、墙柱平面放线以及确定楼板模板标高等。墙柱平面放线的精度对于整个建筑物的垂直度、楼板施工以及钢筋的绑扎都有着直接影响, 在进行施工时应该针对一些细小的偏差做出慢慢调整, 防止细小误差慢慢累积引起大问题。标高测量控制的目的在于为楼板模板提供精准的基准点, 确保楼板混凝土施工平整度。标高以及定位轴线是建筑施工的重要依据, 引起, 相关数据信息的准确性是确保建筑整体质量的重要前提, 综上所述, 测量工作对于确保建筑整体施工质量有着非常重要的意义。

3 在建筑测量工程中数字测量技术的应用

在建筑测量工程中, 传统的测量方法就是利用机械以及光学技术来进行测量, 而所谓数字化测量指的就是在传统技术的基础之上加入微电子技术, 该项技术的加入在很大程度上提升了现代化测量技术的智能化水平, 这是未来测量技术发展的必然趋势。只需要对数字化测量设备及其对应的系统进行合理设定便能够完成建筑工程施工测量任务, 数字测量测量技术的应用使得测量程序得到大大简化, 不但降低了由于仪器自身重量问题对测量数据精度的影响, 同时还使得测量工作更加标准化、规范化, 省去了测量数据信息繁琐的处理工作, 使得传输智能化得以实现, 建筑测量工程中数字测量技术其优势得到重要体现。对于数字测量技术而言, 可以按照任务的不同而选择不同的设备, 或者设定不同的程序, 使得相同设备能够处理多种不同任务。传统测量设备的缺点在数字测量技术面前都消失了, 实现了测量设备的一体化和便携化, 对于确保建筑测量工程的顺利完成有着重要作用。

3.1 建筑工程中数字测量技术分析

(1) 数字化测量技术在建筑工程测量定位中的应用。对于建筑施工而言, 建筑工程定位测量是其中非常重要的环节, 定位的精准度对于后续道路管网施工有着最直接的影响, 精度高的定位是后续施工顺利进行的前提条件。定位轴线如果不准确便会影响住宅最终建筑面积, 那么最终在建筑竣工验收的时候就会出现较大问题。数字测量技术中经常利用GPS三维坐标技术来尽心定位测量, 该技术可以全天候且连续的进行高精度工作, 通过卫星来来接受高效、实时且精准的测量数据, 从而确保了建筑后续工作能够得以顺利进行, 防止出现上述问题。

下面简单介绍GPS在施工中的具体应用。GPS全球定位系统主要通过空间卫星群以及地面监控系统构成, 选点GPS测量测站点之间没有特别的要求, 不一定要通视, 点位选择较为便捷, 图形结构也非常灵活。但是考虑GPS测量的特殊性, 其关系到后续的测量, 所以选点的时候必须要非常慎重:每点最好与另外一点通视, 这在后续测量工作将会用到;点周围高度角15°以上不应该存在障碍物, 防止信号被吸收或者遮挡;点位必须要远离高压电线、大功率无线电发射源等, 防止信号遭到电磁场的干扰;点位应选在交通方便、视野开阔、易于保存、有利扩展的地方, 方便观测使用;完成选点工作之后, 根据有关要求埋设标石, 同时做好填写点标记工作。观测的时候按照GPS作业调度表中的具体安排来实施观测, 采取静态相对定位, 时段长度45min, 卫星高度角15°, 采样间隔10s。同时在3个点上面安装3台接收机天线 (整平、对中、定向) , 测量气象数据, 量取天线高, 开机观察, 当所有指标全部满足相关要求之后, 根据接收机的提示将有关数据输入进去, 接收机会进行自动记录, 观测者只需要对测量结果做好记录即可。

(2) 建筑工程测绘中数字测量技术的应用。由于数字测量技术具有非常大的优势, 这使得其在在建筑工程测绘领域获得了较为广泛应用。在建筑工程测绘中利用数字测量技术可以大幅度减小建筑工程测绘工作强度、提升测绘工作效率和质量。利用电子经纬仪、自动跟踪全站仪、全站仪等数字测量设备可以进行实时动态的定位, 完成数据采集、编辑、处理以及自动绘图等多个环节的工作, 使得测绘工作效率得到有效提升。另外, 自动化、数字化的提升也为提升测绘工作的准确度、确保建筑工程施工效率和质量打下了坚实的基础。

(3) 建筑变形监测中数字测量技术的应用。数字成像测量技术最开始是在矿山测量等领域得到应用, 随着时代发展该项技术慢慢完善, 使其逐渐应用于在建筑工程变形监测当中。利用计算机系统来提取被测二维影像数据信息, 同时对建筑物的变形参数进行实时分析, 在此基础上可以快速的对建筑水平位移、工程沉降以及倾斜等实施客观评估。建筑物变形监测中数字成像测量技术的应用在很大程度上提升了建筑变形监测的工作的准确性和效率, 确保了建筑工程安全。

3.2 建筑工程测量中数字测量技术应用展望

随伴随数字化测量技术水平的逐渐提升, 其在建筑工程测量中的应用也在慢慢扩大, 再加上测量人员对于数字化测量技术的认同, 建筑工程测量中数字化测量技术还有非常广阔的发展空间。就目前的情况而言, 数字测量技术已然成为现代工程施工单位以及测量单位的重要测量技术和方式。数字测量技术其具备独特的特点和优势, 这为数字测量技术的应用和推广打下了优良的市场口碑。人们已经意识到, 未来建筑工程测量中数字测量技术是其中最为关键和重要的技术方式, 必将大幅度推进建筑工程测量工作进步, 确保建筑工程的施工质量。

4 结束语

从上文的分析中可以看出, 建筑工程测量工作中数字测量技术已经获得了较多的应用, 该技术的成功应用获得了测量单位、施工单位以及一线测量人员的广泛好评。由于该项技术具备高效性、便捷性以及高准确性等多种优点, 未来数字测量技术必然会在建筑工程测量中发挥更加重要的作用, 是未来建筑工程测量技术发展的必然方向。但是需要说明的是, 数字测量技术对于操作人员的要求非常高, 因此, 相关操作人员必须要不断提升自身综合素质, 只有这样才可以不断扩大数字测量技术的应用。

参考文献

[1]龚逸.数字测量技术在建筑工程测量中的应用[J].数字技术与应用, 2011 (2) :60~61.

[2]王培.浅谈建筑工程测量中数字化测绘技术的应用[J].科技致富向导, 2013 (29) :254.

有关数字技术对建筑设计的影响探讨 第9篇

一、数字技术对建筑设计方法和程序的影响

以数字化生成方法为例来研究数字技术对于建筑设计方法和程序的影响, 可以将其描述成以下状态:原始分析——程序编写——随机生成——交互引导——最终定型。

1.1、原始分析

建筑设计日趋复杂, 想要更好的呈现这种复杂状态就要运用更多的恰当的工具来进行设计。计算机和数字技术虽然只是作为一种工具和技术提供相应的手段来帮助建筑设计者, 但无法否认的是数字技术的发展使得建筑设计者可以更为有效集中精力于关键性的创造性设计工作。随着数字技术的发展, 专业软件的操作也更加简单便捷, 与此同时设计建筑物将更加复杂繁琐。操作工具的省级和建筑师关注的原始分析的内容从设计目的物本身转向生成的关系, 使得设计者可以通过建立设计数学模型来进行关系分析, 通过生成机制进行控制和呈现。

1.2、程序编写

程序编写是一个繁琐严谨的数学过程, 是严格的算法关系运算。目前通常认为当前的运算关系无法准确表达建筑原始条件分析和建筑设计目的物之间的联系, 还会如传统的设计过程中一样省略或者简化许多信息。这是因为这些用于算法的数学通常来源于数字公式、物理定理、函数或者其他对某些非建筑的图形或者现象的数学分析, 和建筑设计相对距离较远。随着人们的深入研究, 未来的运算方法会逐渐适应建筑设计, 其表达将更为贴切合理更加具有多样性。

1.3、随机生成

计算机根据程序算法设定的逻辑进行随机生成, 形成目的物形态或是部分形态。随机生成表达了程序设定的逻辑特征是原始分析和程序编写的必然结果, 克服了传统设计中某些时候的设计随意性。随机生成的建筑形态, 无论其多么复杂, 其本质都是精确定位的数字模型。从设计过程到建造过程, 实现全程的数字化过程已经成为了现实, 而不是仅仅存在于想象中。随机生成摆脱了传统的单一线性的设计程序, 调整相应的参数可以生成大量的不同类型的方案形态从中选取最佳的方案, 并且每个方案都可以非常快速便捷的进行返回式修改和调整。信息时代建筑空间形态的生成, 由于数字技术已经开始由传统的空间塑造转变成空间诱导的方法。利用计算机技术, 将设计师对于建筑空间的想象转化成人们可以感知的建筑空间, 并为之赋予设计者的创新理念, 更加具有人性化。

1.4、交互引导

交互引导主要为两个方面, 分别为人机交互和人工引导。其中人机交互是说在随机生成之后, 人和计算机之间会产生相互交互的循环过程, 通过调整修改参数, 使得设计进行深化完善最终定型。两者的区别在于人工引导中, 人处于引导的主动位置, 通过人为的最终决定才能得出恰当的定型设计。交互引导的过程中需要注意计算机的智能化问题, 引进专家系统对初步的设计进行分析和评价。例如日照分析、环境评价、建筑数据表格话的提供、经性评价等等。在精确定位的数字模型出现的情况下, 专家系统才可以在早期介入并自动形成或者通过人工来提取数据进行分析评价。值得注意的是, 这一点在以草图或者模拟的实物模型为主的传统设计前期阶段是无法实现的。

1.5、最终定型

在完成原始分析、程序编写、随机生成和交互引导四个阶段后, 在循环调整和修改参数的过程中, 并在介入专家系统进行分析评价机制的控制下, 建筑设计空间形态才可以最终定型并且输出精确的数字模型。通常情况下, 这种机制主要研究大的建筑系统结构和构成以及体量形态的关系。

二、对建筑设计思维方式的影响

计算机及数字技术作为中性的工具体系, 已经开始深刻影响到人们生活的各个方面, 深入影响到建筑学专业和建筑设计思维的各个方面。计算机及数字技术的数据精确分析性和三维立体化特征最大限度的弥补了传统草图思维的局限性和不足之处。整体集成的建筑数字信息模型不会出现设计信息丢失或者简化问题, 也不会出现如交叉、打架等设计纰漏。完全解决了传统草图思维上的图示符号表达的精准性不足的问题。我们的建筑设计思维方式由于数字技术的发展和推动, 很有可能从传统的二维图示的方式转变成三维或者多维的数字设计思维方式, 未来人们在探讨建筑设计时, 会想到整合的数字化三维虚拟环境。数字技术对建筑设计思维方式的影响时巨大的, 它从传统的设计方法和草图思维开始, 经过不断的延边, 在数字化技术的推动下, 形成了崭新的数字化思维方式。传统草图思维中特有的模糊性带来的创造性在数字化的思维方式中, 由于计算机工具的辅助作用, 呈现出更为开阔的创造前景。

三、总结语

从数字化设计到数字化建造的过程中, 漫长而复杂, 但是当它被广泛的应用于建筑学范畴内时, 建筑设计就向前发展了一大步。数字技术作为一种不同学科可以共同使用的工具, 其共同特点可以在学科交叉中得到最为广泛的应用, 但其可以在未来得到更加广泛的应用。在电脑的特性和建筑学之间建立新的连接, 将会是未来的数字建筑行业发展的新趋势。

参考文献

[1]叶飞.数字技术对建筑设计影响初探[D].西安建筑科技大学, 2009.

[2]汤晋.数字&建筑[D].合肥工业大学, 2002.

[3]徐卫国, 罗丹, 叶扬, 路培, 刘洁.“数字渗透”与“参数化主义”——关于“数字技术与建筑设计”的访谈与对话录[J].世界建筑, 2013, 09:17-35.

数字技术与建筑美学 第10篇

【关键词】建筑工程；工程测量；数字化测绘；应用

传统建筑工程测量技术的服务领域主要包括水利、交通以及建筑等领域，随着近年来，计算机、网络技术以及测量仪器的智能化的发展，促使数字化测绘技术的发展相对广泛，工程测量服务领域的延伸随着全球定位系统、地理信息系统、摄影测量、遥感、数字化测绘以及地面测量等先进技术的发展得到改善。

1.建筑工程测量中数字化测绘技术的必要性

作为一种全解析机助成图的方法，数字化测图技术与传统的测图技术相比，具有明显的优势及发展前景，在地形测绘发展中发挥着技术作用。数字地形图能够将外业测量的高精度得到尽可能的体现，体现出仪器更新发展、精度提升、高科技进步的价值等得到尽可能展现。其应用不仅能满足现阶段科技发展的需求，还能与现代社会科学管理的需要得到适应。例如：工程测量、房产测量、地籍测量管网测量等。不仅对精度提升得到保证，而且对数字化信息的发展得到满足。确保与各专业管理信息系统的发展相适应。

2.数字化测绘技术的特点

2.1较高的自动化程度

数字化测图的过程中，是通过计算机软件的自动处理，对精确、美观、规范的数字地形图进行自动绘出。其次，数字测图过程中具有较小的出错概率，能自动对坐标、方位、距离、面积等进行自动获取。

2.2较高的测图进度

数字测图技术的应用，在距离处于300m以内时，地点车测定误差通常大约是±2mm，地形点测定的高差大约为4～18mm。作为电子数据的格式，测量数据能够在自动传输、记录、存储、处理以及成图等过程中，达到原始数据的精度不会有损失出现。不会有传统测图中存在的视距差、方向误差、展点误差等发生。对外业测量的高精度进行更好的反应，并对高精度的测量成果进行获取。

2.3丰富的图形属性信息

在采用数字化测图技术的过程中，不仅应对地形点的位置进行测定，还应对所测点的属性进行掌握。在施工现场应对该测点的编码及连接信息得到有效掌握，在对成图进行显示的过程中，通过对测图系统中的图式符号库的利用进行作业。只有对编码得到掌握，才能从图式符号库中对该编码相对应的图式符号成图进行调出。所以，在采用数字化进行测图的过程中，对于所采集的图形信息主要包括点的定位信息、连接信息以及属性信息。

2.4方便的图形编辑

数字化测图成果的存放是分层进行的，不会有图面负载量的限制出现，对后期成果的加工利用提供便利。地面数字测图的应用，能够将大比例尺白纸测图连续更新、房屋的实地改建扩建、地籍或房产的变更时，只需对相关信息进行输入，通过数据处理，促使更改及修改得到完成，对图面整体的可靠性以及现实性得到保持。

3.建筑工程测量中数字化测绘技术的应用

3.1数字测图的主要内容

3.1.1原土的数字化

若某地区要对数字化地形图进行应用时，受到经费或时间等因素的制约，该方法的应用最为合适。能够将现有的地形图得到充分利用，只需要计算机、数字化仪、扫描仪、绘图仪以及数字化软件即可进行作业。促使在短时间内对数字化成果进行获取。其工作方法主要包括以下两种：手扶跟踪数字化以及扫描矢量化。相比而言，扫描矢量化具有较高的进度以及效率。在对该方法进行应用的过程中，原图精度对所获取的数字地图的精度造成影响，通过在数字化过程中形成的误差相结合，导致与原图相比，进度差相对较低。其次，该方法只是在白纸成图的过程中，对地表上存在的地物及地貌存在不好的现时性。因此，该方法并不能作为一种长久之计，往往能够发挥应急效果。为了使该方法获取的素质地图进行充分利用，应通过修测、补测的方法进行处理，对一部分地物点的精确坐标进行实测，再应用这些坐标对原来的坐标进行替代，经过合理的调整，促使原图的精度得到提升。随着地图的进一步更新以及实测坐标的提升，从而促使地图的进度得到提高。

3.1.2地面数字化测图

对于未能达到要求的大比例尺地图的地区进行测图时，应运用地面数字测图法进行施工。在测绘中该方法也被称之为是一体化数字测图，是现阶段我国测绘单位中应用相对广泛的数字测图方式。该方法的应用，促使得出的素质地图具有较高的精度，通过对有效的措施进行应用，促使临近控制点的精度保持在5cm以内得以实现。

3.2在原图处理过程中数字化技术的应用

3.2.1原图数字化处理

在对各种GIS系统法进行建立的过程中，应对原图进行数字化的处理，若原始地图的现势性、进度以及比例尺都能达到相关要求，应运用数字化仪进行数字化处理作业。现阶段的数字化处理方法主要有三种：手扶跟踪数字化、扫描矢量化以及GPS数据输入。手扶跟踪数字化方法所使用的仪器主要是计算机、数字化仪和相关软件，是最早使用的一种数字化输入方法，其存在较慢的输入速度，以及较大的劳动强度。而扫描矢量化方法所运用的仪器主要是扫描仪，对扫描图像进行输入，其次经过矢量跟踪，从而对实体空间的位置进行确定。

该测量方法的应用能够不对各级控制点进行布设，应按照一定数量的基准控制点，即可对图根控制点、地形点、界址点、地物点等坐标进行高精度且跨度的测定。测图软件的应用能够在野外进行一次对电子地图的生成。其次，运用现有的数据成果，能够快速的实施施工放样作业。在实际工程测量中，应用相对较多的则是数字扫描矢量化软件，与大比例尺地形图相结合，促使对多边形的信息进行自动提取，在对地图进行数字化处理的过程中促使其具有高线、保证及便捷的效果。

3.2.2数字化原图的作业工序

于MAPCAD软件扫描矢量化输人方法具有编辑便捷、清晰图像以及转换方便等优势，通常情况下，其外设进度都能达到相关要求。因此，对地形图的精度进行确定时，主要是由人工跟踪精度以及输出设备进度所确定。而作业人员的工作程序熟练掌握及工作态度的完善是对人工跟踪精度造成影响的关键。因此，应加大对施工作业人员的基本技能的配需。要求工作人员在作业的过程中应严格按照矢量化方案进行作业。与国家现阶段的数字化测图规范所规定的数字化进度及质量相比，具有较高的图件的进度及质量。在实际的工程测量过程中，要对地形图外业测点、数字化图缩放相结合、划分符号图层的子图、设计线型符号库等工作进行做好，在对工程进度进行满足的同时，促使项目经费得到节约。促使设计出的素质地图实现简单易用、整洁美观、使用便捷等效果。

4.结语

数字技术与建筑美学 第11篇

近年来, 高速发展的数字技术逐渐渗透到人类社会的各个方面, 也波及了传统的建筑领域。数字技术不仅为建筑设计提供了全新的工作媒介, 提高了工作效率, 还通过运用新的表达媒介, 使建筑三维虚拟表现成为可能, 弥补了观者无法感受建筑内部空间的不足。

三维虚拟表现是在完成空间方案设计后的一种效果表现, 它综合了模拟空间的造型、色彩、材质、灯光等在空间中的视觉效果。通过建筑的三维虚拟表现对建筑进行全方位的观察, 并可自由控制游览路线, 在此过程中获得强力的感官冲击。

目前较流行的三维模型制作表现的数字技术软件有Auto CAD、Sketch Up、Photoshop、After Effect、Premier、Fraps、3D Max、Rhino、Lumion以及相关插件Vray等。其中Lumion于2010年11月首次发布, 设计师对其较为陌生, 正处于逐渐被推广使用阶段。本文根据制作历史建筑三维模型及漫游视频的经历, 探讨所涉及的数字技术及其在建筑三维虚拟表现中的应用 (包括技术路线、流程等) 以及应用体会等问题, 并总结出一套简单、高效、实用的运用数字技术的方法模拟建模和视频处理工作流程。

对数字技术的认识

Auto CAD

Auto CAD, 即Computer Aided Design, 是一款应用广泛的计算机辅助设计软件, 在建筑方面主要用于二维制图。CAD在建筑模型制作过程中由于其完善的图形绘制、编辑功能而被用于绘制精准的建筑二维图形。使用者根据确定的数据, 可在较短时间内绘制出线稿, 且能批量复制, 节省绘图时间。CAD可以将平面图形导出至Sketch Up, 3D Max等软件中, 进一步建立三维模型。

Adobe Photoshop (PS)

PS是一款图像处理及图形制作软件, 在建筑模型制作方面主要用于处理贴图图像。PS强大的图像处理功能如图像编辑、合成、特效制作等, 可将图像处理得更加完美, 满足使用者的视觉需求。

Sketch Up

Sketch Up是Google旗下一款三维模型设计制作软件, 用以表达设计制作者的思想并将其立体化呈现。在建筑模型制作方面主要应用于建立确定数据的建筑模型。使用者可以根据数据确定模型的平面, 进而通过推拉等操作形成体块, 体块之间相互组合形成需要建立的模型, 整个操作过程直观简明。

3D Max

3D Max是一款三维模型制作与渲染软件。制作建筑模型时, 3D Max主要用于建模、材质附加与模型渲染三方面。建模的方法为Grid网格建模, 这为使用者提供了三维的建模环境, 更精确地展示建模细节。材质编辑器可令附与材质后的模型表现出更真实的效果。同时, 3D Max自带储备详尽材质库, 以满足各类渲染效果。

Lumion

Lumion是一款3D动画制作软件, 在建筑方面的应用是创建由Sketch Up、3D Max等软件导入的建筑模型的场景, 并制作动画。Lumion可对已有建筑模型进行材质的渲染或二次附加, 也可从内容库中选取植物、家具、人物等添加在模型中, 使场景更丰富。相较于其他动画制作软件, Lumion自带的景观、地形、场景效果等更加逼真。同时Lumion的动画制作过程也更为简单, 在建成的场景中设置镜头路径, 计算机便将自动完成动画渲染, 让使用者感觉更加直观且更具感染力。

Fraps

Fraps是一款视频捕捉软件, 在建筑方面的应用在于为不具有创建动画的软件进行动画录制。Fraps操作简单, 且录制的视频质量高, 只要打开软件便可捕捉运行程序中的所有图像。例如可以在Google Earth中录制建筑物的区位和环境分析等, 为建筑视频的制作提供了丰富素材。

Adobe premiere/After Effects (AE)

Premiere是一款视频编辑软件, 在建筑方面的应用主要为编辑完善建筑动画。Premiere拥有素材编辑、输出、DVD刻录等功能, 可对已有的动画素材进行剪辑、添加效果、添加音乐等, 使整个视频更连贯完整。AE则是Premiere的兄弟软件, 除了具有Premiere的视频编辑功能外, 还有着更为复杂的动态图形设计功能, 是一款专业高端的视频设计软件。

数字技术的应用

利用数字技术软件创建历史建筑三维模型, 进而制成由外部到内部的漫游视频, 主要包括数据采集、处理, 创建三维模型, 以及三维模型的可视化等过程。主要技术路线如下。

流程

资料收集和提取数据

该阶段是整个虚拟现实数字技术中最重要的环节之一, 资料收集的完整性对下述各环节的有效实施产生直接影响。需收集的数据包括建筑模型的长、宽、高等尺寸, 建筑后期所需贴图的图像, 贴图纹理的参数, 建筑所在区域的气候、地理位置, 基地环境等。

建筑长、宽、高可通过查阅相关建筑介绍, 收集相关图纸获得。建筑所在区域气候及地理位置数据, 可通过浏览相关国家的气象部门网站或者运用相关专业软件模拟得出。而建筑基地环境则可通过商业地图软件查获相关的卫星图片。

形成建筑底图dwg数据

运用Auto CAD软件, 通过高分辨率的平面图像, 描绘出所需的建筑模型及周围场景的底图, 把模糊的光栅图像数据转化为精确的矢量图像数据, 然后分层保存建筑部分与基地周围场景部分。在分层过程中, 一定要理清条理, 明确分层内容, 避免出现项目推进到一半回头重新分层的情况。

建筑物底图数据

把步骤2.2.2中保存的基地底图中建筑部分的图像导入到三维建模软件Sketch Up或3D Max中, 使之形成可用的三维模型底图。同样把场地部分的图像导入到三维建模软件中, 另形成一份供场地建模使用的底图。这一过程中需注意能简化的边、线一定要尽可能简化。导入的底图文件单位一定要与使用的三维建模软件相统一。导入时如果是多边形建模软件, 一定要注意用适当的分段分面数, 以减少接下来作图中可能遇到的不必要的麻烦。

建筑物闭合底面

把导入的建筑底图矢量文件成组, 进入组中修整线头, 得到一套完整的、各区域闭合的建筑底图。然后缝合底面, 使建筑底图成面, 并检查各部分未成面的区域, 使之完全缝合成面并成组。同样把导入的场地底图矢量文件封面、成组。

建筑物裸模型

建模过程以应用Sketch Up为例。

进入底面文件组中, 把相应各部分建筑模型与相关图片资料作对照, 从二维平面生成完整的三维建筑轮廓, 然后对照细部, 细化各部分模型并成组。在修改中每一物件都要成组, 以便于修改、简化。另外生成组件在修改等工作中也会很有帮助, 如要建一排柱子, 可把一个柱子成组之后进行复制, 而当需要修改这些柱子时, 只需对其中一个柱子进行修改, 就可获得全部柱子均被修改的结果。对于一些特别精细的地方 (例如浮雕, 复杂线脚装饰等) , 先统一做成面域留待后期处理时进行修改。期间赋予各面域简单的材质贴图, 利于直观、快速建模, 以及后期赋予高级材质时区分模型各部分。最后把模型导出相应的3ds文件以及skp文件与3D Max, Lumion衔接, 渲染模型。在导出过程中, 调出样式菜单, 在纯色模式下显示模型, 检查模型的各个面, 确保模型向外的面都为正面, 以避免导至其他软件中出现破面、漏面等情况。

赋予模型材质并渲染的过程, 可使用以下方法, 一套是基于Lumion软件为核心的方法, 另一套主要使用的软件则是3D Max。本文以操作更为简易的Lumion来进行阐述。

建筑物模型

为使模型看起来更加生动, 需赋予模型贴图。墙体纹理图片的制作需在Photoshop中完成。利用相关模型的立面图片, 加入纹理并赋予其光泽、凹凸等效果, 使纹理贴图更加接近于真实质感。纹理贴图调整成尺寸为512*512分辨率的图片, 这可使图片适应模型“面”的同时, 在空间占用、复杂程度上取得平衡。对于一些浮雕效果和一些复杂的线脚、装饰等, 可不必为这些效果单独建模、渲染, 因为这样既占用模型空间又浪费时间。可获得这些装饰、浮雕的图像于Photoshop中处理成有凹凸感的贴图, 然后贴到相应的面域上。对于玻璃、金属等材质, 需要找好相应的材质的底色, 然后给图片定好一个适中的尺寸即可。

把模型导入Lumion, 打开材质编辑器, 把在Photoshop中制作好的纹理贴图导入Lumion中, 调整好地面的粗糙感、玻璃的透光和反射率、颜色等各种纹理参数, 并置换对应的贴图, 对照模型上材质显现的效果进行随时调整。

创建建筑场景

三维虚拟表现是真实的建筑与周围环境、场景的再现, 所以还需要构筑出建筑周围的场景模型。

在Lumion中, 根据收集到的周围场景信息, 通过地形创建工具建立起相应的高差等地形条件, 并回到Sketch Up中把需要的粗略场景信息创建出来, 导入到Lumion中。通过外部组件插入人、物件、树木等, 丰富场景。并在Lumion中调整好太阳的高度角、不同的气候特点、一天中的显现时间等场景气候参数。

动画录制渲染

在Lumion中, 调出视频录制管理器, 在当前场景中开始设置视频录制片段, 通过调整镜头的远近、方向来确定视角, 捕捉视频, 并利用控制人物行走路线、鸟儿飞翔路线、叫声等, 来丰富视频场景。根据计划中的视频片段录制每段视频, 在录制完成后, 通过自由的剪辑器进行初步的剪辑, 特效处理, 并利用照明、效果处理等修改器, 进行照明修改、气候场景的改进。

在动画录制渲染中, 也可运用Fraps配合建模软件, 省去渲染所需的大量时间及精力, 同样可以取得不错的效果。在Sketch Up模型建出以后, 赋予相应的材质, 设定镜头, 在Sketch Up中直接导出视频。然后在场景的制作上, 运用Fraps抓取商业地图软件的动态三维场景, 制作成视频。把模型视频与场景视频合并, 待后期动画处理。

后期动画处理

把渲染好的视频导入视频处理软件Premiere, 把视频放入视频轨道, 把外部讲解语音进行简单调整降噪处理后放入音频轨道, 调整并剪接使视频与音频合理同步。按照计划视频路线, 穿插、剪接视频片段, 使整段视频完整、连贯并随之调整音频轨道保持同步。

在视频剪接完成后, 把剪接好的视频放入AE处理后期效果。处理好每段视频的衔接效果、字幕效果、视频中所要体现出来的氛围, 添加各种滤镜使整段视频更加丰满。

模型案例

通过运用相应数字技术软件制作了圣彼得大教堂的三维建筑模型及动画漫游视频。

应用体会

通过制作上述具体案例, 对所应用的数字技术软件有了更进一步的认识。CAD使用广泛, 制图精准、高效, 为使用者的制图带来方便。PS功能强大, 可对图像进行各种编辑、效果处理, 但PS为位图软件处理, 图形清晰度受像素大小限制, 放大一定比例后便会出现模糊的情况。Sketch Up建模过程简单, 易获得三维视图效果, 可直观感受模型的立体效果, 但其在曲面等复杂形态的建立方面略显不足, 无法确定数据;同时其自带的功能有限, 所以需要借助其他插件来弥补, 且基于多边形建模原理的内核使得软件内部经常出错, 经常要在补面、检查中浪费大量时间。3D Max渲染效果逼真生动, 材质库资源丰富, 但建模与渲染过程中参数较复杂难控制, 而软件的学习和熟练操作也是一大挑战, 需要大量的专业基础知识来支撑。Lumion的场景效果较真实且创建过程简单, 易编辑的场景及材质修改器也是这个软件的一大特色, 不足的是Lumion只具有编辑模型的功能但自身却无法创建模型, 只能依附于其他模型制作软件, 因此便要求模型的制作过程不准许出现失误, 这对于使用者来说是一项极大的挑战;而且Lumion较3D Max这类软件来说功能不够强大, 效果也不够逼真, 所提供的录像功能也比较简单, 相对于其他软件来说还存在着资源占用较高的情况, 需要强大的机器配置来支撑。Fraps的录制操作简单方便, 但是录制的画面仅限电脑运行软件中的, 却无法录制整个电脑屏幕的, 而除此之外再无其他功能, 所以只能作为这一系列软件的辅助软件。

综上, 各种技术均有其优点和不足, 只有对其深入了解、灵活配合应用, 才能达到理想效果。

结语