基于CBR和HTML5的建筑空间检索与生成研究
发布时间：2020-07-31 19:02
【摘要】：论文系统总结和梳理计算机辅助建筑设计（CAAD）发展历程，以“建筑形式综合论”为切入点，在剖析建筑表面“外形”和内在“形式”之区别基础上，揭示当前建筑学界因将参数化设计方法和应用局限于建筑外形表达，而陷入过分追求形式误区的现状，提出建筑数字技术的本质，即适应性地将信息技术应用与建筑设计中，使设计过程更加高效和令人愉悦。 设计师应摆脱传统设计中“翻书”和“冥思苦想”过程，取而代之的是“随心所欲”和“一触即发”的更加高效和令人愉悦的数字化设计体验。通过比较分析基于案例推理（CBR）在CAAD领域20年发展过程中的各种原型并借鉴其不同的功能特征和优势，本研究提出基于CBR和HTML5的建筑空间检索与生成原型Architable，以及建筑空间关系数据库构想。Architable原型使设计参与者跨越专业和地理限制，随时随地通过在智能手机和平板电脑等触摸设备上绘制构思草图，从网络数据库中快速检索到大量相关参考案例，从而获得新的设计灵感。随后计算机根据设计条件和建筑师喜好自动对构思草图进行调整、生成和进化，将“老方案”进化为“新方案”，在提高设计效率的同时，激发设计师创新思维。 为实现这一构想，论文在介绍空间关系及其形式化研究基础上，根据建筑空间的特征提出建筑空间“层级关系”、“连通性关系”和“方位关系”等拓扑关系，建立建筑空间关系的形式化表达方法，并开发Space Grammar原型验证建筑空间关系分类和形式化表达的技术可靠性。在此基础上建立建筑空间关系数据库模型，以及建筑设计方案录入和建筑空间关系匹配方法，实现设计案例的存储与检索。最后提出建筑空间的适应性调整、自动生成及布局进化方法，并开发C-Sign原型，借助遗传算法模拟设计师“理性”与“感性”思维共同控制下的建筑空间布局进化过程，实现在激发设计师灵感的同时，对建筑空间生成结果进行方案优化，并最终形成一种理性、高效和令人愉悦的建筑数字化设计方式。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU201.4
【图文】：
hpad 是在 MIT 林肯实验室当时最高级的 TX-2 计算机上开件配置包括 320KB 主存，8MB 磁带存储盘，7 英寸的 1024一个按键箱和一支光笔，共占据 1000 平方英尺（93 平方米 的主存就有 1 立方码（0.76 立方米）。左图中，计算机显示的局部放大图，伊凡 苏泽兰手中的是光笔，左前方是输入“绘图move）和复制（copy）等指令的按键箱，左侧墙面成组排列函数的开关，显示器下方四个黑色的圆形按钮则控制界面图形。绘图过程中，使用者将光笔置于 CRT 屏幕的某一位置，并raw 命令并挪动光笔，显示器便开始显示一段以初始位置为置为终点的类似“橡皮筋”的线段。通过不同绘图指令的组合复杂图形的精确绘制，并通过数学函数完成结构的受力计算图 1-1. SAGE 系统交互界面源：左图：www.wikipedia.com；右图：https://design.osu.edu/carlson/history/lessSKETCHPAD: A MAN-MACHINE GRAPHICAL COMMUNICATION SYSTEMd on the complete quadrilateral. Thed points and the ‘two lines whichof the top of the picture to the right fixed. Two moving lines are drawnower circled points to the intersec-e long fixed lines with the driving intersection of these two movingmust be extended) has a box arounde shown theoretically that this link-es a conic section which passes place labeled “point on curve” andto the two lines marked “tangent.”A bridge beam is constrained to maintainconstant length, but any change in length is in-dicated by an associated number. Under theassumption that each bridge beam has a cross-sectional area proportional to its length, thenumbers represent the forces in the beams.
其重要成就而获得了 1988 年“图灵奖”以及“计算机图形学之父”等美誉。Sketchpad 是在 MIT 林肯实验室当时最高级的 TX-2 计算机上开发的[2]（如图），其硬件配置包括 320KB 主存，8MB 磁带存储盘，7 英寸的 1024x1024 显示器，以及一个按键箱和一支光笔，共占据 1000 平方英尺（93 平方米）空间，仅仅 320KB 的主存就有 1 立方码（0.76 立方米）。左图中，计算机显示的是桁架结构桥梁的局部放大图，伊凡 苏泽兰手中的是光笔，左前方是输入“绘图”（draw）“移动”（move）和复制（copy）等指令的按键箱，左侧墙面成组排列的按钮是图 1-1. SAGE 系统交互界面图片来源：左图：www.wikipedia.com；右图：https://design.osu.edu/carlson/history/lesson2.html
速组装的个性化制造，从而避免了将设计限制性地归结为组合问题。1.3 CAAD 发展断代CAD 自 1960s 年代诞生时辅助汽车及航空航天机器制造的简单昂贵的软件，发展成为 2010s 年代在设计各领域广为应用的复杂多样的系统，发生了突飞猛进的变化。1990s 年代德国包豪斯大学里比希 Liebich[7]和 Steinmann[8]教授将 CAD发展划分为三代（图 1-3）。第一代 CAD 出现在 1960s 年代初，开始于 Sketchpad所确立的人机图形交互界面以及建筑师对设计计算工具的需求，并一直寻求能够包含建筑设计生成、评估和演示在内的综合模型。第二代 CAD 的主要特点是发展成为独立的应用软件，集符号系统、数据库和文字处理等功能于一体，在 1980s年代初被拥有高性能计算机的建筑事务所广泛采用。开始于 21 世纪初的第三代计算机辅助设计工具为智能化 CAD（Intelligent CAD, ICAD）和建筑信息模型（BIM）系统开辟了发展方向，注重建筑工程不同知识领域的信息整合，使不同CAD 系统间的信息传输不再需要昂贵的数据接口，实现了各专业信息的无障碍Verschiedene Me - und Aufnahmeverfahren werden in freier Kom-bination unter einer Oberfl che bereitgestellt.Das System unterstützt dabei ad quat die verschiedenen Pha-sen in der Bauaufnahme, beginnend bei der Erstbegehung, überdie geometrische Aufnahme bis hin zur architektengerechtenPlanungsausgestaltung und Datenauswertung.QuellenstudiumErstbegehungüberführung vorhandener Datengeometrische Daten Sachdaten multimediale DatenAufnahme vor OrtBauaufma Aufnahme vonSachdatenAufnahme vonmultimedialen DatenAufbereitung im BüroKonstruktion Zuordnung weiterer Informatio
本文编号：2776877
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU201.4
【图文】：
hpad 是在 MIT 林肯实验室当时最高级的 TX-2 计算机上开件配置包括 320KB 主存，8MB 磁带存储盘，7 英寸的 1024一个按键箱和一支光笔，共占据 1000 平方英尺（93 平方米 的主存就有 1 立方码（0.76 立方米）。左图中，计算机显示的局部放大图，伊凡 苏泽兰手中的是光笔，左前方是输入“绘图move）和复制（copy）等指令的按键箱，左侧墙面成组排列函数的开关，显示器下方四个黑色的圆形按钮则控制界面图形。绘图过程中，使用者将光笔置于 CRT 屏幕的某一位置，并raw 命令并挪动光笔，显示器便开始显示一段以初始位置为置为终点的类似“橡皮筋”的线段。通过不同绘图指令的组合复杂图形的精确绘制，并通过数学函数完成结构的受力计算图 1-1. SAGE 系统交互界面源：左图：www.wikipedia.com；右图：https://design.osu.edu/carlson/history/lessSKETCHPAD: A MAN-MACHINE GRAPHICAL COMMUNICATION SYSTEMd on the complete quadrilateral. Thed points and the ‘two lines whichof the top of the picture to the right fixed. Two moving lines are drawnower circled points to the intersec-e long fixed lines with the driving intersection of these two movingmust be extended) has a box arounde shown theoretically that this link-es a conic section which passes place labeled “point on curve” andto the two lines marked “tangent.”A bridge beam is constrained to maintainconstant length, but any change in length is in-dicated by an associated number. Under theassumption that each bridge beam has a cross-sectional area proportional to its length, thenumbers represent the forces in the beams.
其重要成就而获得了 1988 年“图灵奖”以及“计算机图形学之父”等美誉。Sketchpad 是在 MIT 林肯实验室当时最高级的 TX-2 计算机上开发的[2]（如图），其硬件配置包括 320KB 主存，8MB 磁带存储盘，7 英寸的 1024x1024 显示器，以及一个按键箱和一支光笔，共占据 1000 平方英尺（93 平方米）空间，仅仅 320KB 的主存就有 1 立方码（0.76 立方米）。左图中，计算机显示的是桁架结构桥梁的局部放大图，伊凡 苏泽兰手中的是光笔，左前方是输入“绘图”（draw）“移动”（move）和复制（copy）等指令的按键箱，左侧墙面成组排列的按钮是图 1-1. SAGE 系统交互界面图片来源：左图：www.wikipedia.com；右图：https://design.osu.edu/carlson/history/lesson2.html
速组装的个性化制造，从而避免了将设计限制性地归结为组合问题。1.3 CAAD 发展断代CAD 自 1960s 年代诞生时辅助汽车及航空航天机器制造的简单昂贵的软件，发展成为 2010s 年代在设计各领域广为应用的复杂多样的系统，发生了突飞猛进的变化。1990s 年代德国包豪斯大学里比希 Liebich[7]和 Steinmann[8]教授将 CAD发展划分为三代（图 1-3）。第一代 CAD 出现在 1960s 年代初，开始于 Sketchpad所确立的人机图形交互界面以及建筑师对设计计算工具的需求，并一直寻求能够包含建筑设计生成、评估和演示在内的综合模型。第二代 CAD 的主要特点是发展成为独立的应用软件，集符号系统、数据库和文字处理等功能于一体，在 1980s年代初被拥有高性能计算机的建筑事务所广泛采用。开始于 21 世纪初的第三代计算机辅助设计工具为智能化 CAD（Intelligent CAD, ICAD）和建筑信息模型（BIM）系统开辟了发展方向，注重建筑工程不同知识领域的信息整合，使不同CAD 系统间的信息传输不再需要昂贵的数据接口，实现了各专业信息的无障碍Verschiedene Me - und Aufnahmeverfahren werden in freier Kom-bination unter einer Oberfl che bereitgestellt.Das System unterstützt dabei ad quat die verschiedenen Pha-sen in der Bauaufnahme, beginnend bei der Erstbegehung, überdie geometrische Aufnahme bis hin zur architektengerechtenPlanungsausgestaltung und Datenauswertung.QuellenstudiumErstbegehungüberführung vorhandener Datengeometrische Daten Sachdaten multimediale DatenAufnahme vor OrtBauaufma Aufnahme vonSachdatenAufnahme vonmultimedialen DatenAufbereitung im BüroKonstruktion Zuordnung weiterer Informatio
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 魏力恺;张颀;许蓁;张昕楠;;走出狭隘建筑数字技术的误区[J];建筑学报;2012年09期
2 虞强源 ,刘大有 ,谢琦;空间区域拓扑关系分析方法综述[J];软件学报;2003年04期
本文编号：2776877
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