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研究生:王寶成
研究生(外文):Bao-Chen Wang
論文名稱:BIM結合AR技術在建築生命週期之應用評估
論文名稱(外文):Evaluation of combining Building Information Modeling and Augmented Reality Technologies in a Building Lifecycle
指導教授:阮怡凱阮怡凱引用關係
指導教授(外文):Yi-Kai Juan
口試委員:彭雲宏蔡欣君
口試委員(外文):Yeng-Horng PerngLucky Shin-Jyun Tsaih
口試日期:2020-07-15
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:建築系
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:擴增實境建築資訊模型建築生命週期系統架構情境模擬
外文關鍵詞:Augmented RealityBuilding Information ModelingBuilding lifecycleSystem architectureScenario simulation
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虛擬實境(VR,Virtual Reality)、擴增實境(AR,Augmented Reality)技術的應用隨著科技革命和產業變革正在蓬勃發展,被廣泛應用於遊戲、醫療、設計等諸多領域,然而當VR/AR與建築產業相遇將帶來無窮的視覺效果,搭配上近年來建築產業的新興技術建築資訊模型(BIM,Building Information Modeling),兩相結合有望在建築產業上帶來無限的效益。

過往,建築設計師、營造商皆是靠著大量圖紙與模型,設計、建造大樓,使用工具大多運用CAD軟體繪圖和實體模型,其中問題在於文件單獨組成並沒有一個有效的中央平台來儲存資料,因此產生互動性不足,無法以直覺的方式來改變空間,使得參與者對部分資訊取得不足與認知誤差,在冗長的建造與營運期中,造成不符預期的結果或難以彌補的損失,然而建築資訊模型(BIM,Building Information Modeling)導入後解決了中央平台及可視化,但BIM仍缺乏真實環境模擬,例如,工程人員需要模擬特定的建造過程並獲得反饋,但是事實上他們只能夠透過電腦虛擬環境中得到建造過程來獲得可視化,卻無法從現實中得到有效的反饋,透過擴增實境(AR,Augmented Reality)可以將虛擬的3D模型疊加在現實的影像當中,提高界面視覺化的程度,增加用戶的理解,幫助設計者與工程管理者做出快速、準確的反應並進行立即的決策。

本研究將擴增實境(AR,Augmented Reality)結合建築資訊模型(BIM,Building Information Modeling)應用在建築生命週期中,並將建築生命週期分為三類 ①建築規劃設計、②建築施工管理、③建築營運與維護管理,進行分析、系統架構建置與情境模擬。透過文獻及相關案例探討,架構分析出每一個階段建築資訊模型 (BIM,Building Information Modeling) 與擴增實境 (AR,Augmented Reality)的結合,並且將虛擬信息疊加於現實場景中的使用模式透過情境模擬呈現,最後運用專家深度訪談來進行可行性評估。
Through a period of technology revolution and industry advancements, Virtual Reality (VR) and Augmented Reality (AR) are getting more and more commonly utilized in a wide range of industries like design, gaming, healthcare, and etc. As VR and AR provide huge visual benefits for the architecture industry, combining it with Building Information Modeling (BIM), a relatively new architecture modeling technology developed in recent years, would allow great potential and open new doors in the architecture industry.

Architects and construction companies used to rely heavily on design papers, models, and CAD files. However, such ways of working lack a central platform for communication and organization, hence creating a serious problem where different parts of the team having different point of views, misinterpreted information, and a lack of communication and interaction. This results in irreversible outcomes across the long period of the constructing period. BIM effectively solves this problem by providing a central platform and visualization; however, BIM still cannot provide a realistic and effective visualization. For example, although constructors would be able to acquire feedback from BIM’s visualization and modelling, they can only do that through a computer screen; constructors would not be able to visualize the model in real life. AR, on the other hand, would enhance the experience by allowing such process in real life and real size, resulting in better visualization, understanding, and decision making.

This report aims to combine AR and BIM and apply it onto Building lifecycle, which is divided into 3 stages: Architecture design, Architecture construction, and Architecture operation and management. Through detailed primary and secondary research and an extensive expert interview, the research project will analyze each stage of the life cycle, construct respective system architectures, and simulate each scenario where AR and BIM is combined.
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法與內容 3
第二章 BIM與AR整合於建築生命週期之特性 4
2.1 建築生命週期探討 4
2.2 建築資訊模型(BIM)之特性 5
2.3 沉浸式技術探討 7
2.4 BIM結合AR之研究探討 12
第三章 BIM結合AR技術在建築規劃設計之應用 14
3.1 BIM結合AR技術在規劃設計端之研究及應用情形 14
3.2 BIM結合AR技術在規劃設計流程與內容 18
3.3 建置BIM結合AR技術在規劃設計階段應用之情境模擬 20
3.4 小結 28
第四章 BIM結合AR技術在建築施工管理之應用 29
4.1 BIM結合AR技術在施工管理端之研究及應用情形 29
4.2 BIM結合AR技術在施工管理之流程與內容 31
4.3 建置BIM結合AR技術在施工管理階段應用之情境模擬 34
4.4 小結 40
第五章 BIM結合AR技術在建築營運與維護管理之應用 41
5.1 BIM結合AR在營運與維護管理端之研究及應用情形 41
5.2 BIM結合AR技術在營運與維護管理之流程與內容 45
5.3 建置BIM結合AR技術在營運與維護管理階段應用之情境模擬 47
5.4 小結 51
第六章 專家深度訪談與驗證 52
6.1 專家訪談內容 52
6.2 討論 59
第七章 研究結論與建議 60
7.1 研究結論 60
7.2 後續建議 60
參考文獻 61
中文文獻
1. 沈秉廷(2008),「運用物件導向技術於IFC建築資訊」,國立交通大學土木工程系所碩士
2. 王奇笙(2009),「以BIM為基礎建構裝潢工程元件之規則研究」,國立成功大學土木工程所碩士
3. 郭哲瑜(2010),「整合BIM與雲端運算以建立行動維護管理系統」,國立交通大學土木工程系所碩士
4. 簡士凱(2010),「使用BIM建立建築物設施管理系統」,中華大學營建管理學系碩士
5. 薛凱文(2010),「擴增實境應用探討-使用無標記技術」,嶺東科技大學數位媒體設計研究所碩士
6. 周嘯閔(2010),「擴增實境技術應用於平面廣告之實證研究-以傢俱家飾雜誌廣告為例」,國立勤益科技大學流通管理系碩士
7. 謝博全(2011),「BIM在建築生命週期過程應用之研究」,中國科技大學建築所碩士
8. 蘇紹平(2012),「BIM導入設施維護管理實務應用之探討」,國立台北科技大學土木與防災所碩士
9. 陳育萱、李怡葳、賴明慧、吳翌禎(2012),「建築師事務所 BIM 技術導入與成效分析」,國立高雄應用科技大學土木工程系碩士,土木與生態工程研討會
10. 張瑞娜(2012),「應用虛擬實境於營造工地危害辨識教學」,國立交通大學土木工程系所碩士
11. 林穎民(2013),「擴增實境技術於行動載具應用之研究-以情境式學習App為例」,國立中山大學資訊管理學系研究所碩士
12. 江立偉(2014),「建築物外牆公共安全目視診斷評估方法之研究」,國立高雄大學都市發展與建築碩士
13. 林宏道(2015),「基於擴增實境與室內定位之BIM現地檢視系統暨其應用情境探討」,國立台灣科技大學營建工程所碩士
14. 蕭景華(2015),「建築資訊模型對於營建產業之效益探討」,國立台灣科技大學營建工程所碩士
15. 林昭嘉(2015),「結合雲端資料庫與智慧型手持行動裝置於施工管理跨平台之應用」,國立台北科技大學土木與防災所碩士
16. 紀昊昀(2016),「虛擬實境對集合住宅銷售模式之影響」,國立台灣科技大學建築所碩士
17.曾郁婷&潘乃欣,(2016)「從營運維護管理的角度探討 BIM 技術應用在前期規畫之研究」物業管理學會論文集, 171-181.
18. 李雨澈(2017),「整合BIM與空間資訊技術於施工監測」,國立台灣大學土木工程所碩士
19. 黃士豪(2018),「應用擴增實境及建築資訊模型於維護作業之空間分析-以機電設備為例」,國立成功大學土木工程所碩士
20. 陳維良(2018),「整合AR與BIM技術建置室內裝修工程系統之研究」,國立台北科技大學土木與防災所碩士
21. 張美玲(2019),「360度虛擬實境影片閱讀模式之沉浸經驗探討-Cardboard與Monitor為例」,國立台中教育大學數位內容科技學系碩士在職專班
22. 許皓威(2019),「以擴增實境結合BIM輔助工地之鋼筋查驗」,國立臺灣大學土木工程所碩士
23. 李典倫(2019),「整合AR與BIM應用於實虛共構之建物維運管理」,逢甲大學建築所碩士
24. 張軒銘(2019),「建築設計討論內容之非同步虛擬實境探索系統」,國立交通大學多媒體工程碩士

外文文獻
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7. Wang, X., Love, P. E., Kim, M. J., Park, C. S., Sing, C. P., & Hou, L. (2013). A conceptual framework for integrating building information modeling with augmented reality. Automation in construction, 34, 37-44.

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15. Wang, K. C., Wang, S. H., Kung, C. J., Weng, S. W., & Wang, W. C. (2018). Applying BIM and visualization techniques to support construction quality management for soil and water conservation construction projects. In ISARC. Proceedings of the International Symposium on Automation and Robotics in Construction (Vol. 35, pp. 1-8). IAARC Publications.

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