建筑可视化分析范文

导语：如何才能写好一篇建筑可视化分析，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：城市规划；建筑设计；教学

中图分类号：TU201

文献标识码：A

文章编号：1008-0422（2013）07-0065-02

1.城市规划专业课程设置特点

我国城市规划专业课程设置中建筑设计仍然是基础课程中的重要部分。从学科历史发展来看，我国开设城市规划专业的院校，大都起源于建筑学专业、地理学专业、林业、农业风景园林专业，其中以工科建筑学专业占的比重最大，约为65%；从城市空间构成要素来看，城市内的建筑是构成城市空间的基本要素，是人们认知城市、感受城市的重要物质载体，也是从事“物质形态规划”的重要工作对象；从知识构建方面来看，建筑设计是构建城市规划专业能力体系和知识体系的基础之一，对城市规划专业有重要的支撑作用，因此，我国城市规划专业教学中，建筑设计仍然在核心教学课程中占据较大的篇幅。

2.城市规划专业与建筑学专业的区别

尽管城市规划专业教学中安排了较大篇幅的建筑设计内容，但是与建筑学专业相比还存在很大差异。随着城市现代化的发展，城市功能日趋复杂化，城市规划专业研究的领域越来越广、面对的问题越来越多，这就要求从事规划的人员必须建立系统观与辩证观，必须立足于整体、把握全局。与建筑学专业相比，具有注重规划的过程性，而非最终的确定成果；具有很多的不确定因素，讲究弹性与不确定性，而非最终的蓝图；具有对未来的预测性，而非满足当下使用的需求；具有集体性，是各因素之间相互博弈，最终达到相对平衡的结果，而非由个人风格创作出来的成果；具有很强的逻辑性，重视理性推导，而非偏于形象思维，带有很强的感性色彩。

3.低年级城市规划专业中建筑设计的教学重点

通过上文的对比，城市规划专业着重培养学生的理性分析能力，而建筑学专业注重培养学生感性的形象思维能力。因此，城市规划专业中的建筑设计应该有符合自身专业特点的教学重点。

3.1加强建筑设计承上启下的作用

在传统的建筑设计中，学生只要根据课程设计任务书的要求，在给定的基地内组织建筑空间、功能及外部形体，即可达到教学目的。而城市规划专业安排建筑设计目的是为了让学生通过建筑的微观窗口，更好地认知城市、理解城市空间、掌握城市规划的知识，因此，在建筑设计教学过程中既要强调建筑设计的方法，体现其基础课程作用，又要融入城市规划专业的特点和专业要求，让学生能够很好地从低年级过渡到高年级，起到承上启下的作用。

3.2明确建筑与城市的关系

城市规划专业的建筑设计应明确建筑与城市的关系。在传统的建筑设计教学中，建筑的性质、选址、规模等级、容积率、高度、退线、出入口等这些指标和要求都是在任务中明确给出的，这些内容均是由老师制定，而学生只需要按照这些要求进行建筑本身的设计即可。在这种情况下，学生的思考往往停留在空间组织和形态创造的层面上，不能够很好地思考这些条件和依据是从何而来，为什么是这个指标，也不会去思考建筑与城市、城市规划的关系，更不会去思考建筑和城市规划管理之间的引导关系，对城市规划专业的学生而言，这种教学方法的弊端是显而易见的。

3.3探讨建筑设计的本质

城市规划专业的建筑设计教学应引导学生思考建筑设计非技术层面的影响因素，如社会因素、政治因素、经济因素等对建筑空间的影响，进而对城市空间的影响，最终认识设计的本质。城市规划专业的学生应该知道“为什么为何要做设计，应该做一个什么样的设计”而不仅仅是停留在“如何做好设计”这个层面上，甚至前者比后者更重要。建筑设计的本质是为人们的活动提供更好的空间，提供更好的环境，因此，建筑设计应该以更高的视野，从整体出发，考虑各种技术和非技术层面的问题，从城市层面做到真正的以人为本。

4.以幼儿园建筑设计为例进行分析

幼儿园使用功能特殊，空间组织重复，是各大高校建筑学和城市规划专业低年级中建筑设计常安排的一个内容，现以幼儿园为例，对城市规划专业低年级建筑设计课程特点进行分析。

4.1区域性调研，了解幼儿园对城市的作用

从区域性调研开始，培养规划学生的城市意识。单从建筑设计的角度来说，教学中要求学生对已经建成的建筑进行内外参观，实地考察，从实体上面了解建筑的使用功能，空间尺度及立面效果，从而使学生更加深刻地认识到建筑的本质，最终能够指导课程设计的完成，这就起到了调研的目的。但是，对规划专业的学生来说，只局限于学习建筑本身，就不能够指导建筑对城市的作用及城市对建筑的要求。因此，在教学中增大调研范围，划定一个较为完整的城市区域，让学生调研幼儿园的使用状况，与居住区的关系，与周边道路的关系以及能否满足区域使用的要求等问题，使学生能够初步的认识幼儿园作为城市内建筑的一种，对城市起到的积极作用。

4.2幼儿园与城市的关系

幼儿园是城市居住区内必须配套的基础教育设施，对于城市规划专业的学生来说，要知道幼儿园选址位置是否得当，建设的规模是否能够满足附近居民的需要，建筑与周边四邻的关系，能否满足自身日照要求又不对其他建筑的日照产生影响，出入口对小区道路和城市道路是否有影响，如何设置建筑的出入口才能满足后期使用的要求（如图1）等问题，只有在低年级培养学生思考这些城市和建筑的问题，才能使其站在城市的角度看待建筑，有助于高年级专业知识的学习。

4.2.1选址的分析

幼儿园如何选址作为城市规划专业建筑设计的一个重要教学部分。幼儿园选址要从整个规划单元或者城市的一个完整区域统筹考虑。在建筑设计开始之前，任务书给定多个选址，由学生进行选择，在这个过程中使学生了解到和幼儿园选址有关的规划内容，为以后专业学习奠定基础。

4.2.2规模的确定

如何确定幼儿园的规模，是规划专业课程中经常遇到的问题。建筑规模对于建筑设计来说通常都是在设计任务书中已经确定的，甚至给出每个房间的面积要求，学生只需要按照面积要求将这些功能空间合理的联系起来，形成建筑设计的平面方案。而对于规划专业学生的培养还需要知道这个规模是如何得来的，因此，在课程设计中根据每个学生的不同选址，任务书中给出几种规模，供学生选择，在这个过程中学生不仅学到了如何确定幼儿园规模这个知识点，更深刻的体会到规划专业具体作用，为高年级的学习奠定基础。

4.2.3退线的要求

建筑后退红线也是规划专业学生以后学习中要遇到的问题。在建筑设计中只要求学生掌握建筑布局时要后退红线，具体后退多少，在任务书中由老师明确给定。但是这对于规划专业的学生来说不仅是不够的，而且还会造成误导，使其认为建筑退线的要求是给定的设计条件，和专业没有关系。这对后面的控制性详细规划的学习是极为不利的，因此，在这个阶段就要学生知道建筑为什么要退红线，如何确定退红线的距离，这些内容是规划中确定的，是属于规划专业的学习内容。

4.2.4出入口的选择

幼儿园建筑出入口选择具有其自身的特点。一个完整的幼儿园除了建筑外，还有大面积的室外活动场地，因此这就决定了在这个建筑设计题目中不仅要确定建筑的主要出入口位置，还要确定幼儿园整个基地的出入口位置。而整个园区出人口位置的选择又对其相邻的城市道路会产生一定影响。这就需要规划专业学生要更多考虑幼儿园整个园区对城市的影响，而非只对建筑功能空间及建筑形体的推敲。这也是教学中要重点强调的内容。

4.3幼儿园建筑的空间布局

在具体的建筑设计方面，教学重点强调总平面布局及建筑功能流线（如图2），对建筑内部柱网的布置进行弱化处理，作为学生了解学习的内容。

4.3.1总平面布置的特点

总平面图的设计是规划专业学生在校学习的重点内容之一，幼儿园总平面布置简单，功能分区明确，是在低年级教学中训练学生总平面布局设计能力的一个很好实例。在教学中强调朝向的重要性，处理好生活用房、服务用房和供应用房三大功能的相互关系，注意设置分班活动场地和公共活动场地，室内和室外空间衔接的方法，让学生明白总平面设计在整个设计中同样占据着重要地位，与建筑设计是相辅相成的关系。

4.3.2建筑功能流线的强调

建筑是构成城市的基本单元，了解建筑功能也是城市规划专业必备的基础。城市是由建筑物构成的，要学习城市就要了解构成它的建筑物，了解每种类型的建筑功能也就显得十分必要了。因此，在教学中要充分强调幼儿园的功能流线。

4.3.3建筑柱网布置的弱化

柱网布置是建筑设计的基础，但是在城市规划专业低年级建筑设计课程的教学中对其进行弱化。柱网布置是建筑设计教学中作为重点讲授的内容，与功能流线同等重要，要安排一定量的课时，但是作为规划专业的学生，这一部分内容建筑学专业性强，在低年级建筑设计课中属于难点，因此在整体课时安排中弱化处理，有利于学生把握学习重点。

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工程管理作为工程科学和管理科学相融合的结晶是面向工程的管理学科，是为了更加有效地利用资源，实现预期的目标，而对工程进行的决策、计划、组织、协调等工作。发展工程管理学科需要深刻的认识工程管理的发展规律，借助可视化信息分析技术，可以进一步明确工程管理理论的主流研究。

一、工程管理和可视化研究的概述

工程管理发轫于上世纪50年代，将网络技术应用在工程项目的控制中，取得了很大成功。工程管理的研究领域比较广泛，具体来说包括了建设施工、工程设计、工业工程、制造和技术生产等等方面。在最初，工程管理只是一个比较狭窄的领域，随后逐渐的扩展到公共政策、组织、技术、网络等领域[1]。50多年来，工程管理的研究历经了从工程管理、研发管理再到创新管理的嬗变历程。在我国，工程管理作为一门学科也具有比较久远的历史，最初只有单纯意义上的土木工程管理，现在已经扩展到更加宽泛的意义上的工程管理。

可视化技术是随着计算机技术的发展而涌现出来的新技术，就是在计算机图形学以及计算机图像处理技术快速发展的基础上逐步发展而来的。这种技术将数据转换成为图形，并且能在计算机屏幕上表现出来，进行交互和处理。可视化技术有着广阔的应用前景，尤其是在图书情报领域应用非常广泛。引文可视化分析技术是可视化技术的重要分支，将大量的抽象数据用直观形象的方法展现出来进行引文分析，使人们直观的观察引文内容。将可视化技术和信息科学、应用数学、共现分析等理论和技术结合起来，就能够用可视化的图谱形象直观的展示学科的核心内容，发展历程、前沿理论以及学科整体的知识架构。

在工具方面，能够进行理论知识图谱可视化分析的软件和程序比较多，但是citespace软件相对来说更容易获取，使用也更加便捷。这种软件不需要把下载下来的原始性文献转换相关矩阵，而是可以对数据库保存下来的数据格式进行直接分析，这样就使数据的处理加工变得更加简单快捷[2]。一般来说，进行工程管理理论研究主流可视化分析都会采用这款软件。

二、数据来源和研究方法

在我国，目前工程管理科学已经形成了比较庞大的学科体系，知识架构也比较复杂，新的理论、新的技术和新的研究方法不断涌现出来，一方面这为我国工程管理理论研究带来重要机遇，另一方面也对工程管理学科进行清晰划分带来了一定难度的挑战。伴随着工程实践和工程管理理论的研究不断深入，工程管理的界限也变得越来越模糊[3]。正因为如此，本文用工程管理的相关期刊对工程管理本文由收集整理学科进行界定和相关研究。由于对数据的分析和处理时进行研究工作的前提，因此对数据来源的界定和遴选需要格外重视。本文分析所使用的是中文社会科学引文索引，也就是cssci，这个引文索引是由南京大学中国社会科学研究评价中心研制和开发的，另一个重要数据源是中国期刊网，是由清华大学中国学术期刊电子杂志社主办。这二者都是我国目前在该领域最为重要的引文信息源。对cssci来说，它遵循的是文献计量学的规律，它的信息源头是在全国2700多种中文社会科学学术期刊中，综合运用定性和定量的方法，精心挑选出那些学术性比较强、编辑规范的期刊。这些期刊中包括了25个大类的500多种学术期刊，涵盖管理学、经济学、历史学、政治学、法学、文学等领域。而中国期刊网是按学科进行划分的，收录了5300多种学术期刊的全文或者是引文，主要划分为理工类、文史哲类、农业类、政治经济和法律类等领域。

在进行工程管理理论研究的时候要综合采用定量和定性的方法，并且更加重视定量的方法，注重用绘制图谱的方式来展现。科学图谱就是包括了共被引分析和词频分析等，对于读者了解学科演进非常方便。词频分析指的是对出现的关键词进行频率上的统计和分析，以查找该领域的研究热点，通过观察关键词的演变分析学科的发展趋势。所谓共被引分析是值得两种文献之间，同时被引用的频率和次数，次数越多，说明这两种文献的关系越密切，背景也越相似。

三、可视化分析的结果

首先是对《管理工程学报》的分析。首先从cssci数据库上下载2008至今的文献数据，在同一个文件夹中用纯文本的方式进行保存，再利用数据转换器将下载下来的文件数据转换成为citespace识别并可以分析的格式。数据来源是文献标题、文献摘要和关键词、主题词类型，在主题词类型项选择名词性短语，开展聚类分析，节点类型上选择主题词和被引用文献，通过运行软件得到了该期刊的共被引和主题词网络图谱。通过这个图谱，我们可以看到，关键节点包括了博弈、物流、协调激励、供应链等词汇，这说明该领域的研究热点是这些关键词背后的课题。研究方法囊括了遗传算法、模型等。另外，委托、自主创新、知识转移等词汇出现的频率也比较高。通过对可视化图谱的分析可知，该期刊作为工程管理理论的重要期刊研究的主题主要涉及了供应链、物流、博弈理论、技术创新等。供应链研究显然是主流性研究;委托、物流等方面也在研究者的视角逐渐受到重视。

其次是对《建筑经济》等其他期刊的关键词分析。在中国知网下载《建筑经济》自2008年以来的文献数据，利用citespace软件在数据转换的基础上进行分析。通过分析可以看出，全过程造价、bt模式、信息化、全寿命周期等词汇是研究工作的关键词，说明这期间的研究热点在这些领域。

不同的期刊往往刊文重点有不同，体现了一本期刊的研究视野各有侧重，因此，工程管理理论研究领域的不同期刊进行可视化分析，能够更加客观全面的掌握工程管理理论研究的主流。对不同期刊的关键词汇内容进行分析，体现了这种相互补充性。《工程管理学报》也是工程管理领域的重要学术期刊，在中国知网上下载2008年以来的文献题录，用纯文本的方式进行保存，再通过citespace软件进行格式转换，最后用citespace进行分析，得出来的结果就是《工程管理学报》在这个期间的研究主流。建筑企业、竞争力、实证研究等词汇出现在结果统计的前列，这与该期刊侧重建筑业工程项目和政府投资项目管理的研究侧重点相吻合。此外，在方法论的层面，层次分析法、模糊性综合评价、系统动力学等成为研究方法的热点，这也体现了《工程管理学报》在研究方法上的独特性。用同样的方法对《科技进步与对策》期刊进行分析，得到的出现频率较高的词汇是自主创新、科技创新、知识产权、知识共享、低碳经济等。这体现了技术创新、知识管理等依旧是该刊关注的前沿。工程管理是一门与时俱进的学科，随着研究的深入新的研究内容会逐渐进入研究者的视野，新的研究方法也会得到更多运用。

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关键词：信息化；室内设计；设计工具；同步设计

一、传统计算机辅助室内设计即将面临新的挑战

传统的计算机辅助室内设计主要是采用AutoCAD 等设计软件进行二维的平、立、剖面图设计，在3ds Max等三维软件中制作效果图。这种工作模式与传统手工绘图方法步骤类似，只是利用了计算机作为媒介，较手工绘图要高效、精确，但并未从根本上将设计师从繁重的绘图任务中解脱出来。传统设计软件无法做到平、立、剖面图之间及其与三维模型之间相互关联，某一图纸作了变动，其它图纸得相应手动修改，甚至是重绘，往往会出现各种图纸表达内容互不相符的现象。

以上问题是目前计算机辅助室内设计中存在的普遍问题，是进一步提高设计水平和设计效率所面临的严重挑战。只能通过新技术的应用来解决这些问题，建筑信息模型技术提供了可靠的解决方案。

二、建筑信息模型技术在室内设计中应用的优势

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是近年来出现的一项新的建筑数字技术。它采用信息化建模技术，大大提高了建筑信息的集成化程度，它将使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高，成本降低，为建筑业的发展带来巨大的效益。

将BIM技术应用于室内设计将会带来的革命性变化，主要体现在以下多个方面。

1.信息化建模

BIM设计软件不再提供只能画点、线、圆等简单元素的几何绘图工具，而是在设计过程中直接放置墙体、门、窗、梁、柱等构件图元，建立起由构件组成的信息化模型。软件带有强大的构件库，各种构件、家具、厨房设备、卫生洁具都存储在库中，可以随时调用。模型建立后，便可自动生成室内设计表达所需的各种图纸。

2.设计数据关联变化、智能联动由于生成的各种图纸都是来源于同一模型，所有的图纸、图表都是相互关联的，避免了不同视图之间出现的不一致现象。如果需要对设计进行更改，无论在哪一张视图上改动，相关联的图纸、图表上也跟着发生了关联变更，这种关联变更是实时的。

关联变化与智能联动还体现在构件之间存在着关联关系。例如在模型中安装在顶棚上的灯具，如果要把顶棚升高或降低，灯具的高度就会随之升高或降低；如果把模型中的顶棚删除，顶棚上的灯具也会随之删除。

3.可视化分析

前面提到，BIM 设计软件建立起的模型就是设计的成果。至于各种平、立、剖面图，以及三维效果图、三维动画等都可以根据模型随意生成，这就为设计的可视化分析（空间分析、体量分析、效果分析、细节处理）提供了方便。设计师可以利用三维模型在任意的视角上推敲设计，确定材料材质、饰面颜色、灯光布置、固定设施等，检查管线和构件的碰撞情况，确定各种管线穿越构件的准确位置，从而做到对设计进行细致的分析，保证了设计的质量。

4.更加关注细节

室内设计十分关注细节，可视化分析为处理好细节创造了条件。灯光、材质、饰面、家具等细节影响着设计的最终效果。不管在概念设计阶段还是深化设计阶段，BIM 设计软件都支持设计师生动而方便地表现这些细节。

5.丰富的附加功能

由于BIM的数据库中包含了所代表的建筑物的详尽信息，这样就为BIM的进一步应用创造了条件，为设计工作增加了很多附加功能。

可以利用它自动统计工程量。从模型中生成各种门窗表、材料表以及各种综合表格十分容易。要统计某间隔墙的面积、体积，或者装饰构件的数量、价格、厂家信息也十分方便。设计师很容易利用它来进行工程概预算，为控制装修报价或投标报价提供了精确的数据依据，保证了实际成本的差异率在可控制的范围内。利用它生成采购清单等能够保证采购数量的准确性。

室内设计除空间功能设计和视觉艺术设计外，还包括室内声、光、热环境的设计。尤其是大型公共建筑室内空间对声、光、热环境有着很高的要求。由于BIM包含的丰富数据中也包含构件材料的各种物理数据（热阻值、隔声系数等） ，这就为直接把信息化模型导出到诸如Ecotect、IES等分析软件中进行声、光、热环境的建筑物理分析创造了条件。

6.实现信息共享与协同工作

在建筑信息模型中，有关建筑工程的所有基本构件的数据都存放在统一的数据库中，实现了信息集成。这就可以以 BIM为核心构建协同工作平台，使室内设计、电气、给排水等不同专业的设计人员都能够通过网络在同一个建筑模型上展开协同设计，还可以通过协同工作平台与业主、承建商、材料供应商等进行协调与沟通并及时传达信息，各种信息能得到有效的管理与应用，保证设计协调、高效、顺利地进行。

三、建筑信息模型技术在室内设计中的应用实例

1.林肯中心爱丽丝杜利音乐厅改造工程美国纽约市林肯中心的爱丽丝杜利音乐厅最新改造工程应用了BIM技术，取得了令人满意的效果。该项目要求在现有空间的墙体系统中

采用新型材料，并规定了严格的误差及有限的工期。音乐厅内部采用了半透明的、弯曲的木饰面板的墙板系统。设计师应用Digital Project 建立室内的三维模型，包括木墙板、承重钢结构、剧场缆索提升装置、暖通水电系统等各个方面，并考虑了各构件、各系统的相互影响，使工程得以顺利进行。其中有以下几点，凸显了BIM技术的优越性 ：

（1）设计师通过Digital Project 与建筑木业厂商、板材顾问进行协同工作，又快又好地共同完成了内部面板设计，随后可直接按设计要求进行面板的制造、安装。

（2）设计师通过Digital Project 将各分包商的三维模型整合在一起，并提供了预生成该项目的数字化三维视图，完成了诸如管道系统布局等复杂系统的设计，分析和解决了管道系统的碰撞冲突问题，避免了因为碰撞冲突引起的修改设计、 返工等问题。

（3）设计师利用Digital Project 建立起三维信息化模型，分析了设计中各个部分的衔接问题，确保所制造的面板能精确地安装，确保了施工的顺利进行。

2.上海世博会德国国家馆

2010 年上海世博会德国国家馆是由175 根钢柱支撑起来的钢结构现代建筑，使用膜结构。整个建筑造型新颖，由四个不规则几何体组成，空间关系复杂。德国馆由于建筑造型和空间关系复杂，如果沿用传统二维设计手段则根本无法进行该项目的室内设计工作。例如，钢结构与内板、内装饰板之间有很多夹角相连的关系，这种立体结构难于用二维投影表达。设计人员在设计中应用了 Revit 等三维设计软件，先建立起三维模型，模型建成以后计算杆件的大小，再根据杆件的尺寸进行内板、外板和膜的设计，从而准确地解决了用传统二维设计手段难以解决的问题。

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BIM的定义

BIM全称是建筑信息模型（Building Information Modeling）是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字化表达，是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命期中所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反应其各自职责的协同作业。

BIM的作用

可视化作用。项目设计、建造、运营等整个建设过程可视，方便进行更好的沟通、讨论与决策。

协调性。各专业项目信息出现“不兼容”现象，使用有效BIM软件协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案。

3、模拟性。能够实现3D工况展示、4D虚拟建造、能效、日照和热能传导等的模拟。

4、优化性：BIM及与其配套的各种优化工具能对项目进行可能的优化处理。

可出图性。建筑设计图+碰撞检查和设计修改=综合设计施工图。

BIM的应用领域

BIM在项目全生命周期应用价值

BIM完善了整个建筑行业从上游到下游的各个企业间的沟通和交流环节，实现了项目全生命周期的信息化管理；BIM将引起行业行为模式的系列的变革。

1）市场的优胜劣汰将产生一批已经掌握BIM并能够有效提供整合解决方案的公司，它们基于以往成功经验来参与竞争，赢得新的工程 ；

2）尽管当前BIM应用主要集中在建筑行业，具备创新意识的公司正将其应用于大土木的工程项目中；

3）业主能够更早地了解成本、进度计划以及质量；

4）新的承包方式将出现，以支持一体化项目交付；

5）BIM应用将有力促进建筑工业化发展；

6）随着更加完备的建筑信息模型融入现有业务，一种全新内置式高性能数据仪在不久即可用于建筑系统及产品。

BIM在勘察设计阶段的应用分析

设计方案论证。设计方案比选与优化，提出性能、品质最优的方案。

设计建模。三维模型展示与漫游体验，很直观；建筑、结构、机电各专业协同建模；参数化建模技术实现一处修改，相关联内容智能变更；避免错、漏、碰、缺发生。

能耗分析。通过IFC或gbxml格式输出能耗分析模型；对建筑能耗进行计算、评估，进而开展能耗性能优化；能耗分析结果存储在BIM模型或信息管理平台中，便于后续应用。

结构分析。通过IFC或Structure ModelCenter数据计算模型；开展抗震、抗风、抗火等结构性能设计； 结构计算结果存储在BIM模型或信息管理平台中，便于后续应用。

光照分析。建筑、小区日照性能分析；室内光源、采光、景观可视度分析；光照计算结果存储在BIM模型或信息管理平台中、便于后续应用。

设备分析。管道、通风、负荷等机电设计中的计算分析模型输出；冷、热负荷计算分析；舒适度模拟；气流组织模拟；设备分析结果存储在BIM模型或信息管理平台中，便于后续应用；

7）绿色评估。通过IFC或gbxml格式输出绿色评估模型；建筑绿色性能分析，其中包括：规划设计方案分析与优化；节能设计与数据分析；建筑遮阳与太阳能利用；建筑采光与照明分析；建筑室内自然通风分析；建筑室外绿化环境分析；建筑小区雨水采集和利用；

8）工程量统计。BIM模型输出土建、设备统计报表；输出工程量统计，与概预算专业软件集成计算；概预算分析结果存储在BIM模型或信息管理平台中，便于后续应用；

其他性能分析。建筑表面参数化设计；建筑曲面幕墙参数化分格、优化与统计；

管线综合。各专业模型碰撞检测，提前发现错、漏、碰、缺等问题，减少施工中的返工和浪费。

规范验证。BIM模型与规范、经验相结合，实现智能化的设计，减少错误，提高设计便利性和效率。

12）设计文件编制。从BIM模型中出版二维图纸、计算书、统计表单，特别是详图和表达，可以提高施工图的出图效率，并能有效减少二维施工图中的错误。

BIM在施工阶段的应用价值

支撑施工投标的BIM应用。3D施工工况展示；4D虚拟建造。

支撑施工管理和工艺改进的单项功能BIM应用。设计图纸审查和深化设计； 4D虚拟建造，工程可建性模拟（样板对象）；基于BIM的可视化技术讨论和简单协同； 施工方案论证、优化、展示以及技术交底； 工程量自动计算； 消除现场施工过程干扰或施工工艺冲突；施工场地科学布置和管理； 有助于构配件预制生产、加工及安装。

支撑项目、企业和行业管理集成与提升的综合BIM应。4D计划管理和进度监控；施工方案验证和优化；施工资源管理和协调；施工预算和成本核算；质量安全管理；绿色施工；总承包、分包管理协同工作平台；施工企业服务功能和质量的拓展、提升。

支撑基于模型的工程档案数字化和项目运维的BIM应用。施工资料数字化管理；工程数字化交付、验收和竣工资料数字化归档； 业主项目运维服务；

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关键词：内控测试 可视化 现状分析 执行力

中图分类号：F270 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2017）03-288-05

油气田企业自建立内部控制体系以来，为合理保证企业经营的效率效果，财务报告的可靠性，相关法规的遵循性等目标的实现，始终把内部控制测试作为发现问题、防控风险，监督与评价内控体系有效运行必不可少的职能和重要手段。通过测试及时发现和改进内控体系运行中存在的问题，全面实现内控与风险管理目标。近年来，随着内控测试工作的逐步深入，加上评价手段和技术方法的不断改进，内控测试发现的问题也逐步增多，复杂程度也逐步显现。运用现有的技术手段，实现内控测试数据可视化分析，为油气田企业预测内控例外事项发展趋势，全面了解和及时掌握内控管理现状，有效规避因操作不当和内控措施失效造成的风险等，提供了决策参考和理论依据。

一、内控测试、例外事项及测试数据可视化定义

控制测试是监督检查机构通过取证，评价和鉴定被测试单位在控制政策和程序的设计与执行方面，是否完整有效实施的审计程序。内部控制评价是企业董事会或类似权力机构对内部控制的有效性进行全面评价、形成评价结论、出具评价报告的过程。内控测试则是接受董事会、管理层授权或委托的部门和人员，按照内部控制制度和相关措施要求，对企业内部的控制设计有效性和合理性、控制系统运行情况等，进行全面系统的测定、检查和测验，做出全面评价、形成评价结论、出具评价报告的过程。

例外事项是指实际存在的、已经被发现或隐蔽的，偏离设计目标、运行计划和预期效果的具体事件。企业内部控制例外事项主要是指在内控体系顶层设计和有效执行方面，与相应的标准、规范、措施和要求等存在差异的事项。为了实现内部控制目标，保证内部控制体系的有效运行，企业内控与风险管理部门借用内部审计方法，按照测试方案和设计程序，通过开展内控测试，及时发现和改进内控体系运行中存在的问题，从而防控企业生产经营和管理风险，优化顶层设计、提升管理水平。

测试数据可视化，是通过内控测试获取相关数据，利用计算机常用的图形或图像工具软件，把内控测试获取的枯燥数据，转换成生动形象的图形或图像，将数据表示、数据处理、数据管理和决策分析等进行交互式处理，用感官良好、形象可的实物图形或图像，可视化的展现数据描述的原本意义，有效地传达思想概念、沟通解释数据信息的一种直观分析手段。可视化既是一种数据解释，也是一种成果表达。

二、内控例外事项现状及趋势分析

开展内控例外事项现状分析，目的在于夯实内控与风险管理工作基础，查找内控体系存在问题的根源，制定切实可行的防控措施，有效解决内控测试例外事项居高不下和重复发生问题，合理规避和有效管控企业经营管理风险，全面提升企业内控执行力。

2008年5月22日，财政部、证监会、审计署、银监会、保监会五部委，联合下发了关于印发《企业内部控制基本规范》的通知。《企业内部控制基本规范》第46条明确指出：“企业应当结合内部监督情况，定期对内部控制的有效性进行自我评价，出具内部控制自我评价报告。”企业内控测试的结果，显示的是内部控制运行情况，是内控自我评价报告编制的依据。这里以本单位2011年至2016年期间，公司层面、业务层面、信息层面内控自我测试发现的六年例外事项数据统计为例，对内控例外事项现状和趋势进行分析。

2011年至2016年，油田按照内控管理手册要求，每年坚持开展内控自我测试，通过测试检查，监督改进，不断优化顶层设计，逐步实现了整改提高。测试结果见表1。

为了直观显示油田2011年至2016年的内控测试结果，这里使用可视化图形进行各类例外事项比较。对比结果见图1。

由表1和图1可知，2011年至2015年期间，油田内控自我测试在设计方面，发现的文本规范性问题、业务跟单测试问题和ERP权限测试问题，在逐年减少并趋于稳定。由此说明，体系设计基本合理。

由于例外事项数量和样本总体数量有一定的相关关系，单纯从例外事项数量进行对比，不能完全代表例外事项的现实状况。因此，需要考虑例外事项相关因素，并把样本总体、测试主题及数量等作为基数，使用比率分析法进行对比，才能更好地体现其代表性和显示现状。这里以公司层面和信息层面总体控制主题，业务层面关键控制实抽样本为基数进行计算，计算结果见表2。

为了直观描述油田2011年至2016年的内控测试公司层面、业务层面、信息总体层面例外事项状况，这里使用可视化图形进行现状描述，同时引入多项式分析发展趋势，预测例外事项走势。公司层面描述结果见图2，业务层面描述结果见图3，信息总体层面描述结果见图4。图2-图5中的无端点弧线为各层面趋势线。

由图2、图3和图4可知，公司层面、业务层面关键控制、信息层面总体和应用，例外事项起伏波动较大，但基本趋势都是在2014达到峰顶后开始向下运行。

在不考虑其他因素影响的情况下，忽略测试主题个数的影响，用实抽样本作基数计算，2011年至2016年例外事项比率分别是0.044、0.071、0.248、0.177、0.312、0.211。这里用比率分析法进行例外事项整体描述，可视化状况为图5所示。

在六年的统计数据中，执行层面例外事项的平均数量为173.33，平均比率为0.177。由图5可知，前两年的例外事项低于平均值，后四年有一年达到平均值、三年高于平均值。可以说，内控执行力滑坡比较严重，一直处于上升态势。从总体趋势上看，例外事项已在起伏中，于2015年达到峰顶，2016年已开始显示回落状态，但仍在高处。整体而言，例外事项居高不下。由此说明，各层面例外事项当前的形势不容乐观，内控执行力弱化，需要引起管理层高度关注。

一是建立内控与风险管理业务培训制度，明确每年参加培训的天数，培养企业员工职守情操，增强内控与风险管理意识，促进员工牢固树立内控与风险管理人人有责的思想；二是开展领导层面内控风险知识培训，提高各级领导的风险防范、管控和合规意识，发挥各级领导潜移默化和带头执行作用，把瓤匾求落到实处；三是开展内控风险管理人员、业务骨干、关键岗位人员业务培训，及时更新相关知识，稳定队伍、提高素质，提升岗位工作科技含量，筑牢内部控制防火墙。促进网络队伍建设，发挥业务支撑下的杠杆作用；四是加大内控宣贯力度，建立良好的风险管理氛围，使全体员工树立内控理念，掌握内控知识，自觉地将内控工作融入到日常管理工作之中。

（三）建设内控风险管理文化，加大日常工作监督检查力度

党的十以来，政府审计、反腐倡廉、合规管理等被提升到前所未有的高度，企业全员的风险管理意识虽然逐步增强，但并未形成内控风险管理文化。内控与风险管理工作给追责力度大的工作让路，领导层和员工责任感、危机感和紧迫感被淡化，应付思想、习惯性做法和形式主义“故地重游”，导致内控与风险管理执行力失衡和下滑。

一是正确认识例外事项存在的潜在风险和长期积累的严重后果，不把内控风险管理作为形式主义的牺牲品，只喊口号、淡化监督、弱化执行。企业的内控目标和管理目标是相一致的，需要管理人员经常宣讲、沟通、解释和提醒，只有形成氛围和局面，才能提升核心价值并形成内控风险管理文化；二是完善评价考核和责任追究机制，严格追究各级责任人和关键岗位人员的责任。对例外事项频发领域、居高不下等问题，始终保持高压态势并从重处理，提高违规成本，落实领导、部门和岗位人员责任；三是把规范日常操作作为防范风险和实现企业管理目标的标准，抓住关键控制点，防控重要风险环节。把内控风险管理意识、文化理念融入日常业务，使内控执行力成为即使领导不关注，员工也会关注合规、改正不良习惯的自觉行动；四是发挥业务部门督查职能，加大日常工作监督检查力度，变单兵行动为多部门联动。加强内部审计、纪检监察和法律法规等监督部门的信息沟通和工作联系，借鉴相关部门整体性、智能化工作方法和检查技巧，提升自身素质和提高理论水平，从而改进工作质量，实现借力登高。

综上所述，开展内控例外事项现状、集中趋势统计和可视化分析，为油气田企业全面查找内控体系中存在问题的根源，制定切实可行的防控措施，防范未来风险，营造良好环境，规范操作行为，提升管理水平，有效解决内控测试例外事项频发、居高不下和重复发生等问题，全面提升内控执行力，开辟了一条有效途径。

参考文献：

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[2] 单军亭，单昱等.简析青海油田内部控制例外事项集中趋势[J].中国石油财会，2016（6）

（作者单位：单军亭，单晨，瞿晶珠，青海油田 甘肃敦煌 736202；单昱，中国石油大学（华东）储运与建筑学院 山东青岛 266000）

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关键词：智慧城市；用户体验；可视化设计

1 智慧城市与移动互联

智慧城市以五W融合（互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网）为基础，以云计算和物联网技术为核心，通过集合技术在城市的各个系统工程中发挥智慧化建设，从而提高城市的管理水平。智慧城市是促进民生建设的城市发展新模式。它既是当下城市化发展中的高阶段，又符合成为“美丽中国”展现概念的新载体，它已成为城市发展推动的引擎。同时，智慧城市是信息时代的城市新形态，它将信息技术广泛应用到城市的规划、服务和管理过程中，可对城市各类资源进行科学配置，提升城市的竞争力和吸引力，最终实现市民高品质的生活。

智慧城市的发展离不开各种新技术和新模式的应用，在移动互联网、云计算、物联网以及大数据的推动下，智慧城市所涉及的领域几乎无所不包，其中移动互联网是智慧城市的“神经”，它具有移动化、宽带化、融合化、便捷化、可定位化、实时性等特征，是建设智慧城市的最佳实践载体，是智慧城市首当其冲的环节。目前，移动互联网已经呈现出给人们生活带来巨大便捷的优势。

移动互联网必然会包括三个要素：移动终端、移动网络和移动应用服务。目前，移动互联网已快速渗透到人们生活和工作的各个领域，正在深刻改变信息时代的城市生活。智慧城市则更需要通过移动互联网为居民和企业提供随时随地、无缝的服务。一个城市的核心移动应用平台已经成为智慧城市建设中争相发展目标。丰富的信息化服务可以拓展信息化应用的时空范围，无论学习、娱乐、购物、支付还是基于位置的服务，丰富多彩的移动终端应用和商业模式都已日趋成熟，作为三要素之一的移动终端，App的形式已被广大用户接受，通过App的日常化使用并推送其他业务，是移动领域全业务发展的重要方向。

移动领域全业务的发展势必随着信息的扩张而递增，那纷繁复杂的数据会让我们越来越无所适从，用户很容易迷失在庞大的数据中。从信息传播的本质角度来看，信息的可视化是一种数据形式的转化，传统的二维信息被转化为可视的三维信息，进而增加信息的可读性，降低信息的接受门槛，成为现代信息行业发展的主要方向。

2 信息可视化设计

2.1 智慧城市建设中信息可视化的合理性

信息可视化，旨在把数据资料以视觉化的方式表现出来，是一种将数据与设计结合起来的图形，是有利于简短而有效地向用户传播信息的数据表现形式。因此，立足于智慧城市的信息行业的发展实际，应从图形设计角度出发，将可视化作为解决这些问题的有效手段，通过视觉的方式让信息易于理解。使真实的人通过与智慧城市形态上相连，构造真实的现代生活方式。

随着智慧城市建设的深入发展，智慧城市的可视化设计的合理性已经成为触发用户黏性的关键，从用户体验的角度来看，信息的可视化是以另一种形式存在的信息现象，是从抽象形态到具象形态的转变。从设计学角度对信息可视化进行分析，其实质是信息的内涵本质能否得以保留，是说故事的一种手段，但是外在表现形式上以比较适当的方式，实现了对数据信息的分析之后，能够让数据与信息之间通过合适的方式进行传播，让复杂难懂的数据易于理解。同时为了能够让数据信息更加易于用户的理解，在信息可视化设计中，采用图形、媒介等形式，对信息内容进行分解与翻译。从而实现以信息为主导的可视化设计。

在用户与信息之间的可视化空间范围内，我们的生活一直被多种多样的信息包围着，有些信息是有效的，而有些信息是无效，大量的信息使得人们在信息的理解和选择上陷入徘徊，对于信息的可视化能否有效地帮助人们走出无效信息产生的交流，需要凸显隐性内容和接受之间实现用户与信息能有效传播，是重新定义信息可视化的视觉设计方式，这将给设计师面临信息的一次挑战。

2.2 可视化设计中的视觉转化

智慧城市大数据的信息可视化图形设计中，视觉转化成为设计的首要任务。文字表达向着图形表达中转化，就是一种完成了图形设计的视觉转化最直观的类型。将比较抽象的信息转化为用户比较熟悉的符号，将复杂的信息简单化地传递给用户。视觉转化实际上是一种创意行为，是通过信息采集到清晰的信息逻辑架构搭建的创新活动。然后在可视化的载体上实现需求。

因此，数据加上一个故事并通过设计图形来呈现就等于可视化设计。App 应用中的信息视觉语言就具备这样表达的规律性，其主要表现在以下三方面：第一，信息图形的表达；第二，信息符号的表达；第三，信息视觉设计的表达。进行可视化之前，需要从一个问题开始，弄清楚进行可视化设计的目的是什么，你想讲什么样的故事，以及你打算跟谁讲等问题。比如一周天气的变化情况用怎么样方式呈现出来。

故事的背后一定需要数据的支撑，并且有对数据处理的方法，通过对原始数据进行标准化、结构化的处理，把它们整理成数据表，找到合理的逻辑关系，将这些数值转换成视觉结构（包括形状、位置、尺寸、值、方向、色彩、纹理等），通过视觉的方式把它表现出来。例如，将高中低的等级转换成红黄蓝等色彩，数值转换成大小。将视觉结构进行组合，把它转换成图形传递给用户，用户通过终端进行人机交互。通过多次迭代，最后，我们选择一些好的可视化的方法。

信息图形的表达，可视化能够以图的形式为载体通过对图形的合理选择、实现图形的真实运行场景到排列次序。在这个环节中，信息感召力突出，实现了语境与文字之间的联系。

信息符号的表达，其符号特征能够是平面或立体，固态或动态等形式，目的就是能够让信息更加的明确和简洁，以符号的特定含义，增加图形的魅力。进行符号的设计过程中，主要是符号语言与文字语言之间的相互转换，增加信息的象征性，进而能够让信息更加的流畅。因此，图形设计中的符号设计是信息可视化中另外一个重要的载体，是用户认识事物的一种简化方式。在实际的信息化设计中，要求设计师在有限的图形中，将大量的数据进行有序化处理，从而消除文字信息所带来的视觉障碍，实现有形的图形中蕴藏着无形的信息资源。

信息视觉设计的表达，是指直接信息的视觉图形转化，也就是根据信息所要传达的方向，通过设计师的直觉引导，进行创作，通过大量的数据信息之间的分析，进而得到比较直接且清晰的信息传达方式。例如，在城市地铁电子路线图设计中，为了向人们展示比较完好的地铁线路，在实际的图形设计中突破了传统图形设计中的比例尺的束缚，对空间的位置以及站点之间的距离进行简化。忽视了地铁站点之间的真实距离，采取类似间隔的形式，实现不同站点之间的标出。在不同地铁线路中的设计中，采用不同颜色线条，作为线路的区分，并用加粗的点来表示换乘站等等相应的设计方法。在以上例中的所用的线条、颜色以及加粗点都是直接图形设计的具体表现。

由此可见，智慧城市的信息设计就犹如一个好的故事，并且有大量的情节可进行描述，以图形的方式加上一些设计的引导，就构成整个数据信息的可视化。

2.3 可视化设计流程

另外，一个好的流程可以让我们事半功倍，可视化的设计流程主要有分析数据、匹配图形、优化图形、检查测试。

首先，在了解用户需求的基础上分析我们要展示哪些数据，对所要表达的信息中的功能要素、相关重点数据进行处理，实现对原始数据的收集与整理。以便对信息的内容进行理解，然后根据信息表达的需要，进行合理化提取。一方面要实现图形设计的功能，另一方面实现信息的良好表达。一个简单的例子，我们常常对城市的公共场所中卫生间男女符号进行设计时，需要设计师对男女表象差别进行分析，对信息进行良好处理之后，应用到实际中，对数据信息进行翔实的传递。

其次，我们利用可视化工具进行预设，图形视觉要素的选择主要是依靠视知觉来实现，人的视觉能够对某一事物产生综合反映。例如，进行北京雾霾这样一个主题的视觉设计，要利用雾霾天气最为直观的视觉体验进行图形表达，这样我们可以以灰色为作品背景，伫立着一个暗色的站牌，上面写着“北京”，在这两个简单的意象构成中，人们能够马上想雾霾的景象，不需要多余的文字来赘述，雾霾所带来的消极影响跃然而出，然后能够使用户陷入带着口罩的场景中，这些信息都是人们通过简单的背景颜色能够联想到的情境。图形设计原则，需要以实际为基础，不能脱离体验，增加人们对图形的联想。

3 结语

智慧城市建设需要使用信息可视化的方法来使人们获得更好的用户体验。在信息可视化与大数据时代中，通过视觉设计使智慧城市的各种服务更贴近用户。加强城市与人之间的联系是通过对信息可视化的视觉转化进行研究而不断深入的。将图形视觉转化分为信息视觉表达、直接信息的视觉转化以及间接信息的视觉转化是智慧城市发展必然要关注并实践的领域。

参考文献：

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[2] 胡小妹.信息可视化设计与公共行为研究[D].中央美术学院，2014.

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[6] 方学兵.人机界面信息视觉化设计研究[D].合肥工业大学，2010.

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关键词：GPS技术；变形监测；发展趋势；移动终端

1 概述

在当今的世界上会有许多灾害不经意地发生，例如山体的滑坡、桥梁的坍塌、河堤的溃坝、以及房屋的倒塌，河流的改道等，而众多自然或者人工灾害的发生，与灾害本身的变形都有着密不可分的联系，从而经常会在不经意间造成严重的影响，因而在与灾害的斗争、以及预防中变形监测有着举足轻重的作用。传统的变形监测技术已经逐渐的走向末路，在科学技术的快速发展与当今社会中愈发的精准变形的监测结果，传统的技术开始变得无法完全满足当今时代对于变形监测的要求。GPS以一种全新的具有全天候、高精度、自动化、速度快等诸多优点的空间定位技术开始出现在人类面前，GPS逐渐的被大量灵活应用在变形监测中。

2 GPS变形监测的概要

2.1 有关GPS变形监测的模式

当变形体的变形速率缓慢时，或者在当地的空间范围和时间范围内有细微的差距出现时，我们能够使用GPS变形监测，而监测的周期频率所需要的时间有长有短，可以是一个月甚至是多年，它的监测对象可以是滑坡体、地震活跃区、大坝等。我们需要计算测量同一个测量监测点在两个或多个观测周期之间的变化大小来确定情况。或者使用GPS静态相对定位测量方法，用两个或两个以上的GPS接收器放置在观测点，同时观察一段时间。

2.2 GPS变形监测数据处理

GPS监测中所需要进行的数据处理主要是针对监测网的解算和平方差计算。其中与瑞士伯恩大学和GAMITGLOBK软件开发的软件伯恩的技术麻省理工学院计算GPS基准网基线，使用IGS精密星历。该软件的调整主要是采用动乐科研办公软件，最初由测绘GPSADJ一系列的调整处理软件和同济大学TGPPS静态定位后处理软件的武汉科技大学开发的。此类软件以两个不同的方面对GPS进行数据处理，首先是原始数据处理的GPS基线解算，获得同步观测，二是解决了同步的整体调整和分析，获得GPS网络的整体解决方案。对于监测点的计算，可以选择“中直接提取变形GPS高精度计算软件”。

2.3 GPS变形监测问题

GPS变形监测并非是完美无缺，在许多方面也有不足，以下便是存在的几个问题：（1）因为卫星信号受到遮挡从而导致信息无法得到有效的接收，所以GPS变形监测的精确性和安全性不一定可靠。（2）当利用GPS点进行变形监测时，仅仅可以得到变形体的离散点数据，不能够得到其表面的全部数据。（3）到现在为止，GPS的监测水准在水平方向和垂直方向精确度不同，二者中水平方向位移的精确度很高，然而它在垂直方向上位移的精度很差，所以不适合测量在水平位移和垂直位移上都有极高要求的变形体。由此可见，GPS变形监测在不少方面有缺陷，在使用时要实际情况为主，再以RS、GIS等技术作为辅助，借此来加强监测精准度。

3 GPS变形监测技术现状

3.1 在线实时分析系统

在GPS、无线电传输及GIS，RS等技术不断缺的进步的情况下，在针对山体滑坡和区域性地壳变形、多层建筑的监测，着手创立实时的在线动态变形监测分析系统是一个非常重要且极为明智的选择。在线动态变形监测分析系统是通过采集数据、有线传输、数据无线和数据分析处理等方面组成。它可以通过动态监测，借助无线电的传输技术，适时地将信息传输到终端，并且可以借助GIS进行数据处理，从而得到动态实时分析变形的结果，进而得出分析变形的规律、现状与它的发展方向，以真实可靠的科学依据实现了防灾减灾。此外，由于不少的学者使用Visual Basic6.0可视化的工具，从而实现GPS与GIS的相互融合优势互补。进而使得远程变形监测智能预警系统成功的建立。

3.2 建立3S集成变形监测系统

为了克服GPS变形监测中信号差和垂直位移监测精度低，噪音干扰等问题的局限性，所以，根据变形监测的特定对象，GPS技术可以用RS和GIS技术相结合，3秒一体化集成变形监测体系的建立。技术如GPS和INSAR技术的综合建筑变形监测系统，实现全动态测量精度四维变形（X，Y，Z，T），已应用于变形监测的高速公路采空区。GPS和GLONASS组合定位，计算双差模糊的定位，引入相对定位精度，提高定位精度的可靠性。

4 GPS变形监测发展趋势

变形监测精度要求开始愈发的严格，现代网络信息化技术与GPS技术的发展又加剧了这一要求，当前使用的监测技术已经无法满足逐步严格的精度要求。因而目前GPS变形监测发展的主流是以GIS、RS、GPS等3S技术与Web动态监测、三维可视化监测等技术为基础相互结合，形成优势互补。

4.1 建立GPS变形监控在线实时分析系统

与在线实时分析系统的相互融合是GPS变形监测监控系统在不远的将来的一种不可阻挡的发展方向。GPS变形监控在线实时分析系统的出现的原因有很大一部分是由于与高层建筑等地区需要GPS变形监控以及桥梁的越来越多而造成的。而且以实时性为核心技术基础的在线实时监控系统，它的主要特色便是依赖高速、强大的数据库在信息获取和传输以及信息的处理方面给予高度支持。

4.2 基于web动态监测

当今社会是一个网络化的社会，在当今的社会中，我们可以把有关GPS变形监测的数据与分析结果到互联网上，与此同时我们还可以上传有关变形监测的变形速率、曲线图及各种结果的预测分析，真正的达到智能化的目标，人们此时真正能够在互联网的蝮蛇网中可以随时随地的具体了解变形体的整个变形过程。

4.3 四维监测信息可视化表达

三维可视化技术实现了真正的发展，取得了质的飞跃，三维可视化技术，顾名思义它是一种在经过对地表、地面、地下等三方面的信息进行收取后，通过利用电脑软件分析数据从而构建三维模型的技术。它实现了对监测对象进行三维立体的全方位的观察。此外，在针对之前大量的数据资料进行分析后，可以在时间轴上分析预测等技术，得到可视化三维预测的结果，满足了监测在X、Y、Z、T四维的可视化表达的要求。实现了预警预报模型的建立和对危害范围进行四维可视化分析。达到了更为立体真实的动态实时变形监测。

5 结束语

作为一种将全天候、高精度、自动化、高速度等诸多优点集于一身的GPS技术，毫无疑问，在针对地壳运动、地质灾害、水库工程、高层建筑等的变形监测中GPS具有不容置疑的作用，但是GPS并非完美无缺，它在高密物体覆盖区信号会变差，在垂直位移监测时精度不准确，甚至GPS会有噪声干扰问题的局限性，此类情况的层出不穷，促使了GPS与遥感、地理信息系统技术等技术互相补充，从而真正的达到了实时动态的高精度变形监测的任务。GPS技术在其他技术的出现发展中，不断的汲取优点，形成优势互补，实现了有效集成。GPS能够充分直观、快速的达到防灾、减灾、预警、预报四维一体的检测，有效的提供了有关城市应急的技术支持。

参考文献

[1]何雪.GPS监测系统设计的实现[J].科技月刊，2007（06）.

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Abstract： The performance of the building and the environment are closely linked， different climate regions， the construction of the cold heating， heat insulation， lighting， ventilation and other basic functions need the corresponding design according to the local climate. Therefore， it is unrealistic to adapt to all climatic regions in one form of architecture and structure. Architects need to consider not only its shape in the design of a building， it is more important that the designs of the building need to meet the local climate characteristics. In this paper， the BIM technology acts as the research object in the architectural concept of the design stage of the specific application of the study， hoping to provide reference for the construction of the concept design.

P键词： 概念设计；BIM技术；风环境分析；日照分析；可靠度

Key words： conceptual design；BIM technology；wind environment analysis；sunshine analysis；reliability degree

中图分类号：TU242 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）15-0109-03

0 引言

随着社会的进步、科技的发展，人们对建筑舒适度的要求越来越高。传统的建筑物往往缺少对其前期设计进行足够的重视，导致建筑物缺乏应有的舒适度，例如：建筑的采光性能差、建筑能耗较高、建筑外形不符合当地的气候特征等。一系列的问题就使得建筑物的性能与期望值相距甚远。先天技术水平的不足，后天的状况就难以得到改观。究其原因是因为传统的设计是基于二维CAD的设计，建筑前期方案的选定有些是事后做下合乎规范的验算了事，几乎没有把采光、能耗、风环境等建筑物性能分析融入到前期设计阶段中，更不用说把上述分析可视化地展现给建筑师提供参考，而前期设计阶段又对建筑物的整体性能的影响占有很大的比重[2-3]（见图1）。

BIM技术的引入却恰好能解决这个问题，BIM的可视化、模拟性能能为建筑师提供一些很好的参考数据。据此，建筑师可以对性能较差的地方实时地作出调整，争取使得建筑物的各个方面的性能达到最佳。这样就使得投资得到了应有的回报，大大地提高了资源的利用率，提高了建筑的亲和力，符合当前可持续性设计的发展需求[4]。

1 BIM概述

Building Information Model（建筑信息模型）简称为BIM。1975年，“BIM之父”――乔治亚理工大学的Chuck Eastman教授创建了BIM理念，其最初的理念便是让建筑工程实现可视化和量化分析，提高工程建设效率。创建至今，BIM思想并没有局限于此，它在不断地发展之中[3]。美国BIM标准（NBIMS）对BIM定义的中心思想是：BIM是利用数字技术进行建设项目设计、施工、运营的过程，过程的成果是一个信息丰富的多维项目模型―即为BIM模型。BIM具有完备性、参数化性、一体化性、可视化、协调性、模拟性、优化性和出图性特点。[5-7，10，11]

3 方案选型阶段的日照分析

3.1 工程项目简介

拟建场地位于元阳县新街镇西南方向的土戈寨村委会辖地，距离元阳县新街镇约5km，其北侧隔省道S214与元阳县美丽家园哈尼小镇D组团相望，西侧距离元阳县美丽家园哈尼小镇C组团约500m，东侧及南侧现状为农作物种植地。拟建哈尼族民族历史博物馆总用地面积为35975m2，拟建建筑由1栋3F剪力墙结构建筑物组成，总建筑面积为8315.64m2，建筑±0.00标高为1818.00，拟建基础形式为墙下挖孔桩基础。

场地地貌上处于低中山山麓斜坡地带，场地总体地形由西北向东南缓倾，总体地形约10度，局部坡度约20度，坡面丛林茂密，植被良好，均未采取任何支挡措施，属斜坡场地。通过现场踏勘场地现状未发现滑坡、崩塌等不良地质作用。原始自然地面标高介于1797.62～1819.87 m之间，相对高差为22.25 m。

3.2 BIM日照模拟步骤与结果

对于本项目是在Sketchup平台上做的日照分析，采用“SketchUp日照大师”进行分析。本项目的地理位置：北纬23.1°，东经102.7°。在“日照参数设置”里面设置好地理位置。由于项目场地在“中国建筑气候划分图”中的第区，所以在分析时以冬至日作为分析俗肌8据规范要求：其采光系数最低值Cmin=1%。对于可靠度分析，μz可根据图2选定区域计算得来（详见GB50033-2013《建筑采光设计标准》中的采光系数平均值计算方法），z应取0.01（根据气象统计数据可以看出变化幅度很小），μs根据建筑采光设计标准取2.78%（博物馆展厅、门厅等采光系数平均值），μs同样取0.01。取本项目一层A、B两个计算区域（见图2）。

3.3 分析及计算结果（如图3、表1所示）

由以上分析结果、数据可以看出，本项目的异形构造并没有影响窗体部位的采光，而本来采光不好的阴面，也由于弧形设计部分使得日照时间取得很大提高。表1的数据表明A、B两区域的采光设计符合采光舒适度设计，当然也符合建筑采光设计标准。

4 方案选型阶段的风环境分析

4.1 BIM风环境分析步骤与方法

把Revit建筑模型导出为dwg格式文件，导入Autodesk Flow Design中，根据当地气候条件（见表2、表3）可见，当地平均风速比较大的月份集中在3、4月份，平均风速分别为：3.8 m/s（3月平均风速的上下浮动率为

-15%～17%），3.72 m/s（4月平均风速的上下浮动率为

-19%～12%），因此取风速4.446 m/s作为输入值。

4.2 分析结果

风环境分析结果见图4所示。假设Va为建筑场地某处的实际风速，Vc为场地舒适度风速的控制值。Va、Vc的分布函数符合正态分布。利用可靠度的原理，可得（5）式：

本工程处于山地丘陵地区，地面粗糙度比较大。顺风向平均风相对平稳，往往脉动风的幅值大且频率高，能使结构产生动力响应的影响较大，是需要考虑的因素；实际地貌的地面比较粗糙，风速变化指数比较大。因此在风压的计算面范围内其风压在同一梯度风高度范围内，可以用同一风压分析值近似计算。上述风环境矢量图（图4）可知，当建筑场地风向为西南方向时，建筑物的所承受的风荷载为最不利情况，博物馆建筑物西南方向的走廊其风速最大可达到8.2m/s。但建筑物西南部分的流线型外形却有利于气流的分散，且其脱体处表面也形成了一层很薄的有速度梯度的边界层，不至于出现风压差过大的区域。从图4可以得出，由于博物馆的阶梯梯田式形状，其尾涡区与迎风面没有形成很大气压差，避免了风漩涡的出现。从而论证了方案的可行性。表4是根据可靠度分析原理计算得到的可靠度值。

从表4可靠度分析的结果可以得出：在场地风速为2.78 m/s时，场地最不利区域（博物馆西南侧走廊）的风速小于3.6 m/s（当然小于5.5 m/s）。考虑到气候的多变性时，可靠度依然为1。

5 结论

通过以上的计算分析，主要得出如下结论：①在建筑方案阶段，BIM能为项目带来的效益是最多的。使得建设工程项目与当地生态环境有一个良好的结合，这是实现绿色建筑的重要一步。②本文实现了对日照、风速可靠度的定量分析，使得难以衡量的设计参数得到了基于可靠度的度量，为建筑设计师提供了更好的参数参考。公式（4）可以为日照可靠度的计算分析提供计算依据。③日照、风速可靠度的定量分析与BIM相结合进一步证明了BIM技术在前期设计阶段的价值，可以满足人们对建筑物舒适度越来越高的要求，更加符合工程项目实际需求。公式（5）可以为风环境舒适度的计算分析提供可靠的计算依据。

参考文献：

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【关键词】信息模型；建筑设计；可视化；协同

随着计算机技术的发展，计算机辅助在建筑设计上得到了广泛应用，但建筑设计师的思维方式和工作模式并未得到根本改变，只是实现了利用计算机替代手工绘图。建筑信息模型技术的出现，使设计师能够在真正的三维设计环境中工作，将他们从疲于经营图面效果的窘境中重新拉回到原初的设计愿望，从而更快更好地实现设计的目的和意义。

1 建筑信息模型

建筑信息模型BIM（BuildingInformationModeling）是近两年来出现在建筑界中的一个新名词。所谓建筑信息模型（BIM），是指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM技术的设计软件包含了以下三种主要的技术思想：第一，在三维空间建立起单一的数字化建筑信息模型，建筑物的所有信息均以统一数据库的形式保存在该模型中，以便于更新和共享。第二，在设计数据之间创建实时的一致性的关联。由同一个数字化建筑模型生成的所有图纸、图表均相互关联，各数字化构件实体之间可以实现关联显示、智能互动，对设计数据的任何更改，都马上可以在其他关联的地方反映出来。第三，支持多种方式的数据表达与信息传输BIM软件既支持传统的平、立、剖面图等二维图图纸的表达，也支持轴测图，透视图等三维方式图纸的表达甚至动画方式显示，还支持便于网络传输的XML(ExtensibleMarkupLanguage可扩展标记语言)。以便于网络传输。

2 BIM技术

BIM设计软件不再是提供只能画点、线、圆等简单元素的几何绘图工具，而是在设计过程中直接放置墙体、门、窗、梁、柱等构件图元，建立起由构件组成的信息化模型。

2.1 构件组合

即建筑信息模型应由一定数量的虚拟构件拼装而成，通过调节构件（或族）的参数（如长、宽、高、位置、材料等）。这类软件带有强大的构件库，各种构件、家具、厨房设备、卫生洁具都存储在库中，可以随时调用其中的库或模型，模型建立后，可自动生成建筑设计中所要表达的各种图纸。

在实际应用中，建筑师在修改了某个构件时，譬如柱子的高度或者标高的数值时，楼板、墙体和梁的位置都会有相应的变化，做出相应的更新，因为这些构件的参数和标高是相关联的，因此构件关联，同步改变也是建筑信息模型的一个特征，关联性设计它不仅提高了建筑师的工作效率，还解决了长期以来图纸之间的错、漏、缺问题，其意义是显而易见的。

2.2 数据库组织共享

建筑信息模型（BIM）的技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库，不仅包含了建筑师的设计信息，而且可以容纳从设计到建成使用，甚至是使用周期终结的全过程信息，并且各种信息始终是建立在一个三维模型数据库中。

信息模型的设计信息都以数字形式保存在数据库中的，以便于更新和共享；通过数据库中的数据及构件之间的关联关系，可以很容易地虚拟出一个建筑信息模型。而整个信息模型的设计，实际上是一个通过一个参数化的界面对数据库的全面的操作的过程，对同一个数据库而言，可以更好地起到协作设计的作用。例如，结构工程师改变其柱子的尺寸时，建筑模型中的柱子也会立即更新，而且建筑信息模型还可为不同的生产部门，甚至管理部门提供了一个良好的协作平台。这不仅仅改变了建筑师、结构工程师、设备工程师传统的工作协调模式，同时使业主、政府政务部门、制造商、施工企业都可以基于同一个带有三维参数的建筑模型协同工作。

2.3 数据表达与信息传输

支持多方式数据表达与信息传输，BIM软件既支持传统的平、立、剖面图等二维图纸的表达，也支持轴测图，透视图等三维方式图纸的表达甚至动画方式显示，还支持便于网络传输的XML(ExtensibleMarkupLanguage可扩展标记语言)。

3 BIM技术的运用和前景

3.1 建筑及园林景观设计的优势

BIM在建筑设计及景观设计中都有着很大的优势，首先，快速、轻松地创建建筑设计模型，并同步生成平、立、剖面，特别是立面图纸的出图，实现设计的可视化。其次，查找和管理一个模型中的多个设计选项，这些方案可以在空间布局、材料选择等任何方面有所差别和选择。再次，利用建筑信息模型中丰富、可靠的数据。从最初制定的空间规划和总明细表到详图设计阶段、精确的材料算量和成本预算，再到最后都可生成协调一致的文档。

3.2 建筑信息模型设计上的优势

通过对Revit有的深入的认识和了解和设计体验后，归纳出其在进行建筑信息模型的设计上具有以下特点和优势：

（1）Revit打破了传统的二维设计中平立剖视图各自独立互不相关的协作模式，它以三维设计为基础，直接采用建筑师熟悉的墙体、门窗、屋顶等构件作为命令对象，快速的创建出项目中的三维虚拟BIM建筑信息模型，并在创建三维建筑模型的同时自动生成所有的平面、立面、剖面、统计表等视图，从而节省了大量的绘制与处理图纸的时间。

（2）通过Revit建立的BIM建筑信息模型，可利用参数化实体造型技术使计算机可以表达出真实的建筑所具有的信息，突破了长期以来用抽象的视觉符号来表达设计的固有模式；同时，建筑信息模型在建筑设计阶段能够有效地提升设计师所设计出来的图纸的设计质量与工作效率，其信息数据的传递在可视化的施工管理与物业管理等方面都将发挥出了传统二维设计所不具备的巨大优势。

3.3 BIM先进技术的经典案例

目前建筑信息模型的概念已经在学术界和软件开发商中获得共识，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的TriForma以及Autodesk公司的Revit这些引领潮流的建筑设计软件系统，都是应用了建筑信息模型技术开发的，可以支持建筑工程全生命周期的集成管理环境。BIM在建筑工程的应用也越来越吸引人们的目光。

由Gensler设计的632米高的上海中心，采用了BIM技术，其特点是自方案初期就综合各工种协同创作，特别是建筑造型与结构方案选择的协调统一成为了设计的一大亮点。由于该结构高达632米，风荷载的影响是结构师要考虑的重要因素。因此在考虑建筑外部造型的同时，必须慎重优化结构体征，降低风荷载的作用。据估算，风荷载每降低5%，造价将降低1200万美元，Genslar利用BentleyGC参数化设计工具制作建筑表皮模型，保证功能及美观的同时也将该模型用于结构风洞试验及计算分析，最终优化的结果是将风荷载降低了32%。这于2D设计模式来说是不可想象的。

4 小结

基于BIM技术而开发的三维设计软件为设计师提供了一个从概念设计到施工图设计，可视化分析，渲染图和文档制作的统一的环境，消除了设计图档之间不一致的现象，保证了设计，协调、高效、顺利地进行，保证了整个设计的质量和进度。实践证明，基于BIM技术的三维设计软件是一种非常有效的手段，设计者用三维概念来分析整个设计的空间构成的关系，最终实现设计的立体表达，实现设计目标的优化，实现设计信息的充分利用，BIM设计软件的应用可以改变并加深设计师和工程师对空间的认知和对建筑构筑形式的理解，其设计构思的意义和方法也在逐渐被认识和改变，同时为建筑设计教育带来了新的课题，这也是正在发展的信息技术对设计思维带来的新的冲击、新的革命。

篇10

仿真系统是根据对所研究的系统的了解和认识，提取里面关键的数据，构建和现实的系统对应的模型。，模型与仿真的程序通过确认和验证，在再该实验的基础之上进行模型的仿真•实验，按照模拟系统的运行进程，对状态这个变量随着时间的变化动态的规律进行观察，根据采集的数据和分析统计，来得到通过仿真后的系统参数统计特点，按照这个统计来评估判断系统真实的参数与性能，给决策供给辅数据。虚拟的仿真是运用系统，计算机，概率论以及数理学为基础，并结合其他领域的应用与技术上的特点，慢慢发展的技术，而且它不仅仅是一门技术还是一门实验性的学科，根据各学科的变化，虚拟性的仿真也逐渐的得到发展，已经是现代最活跃的技术。如果从原理上说，虚拟的现实性仿真就是让仿真和VR技术组合在一起，不过这种组合不是表面上的简单组合，而是把两种系统的特点有机的融合在一起。实际应用中，虚拟仿真也是一种体验VitualWorld和具有可创建性的电脑系统。这样的虚拟性世界是电脑生成的，同时也是现实的再现，还可以是想象中构思出的世界，户主可以通过听觉，触觉以及视觉等多种通道来与虚拟性世界交流。它是通过仿真的形式创造出一个可以实时的对实体对象的互相作用和变化进行反映的三维度幻真世界，经过头盔式显示屏，信息手套一些起辅助作用的传感器，给用户提供一个可以观测可以交互的三维度视图。可让用户直接的参与到仿真的对象探索里面，探索环境作用下的变化，以及沉浸的感觉。虚拟现实是综合利用电脑技术，图形学，电脑视觉，视觉的生理学，仿真科技，微型电子，多媒体，信息，三维显示，，测量和传感，语音的识别，集成技术，人机的接口，网络工程等一些高科技的集成成果。它的逼真性能与实时的交互特性给系统的仿真提供了强大的支撑。

2可视化的技术

可视化技术利用的是电脑图形学与图像的处理，把数据通过图形的形式在显示屏上呈现出来的互相处理的方法技术与理论。它涵盖的领域有电脑图形学，图形的处理，电脑视觉，电脑设计等，是对一系列的问题进行数据分析，数据的处理，分析决策的一种综合的技术。这种技术在电脑中是最先应用的，而且逐渐的形成了科学电脑可视化这个重要的分支。科学电脑可视化可以将包含测量得到的数据，图形，或者是电脑中出现的数字数据转化成更加直观，可以用图像展示出来的信息随时间空间进行变化的物理量或现象再展现给研究人员，让他们可以观察，计算与模拟。自从一九七八年科学电脑可视化被提出后，它在各个工程领域都有着非常广泛的发展应用。令人更诧异的是现在虚拟的现实科技可以把人们带入一个三维度，多媒体虚拟空间，让人们能够遨游远古城堡和浩瀚宇宙。这一些科技都已经开始应用到了手机开发中。这些的所有都是靠着电脑可视化和图形科技快速发展。我们对于电脑的可视化研究已有着非常漫长的历程了，其中产生出大量可视化设备，如SGI企业所推出的三维GL图形库的表象是很突出的，使用简单功能还很强大。使用GL进行开发的三维度软件受到许多专业的人士欢迎，这样的应用已经发展到了产品的设计，建筑，医学，地球的科学等一些高领域。伴随着电脑技术的不断发展，G也已进一步的发展为OpenGL，并被认为是性能最高的图形与互相交换式情景的处理标准。现在涵盖ATT企业的UNIX软件的实验室，IBM，DEC，SUN，HP，Microsoft与SGI几家公司在内的而且在电脑的市场有着强大的领导价值的大型公司都是采用OpenGL图形的标准。值得关注的是，因微软公司在WindowsNT里面提供的OpenGL图形的标准，所以OpenGL将会在电脑里面广泛的应用，特别是OpenGL三维度图形的加速卡与微型计算机图形的工作站推出，使得人们可在微型计算机上完成三维度图形的应用。就像电子CAD的设计，模拟仿真，三维的游戏等等，这样就可以更加方便有机会利用OpenGL以及它的软件进行自己三维度图形的实际建立。

3在手机与电子的通讯领域应用广泛

就拿电子这个行业来说，在无可遵循的规范情况之下，MNSC对所有种类的问题提供出了高效相应的解决措施。它的强大产品群体能够处理各个领域出现的问题，这些产品不仅能够独立的解决有关行业的问题还可以结合具体情况共同解决这些问题，给出相对的仿真联合分析。

3.1于手机电子产业结构的分析应用

虚拟仿真实验可通过相关的软件完成结构的分析，有着强大的屈曲，静力，动力的高级响应，随机的振动，复合的材料，灵敏度的设计与优化，扩展优化，动力学显式，动力学隐式等多方面分析的功能。显示了国际某著名磁盘驱动器生产商，以及美国宇航局采用虚拟仿真技术对火星探路者天线装置结构优化分析的情况。

3.2虚拟仿真技术在手机跌落、碰撞等分析中的应用

虚拟仿真实验可以给出非线性程度很高的瞬时动力学的分析能力，给电子类产品碰撞，跌落等一些分析提供了完美的解决方法，是分析电子类产品碰撞，跌落不可缺少的工具。就是某有名手机上产厂家对手机进行跌落的分析。

3.3虚拟仿真技术在运动的系统以及仿真，控制的系统仿真中应用

根据虚拟的仿真科技能够实行运动学与动力学的仿真，可对电子类产品的机械性能与运动特点进行研究。就是ABB公司的机器人运动的仿真以及三菱电子开关作动的仿真，实现了完美的控制－液压－运动－结构联合仿真系统。

4总结