淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-2907201911231700
中文論文名稱 擴增實境於營建施工介面管理之研究
英文論文名稱 The Study of Applying Augmented Reality for Construction Interface Management
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生中文姓名 陳善婷
研究生英文姓名 Shan-Ting-Chen
學號 607380010
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2019-07-03
論文頁數 81頁
口試委員 指導教授-蔡明修
委員-王人牧
委員-游中榮
中文關鍵字 施工介面管理  擴增實境(AR)  建築資訊模型(BIM)  系統開發 
英文關鍵字 Construction Interface Management  Augmented Reality(AR)  Building Information Modeling(BIM)  System Development 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 營建工程最大的特色在於有眾多的參與者,執行過程中會劃分出眾多專業工作分包,並由不同專業領域上的人員合作執行這些專業工作分包的施工。然而合作可以提升工程效率,但各專業人員合作的過程中,往往會產生許多介面協同作業上的衝突及困難,若沒有良好的施工介面管理將會對於整個專案工程造成延遲工期、成本增加、重新施作等重大影響。目前針對施工上的介面管理主要方式大多以二維圖說為基礎進行施工介面協調管理,但這樣的方式可能會因缺乏空間感較不易想像且也較難與工地現場建立直接關聯,使得各專業廠商或現場工程師在討論施工介面協調的過程中,較易產生空間規劃上的認知差異或是討論的方法難以在現地中使用的狀況,而導致施工時,修改或重工的狀況重複發生在施工現場。若能在介面管理的過程中,提供更便利、易懂且直覺的施工介面管理機制,或許將能有效提升介面協同施作的效率並減少施工錯誤之風險。
BIM(Building Information Modeling)技術近幾年發展快速,其最大的特色在於擁有專案的3D模型,同時具備建築物的眾多資訊。本研究將依據BIM具有的特色,以BIM 3D模型為平台發展一施工介面管理系統,藉以改善傳統介面管理上使用二維施工圖說缺乏立體空間感的問題。然而BIM 3D模型受限於電腦硬體設備之影響,難以帶入施工現場進行使用,為此本研應用AR擴增實境視覺化技術,把虛擬的BIM 3D模型疊套至施工現場為目的,建立以BIM 3D模型為基礎之AR施工介面管理系統。此系統發揮AR虛實整合之能力,整合虛擬BIM 3D模型與現實的施工現場,並提供使用者適合現場施工介面管理之功能,將虛擬物件顯示於實際場景中,讓現場施工人員能直接針對3D構件進行施工介面管理,以此提供使用者更加直覺且便利之施工介面管理系統,藉以提升施工介面管理之效率。
英文摘要 The biggest feature of the construction project is that there are many participants. During the process, many professional subcontracts will be divided, and the construction of these professional subcontracts will be carried out by personnel from different professional fields. However, cooperation can improve engineering efficiency. In the process of cooperation among professionals, there are often conflicts and difficulties in the operation of many interfaces. Without good construction interface management, delays, cost increase and rework will be repeated for the entire project. This will have a major impact on the project. At present, most of the main methods of interface management for construction are based on 2D shop drawing for coordinated management of construction interfaces. However, such a method may be difficult to execute due to lack of space and it is difficult to establish direct connection with the site. The on-site engineers and professional manufacturer are more likely to produce cognitive differences in spatial planning or situations in which the methods discussed are difficult to use in the field during discussing the construction interface coordination, and the conditions of modification or rework are repeated at the construction site during construction. Providing a more convenient, understandable and intuitive construction interface management mechanism in the process of interface management may effectively improve the efficiency of interface interaction and reduce the risk of construction errors.
BIM (Building Information Modeling) technology has developed rapidly in recent years. Its biggest feature is that it has a 3D model of the project and has many information about the building. Based on the characteristics of BIM, this study will develop a construction interface management system based on BIM 3D model, so as to improve the lack of three-dimensional space in the traditional interface management. However, the BIM 3D model is limited by the influence of computer hardware equipment, and it is difficult to bring it into the construction site for use. For this reason, the AR application of AR augmented reality visualization technology is used to stack the virtual BIM 3D model to the construction site. Establish an AR construction interface management system based on the BIM 3D model. This system utilizes the ability of AR virtual integration, integrates virtual BIM 3D model and realistic construction site, and provides users with the function of on-site construction interface management. The virtual objects are displayed in the actual scene, allowing on-site construction personnel to directly target 3D components. Construction interface management is provided to provide a more intuitive and convenient construction interface management system for users to improve the efficiency of construction interface management.
論文目次 圖目錄 III
表目錄 VI
一、 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 3
1.3研究流程與方法 4
1.4研究範圍與限制 7
第二章 文獻回顧 8
2.1介面管理 8
2.1.1介面的定義 8
2.1.2介面分類 9
2.1.2介面管理 12
2.1.3介面管理相關研究 12
2.2. BIM 3D模型相關之應用 16
2.3擴增實境技術 20
2.4 BIM結合擴增實境於施工階段應用 24
2.5小結 26
第三章、BIM現場施工應用架構設計 28
3.1系統資料庫 28
3.2系統資料管理模組 30
3.3 AR施工應用程式 33
第四章、AR施工介面管理系統開發 41
4.1 AR施工介面管理機制建置 41
4.2 AR施工介面管理系統開發 43
4.2.1系統分析 44
4.3 系統設計 47
4.3.1.系統資料庫設計 47
4.3.2.系統資料管理模組功能設計 50
4.3.3.AR施工介面管理應用程式功能設計 51
4.4 系統實作 57
4.4.1開發環境 57
4.4.2施工介面管理系統資料管理模組 58
4.4.3 AR施工介面管理應用程式 59
第五章、系統展示與討論 63
5.1施工介面系統資料管理模組基本功能展示 63
5.2 AR施工介面管理應用程式功能展示 67
5.3討論 74
第六章、結論與建議 75
6.1結論 75
6.2建議 76
第七章、參考資料 77
圖目錄
圖1.1研究流程圖 4
圖 2.1工程介面分類(戴培達,2000) 11
圖 2.2工程興建期間各階段介面問題浮現之可能性 12
圖 2.3 REALITY-VIRTUALITY CONTINUUM示意圖(MILGRAM & KISHINO, 1994) 21
圖3.1 BIM現場施工應用架構圖 28
圖3.2系統資料庫架構圖 28
圖3.3 REVIT模型資料匯入BIM 3D模型資料庫流程 30
圖3.4系統資料管理模組三層式架構 31
圖3.10 AR施工應用架構 33
圖3.10開發流程圖 36
圖3.11模型前處理流程圖(黃健倫,2017) 37
圖3.12 BIM模型圖材質標準化之差異(黃健倫,2017) 37
圖3.13 UNITY ARKIT PLUGIN擴增實境開發套件 38
圖3.17 UNITY UI SYSTEM中官方所建置的UI物件 39
圖3.18 UNITY 發布成IOS應用程式檔案 40
圖3.19 XCODE 安裝應用程式 40
圖4.1 AR施工介面管理機制圖 42
圖4.2系統開發流程圖 43
圖4.3 施工介面管理系統資料管理模組使用者案例圖 44
圖4.4 AR施工介面管理應用程式使用案例圖 45
圖4.5應用程式角色權限示意圖 46
圖4.6 AR施工介面系統資料庫 48
圖4.7 ELEMENT_WORKS資料表 49
圖4.8系統功能架構圖 51
圖4.9介面事件表 54
圖4.10介面查核表 55
圖4.11 UNITY場景中的模型 60
圖4.12 C#程式範例 61
圖4.13 CONNECTDB.PHP 62
圖5.1施工介面系統資料管理模組首頁 63
圖5.2使用者管理功能模組 64
圖5.3施工廠商管理 65
圖5.4工項設定 66
圖5.5使用者登入功能面板 68
圖5.6應用程式功能主畫面 68
圖5.7構件屬性查詢 69
圖5.8模型錨定點放置功能面板 70
圖5.9模型錨定點放置功能面板 70
圖5.10模型圖層顯示 71
圖5.11 主畫面中的會議功能模組 71
圖5.12介面事件表建立 72
圖5.13介面查核功能模組 73
圖5.14 介面查核表 73

表目錄
表2.1有關介面定義文獻資料整理表 8
表2.2介面管理應用表 13
表2.3 BIM 3D 模型相關應用之研究 17
表2.4擴增實境之應用 21
表2.5 BIM結合擴增實境施工階段應用 25
表4.1介面比較表 41
表4.2施工資訊表單說明 50
表4.3介面事件表說明 54
表4.4介面查核表 56
表4.5開發環境一覽表 58
表4.6 使用者介面一覽表 61
表5.1 設備規格 67
參考文獻 I. 英文文獻
[1] Azuma, R. T. (1997). A survey of augmented reality. Presence: Teleoperators & Virtual Environments, 6(4), 355-385.
[2] Hou, L., Wang, X., & Truijens, M. (2015). Using augmented reality to facilitate piping assembly: an experiment-based evaluation. Journal of Computing in Civil Engineering, 29(1), 05014007.
[3] Kim, C., Park, T., Lim, H., & Kim, H. (2013). On-site construction management using mobile computing technology. Automation in construction, 35, 415-423.
[4] Ma, Z., Cai, S., Mao, N., Yang, Q., Feng, J., & Wang, P. (2018). Construction quality management based on a collaborative system using BIM and indoor positioning. Automation in Construction, 92, 35-45.
[5] Milgram, P., Takemura, H., Utsumi, A., & Kishino, F. (1995, December). Augmented reality: A class of displays on the reality-virtuality continuum. In Telemanipulator and telepresence technologies (Vol. 2351, pp. 282-293). International Society for Optics and Photonics.
[6] Park, C. S., Lee, D. Y., Kwon, O. S., & Wang, X. (2013). A framework for proactive construction defect management using BIM, augmented reality and ontology-based data collection template. Automation in Construction, 33, 61-71.
[7] Poku, S. E., & Arditi, D. (2006). Construction scheduling and progress control using geographical information systems. Journal of computing in civil engineering, 20(5), 351-360.
[8] Rankohi, S., & Waugh, L. (2013). Review and analysis of augmented reality literature for construction industry. Visualization in Engineering, 1(1), 9.
[9] Williams, G., Gheisari, M., Chen, P. J., & Irizarry, J. (2015). BIM2MAR: an efficient BIM translation to mobile augmented reality applications. Journal of Management in Engineering, 31(1), A4014009.
[10] Yeh, K. C., Tsai, M. H., & Kang, S. C. (2012). On-site building information retrieval by using projection-based augmented reality. Journal of Computing in Civil Engineering, 26(3), 342-355.
II. 中文文獻
[1] 顧文翔 (2000)「營造廠建立經驗學習資料庫之研究-以捷運車站工程介面管理為例」,碩士論文,國立台灣大學,土木工程學研究所。
[2] 黃匍豪 (2011),「三維擴增實境式之施工作業模擬」,碩士論文,國立臺灣科技大學營建工程系。
[3] 蕭富慈 (2012),「營建工程介面管理模式及系統建置之研究」博士論文,國立臺北科技大學工程科技研究所
[4] 蔡明虹(2013),「建築工程水電系統施工界面整合之探討」,碩士論文,朝陽科技大學營建,朝陽科技大學營建工程系。
[5] 紀宏霖 (2013),「擴增實境輔助之遠端吊車系統及其介面設計」,碩士論文, 國立臺灣大學土木工程學研究所。
[6] 張庭瑜 (2013),「整合擴增實境與室內定位技術之BIM資訊現地呈現模式」,碩士論文,國立臺灣科技大學營建工程系。
[7] 羅靜淑(2013),「以系統思考探討營建工程設計與施工之介面問題」,碩士論文,國立高雄第一科技大學營建工程研究所。
[8] 張圳宏 (2013),「建築工程施工階段土建與機電介面管理實務應用之研究」,碩士論文,國立臺北科技大學土木與防災研究所。
[9] 黎冠德 (2014),「以建築資訊模型為基礎之設施報修系統之研究」,碩士論文,國立雲林科技大學營建工程系。
[10] 張藝亨 (2012),「電廠興建之重大件設備運輸與吊裝過程中介面管理探討」,碩士論文,國立臺灣科技大學建築系。
[11] 王文榮 (2014),「以系統思考研究機電與土建工程介面問題的本質」,碩士論文,國立高雄第一科技大學營建工程研究所。
[12] 吳宗龍 (2015),「重新發包工程之施工介面處理之研究」,碩士論文,國立高雄第一科技大學營建工程研究所。
[13] 周泓霖 (2015),「建築資訊模型(BIM)於營造施工階段之介面衝突檢討研究-以鋼骨構造大樓為例」,碩士論文,國立臺灣海洋大學河海工程系。
[14] 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」,碩士論文,國立臺灣科技大學營建工程系。
[15] 江正鼎 (2015),「結合建築資訊模型與感測技術應用於基礎設施情境互動式呈現研究」,博士論文, 國立中央大學土木工程學系。
[16] 許金印 (2015),「機電工程之設計與施工作業整合案例之研究」,碩士論文,國立臺北科技大學。
[17] 許汎貞 (2016),「營建工程BIM執行介面檢討實務導入之研究」,碩士論文,國立臺北科技大學土木工程系土木與防災碩士班(碩士在職專班)
[18] 呂欣倫 (2016),「結合BIM與Unity技術互動式呈現住家節電樣式與教育」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系。
[19] 李忠憶 (2016),「營建工程生命週期文件管理系統雛型-以某營造公司為例」,碩士論文,國立中山大學資訊管理學系研究所。 。
[20] 林旭全 (2016),「以智慧數據為基礎之建築資訊模型框架」,碩士論文,國立臺灣科技大學管理研究所。
[21] 許君豪 (2016),「導入沉浸式虛擬實境技術於高科技廠房之施工管理」,碩士論文,國立臺灣大學土木工程學研究所。
[22] 蕭景華 (2016),「建築資訊模型對於營建產業之效益探討」,碩士論文,國立臺灣科技大學營建工程系。
[23] 鄭莉虹 (2017),「設計與施工介面問題之研究-以高科技廠房為案例」,國立高雄第一科技大學,營建工程學系碩士班。
[24] 莊文楓 (2017),「整合WSN與BIM技術建置營建工地安全監控與管理模式與系統之研究」,博士論文,國立臺北科技大學土木工程系土木與防災博士班。
[25] 蘇芙萱 (2017),「磁磚之設計與施工介面-以住宅之浴廁與廚房為」,碩士論文,中原大學室內設計研究所。
[26] 李雨澈 (2017),「整合BIM與空間資訊技術於施工監測」,碩士論文,國立臺灣大學土木工程學研究所。
[27] 陳其豐 (2017),「建築資訊模型(BIM)的專案整合管理之應用研究」, 碩士論文,淡江大學管理科學學系企業經營碩士在職專班。
[28] 曾郁婷 (2017),「從營運維護管理的角度探討BIM 技術應用在前期規劃之研究」,碩士論文,國立雲林科技大學營建工程系。
[29] 黃健倫 (2017),「整合式BIM施工管理APP之開發-以建築施工流程管理系統之整合為例」,碩士論文,淡江大學土木工程學系碩士班。
[30] 趙旖晗 (2017),「基於BIM和物聯網技術的施工現場實時自動化安全管理系統框架之研究」,碩士論文,國立交通大學土木工程系所。
[31] 蕭景華 (2016),「建築資訊模型對於營建產業之效益探討」,碩士論文,國立臺灣科技大學營建工程系。
[32] 賴永山 (2017),「結合BIM與擴增實境技術於消防安全設備檢測之應用」,碩士論文,國立高雄大學創意設計與建築學系碩士班。
[33] 羅啟三 (2017),「應用BIM建構居家空間室內智慧履歷」,碩士論文,中原大學建築研究所。
[34] 蘇柏仰 (2017),「營建工程評估選用BIM應用(BIM Uses)架構與流程之研究」,碩士論文,國立中央大學營建管理研究所。
[35] 白博升 (2017),「結合擴增虛擬實境與即時影像辨識之工程應用---以鋼橋鏽蝕辨識為例」,碩士論文,國立臺灣大學土木工程學研究所。
[36] 莊文楓 (2017),「整合WSN與BIM技術建置營建工地安全監控與管理模式與系統之研究」,博士論文,國立臺北科技大學土木工程系土木與防災博士班。
[37] 羅紹誠 (2018),「基於建築資訊模型(BIM)之視覺化多維度品質查核系統之開發與應用」,碩士論文,淡江大學土木工程學所。
[38] 戴培達,「施工階段界面圖繪製整合」,台灣營建研究院工程設計品保與界面圖說整合研討會,台北,1999。
[39] 王維志,「考慮工程界面影響之新進度網圖模式」,國立交通大學,行政院國家科學委員會專題研究報告,台北,2000。
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2019-08-01公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2019-08-01起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2486 或 來信