前言

建筑业作为国民经济的支柱产业，其数字化、智能化转型关系到国家建设水平和行业可持续发展。近年来，随着国家“数字中国”“数字住建”建设整体规划布局战略深入推进，国家陆续出台了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》《“十四五”建筑业发展规划》，以及《智能建造技术导则（试行）》《关于推进新型城市基础设施建设打造韧性城市的意见》等一系列政策文件，为建筑业的数字化转型提供了政策指引和支持，同时也对建筑业的数字化水平提出了更高要求，迫切需要建筑行业通过新一代信息技术实现高质量发展。

从2008年我在香港理工大学做研究助理接触BIM到现在已经17年了，这期间我对BIM底层原理、软件架构和工程应用进行了初步探索。随着研究和实践的逐渐深入，我们也发现了现有数字化手段的局限性，特别是虚拟信息世界与物理建造世界之间缺乏有效的连接桥梁，信息技术往往出不了办公室，进不了工程现场。扩展现实（XR）技术的出现，恰恰为解决这一困境提供了可能突破口——它能够将数字信息无缝叠加于真实物理空间，创造出前所未有的虚实混合交互体验，从根本上改变现场与信息之间的关系。

多年来，我们团队在建筑扩展现实领域进行了大量探索，从最初的概念验证，到如今已在多个工程项目中应用。每一次技术迭代，每一个项目实践，都是经验积累，也是本书内容的来源。另外我们开展了从扩展现实与BIM融合基础理论到核心算法，再到系统实现的全链条研究，取得了一些成果。这些研究不仅发表于国际顶级学术期刊，也在实际工程中得到了验证与应用，力图为行业发展和工程教学提供可复制、可推广的技术路径与方法论。本书的编写是我们对建筑扩展现实技术前期研究的梳理，也为未来建筑元宇宙的研究与实践铺设道路。

本书分为六大部分： 从建筑数字化发展历程与扩展现实技术的革新意义入手，深入剖析BIM与XR融合的核心技术路径，展示XR技术在建筑设计、施工与运维全过程的应用，探讨其在工程教育中构建沉浸式虚拟空间的创新模式，通过国内外典型案例呈现从装配式建筑到核电工程的实践应用，最后展望XR与人工智能、数字孪生及元宇宙的融合前景，为建筑行业数字化转型描绘蓝图。

在此，我要特别感谢北京工业大学原副校长、中国工程院院士杜修力为本书作序。感谢北京工业大学建工学院原院长薛素铎和现任院长许成顺的关心与支持。感谢北京城建集团土木工程总承包部总经理刘奎生、副总经理付勇攀，建筑工程总承包部总工杨应辉、信息中心主任陈利敏、副主任韩冰、项目经理罗党龙、总工罗彦飞在实践项目中的大力支持。感谢中国核工业二三建设有限公司常海军、杨远松、刘海洋、席利国，使我们有幸将XR技术应用到大国重器——华龙一号上。感谢北京建工集团智能建造中心宋萍萍、付亮，北京建工集团四建副总经理张丽丽，使构件有限元计算以及结果呈现可以在工程原位进行。感谢共同作者北京城建设计发展集团股份有限公司副总经理王臣、数字中心主任张波，北京建工集团科技质量部副部长杨震卿，他们给了我大量的指导、帮助和思想碰撞。感谢我的博士研究生樊雄涛、冯子桐、刘震华，硕士研究生厉望秉、杨千太、刘思雨、陶艺冰、彭云飞、陈昊东、晏文凯、张睿、李灿、郑雅铧，他们做了大量的文字工作。正是有了你们的鼎力相助，本书才得以从构想走向现实。

我们的研究只是智能建造发展大潮中的一朵小浪花，希望能为行业数字化转型贡献一份微薄之力。如书中有任何不足之处，也恳请读者给予批评指正。

赵雪锋

2025年9月3日于北京工业大学建工西楼0号段603室