路邊常見的工程圍籬與綠底白字告示牌將施工現場重重阻隔。在剪綵揭幕前的漫長時光裡，圍籬內的龐然大物究竟是如何一步步蓋出來的？ 

施工要按照設計圖，但是園區、工廠之類的大型計畫，從設計圖到成品之間還有很大的距離。最初的設計不一定能按部就班實施，進度隨時可能落後。好消息是，隨著「實境」科技，如擴增實境（Augmented Reality, AR）、混合實境（Mixed Reality, MR）的發展，投資的業主與施工者即使不親自到場，也可以身歷其境，即時掌握工程進度，甚至優先體驗完工的效果。 

國立中央大學土木工程學系的陳介豪特聘教授，希望能銜接虛擬模型及現場實況，因此在一處正準備進行改建的大型能源廠房，嘗試結合科技，導入智慧化的管理方案。由於該廠房缺乏完整之原始施工圖紙資料，同時廠房內部空間複雜，部分區域因高溫使人員難以進入，傳統測量方式受限。要發揮 AR 的功能，必須先組合建築資訊模型（Building Information Modeling, BIM）、光達（Light Detection And Ranging, LiDAR）、點雲（Point Cloud）、數位孿生（Digital Twin, DT）等不同科技。這些名詞也許一般人並不熟悉，但其實概念並不困難。 

想掌握工程的進展，首先要建立能模擬現實的模型，那就是「BIM 建築資訊模型」的角色。這類模型在建築學、工程學已經行之有年，不斷演進。但 BIM 終究只是電腦裡的「理想計畫」，而施工現場卻是隨時在變化的「動態現實」。為了確認「現實」是否有跟上「計畫」，我們需要一雙能看清現場細節的眼睛——這就是「光達」掃描登場的時刻。 

光達有大有小，小至監控行車距離、單一建築狀況的維護，大到大範圍的國土掃描，都是光達發揮的空間。它的原理是向目標發射光束，通常是能量集中的脈衝雷射，再紀錄光反射經過多少時間，藉此測量與目標的距離，得到 3D 模型。例如考古學家在草木覆蓋的環境使用光達，可以尋找被覆蓋的隱蔽遺跡。 

光達可以用飛行器、無人機、車輛、手提等方式操作。陳介豪教授的團隊，使用手提式雷射掃描儀，在工地現場進行環場掃描。操作人員會依照規劃好的動線，將雷射掃描儀「架設」在廠房內的不同站點。儀器啟動後，會像燈塔般高速旋轉、發射雷射並接收反射訊號，短短幾分鐘內就能測量出周遭物體的距離，描繪出 3D 輪廓。 

為了不漏掉任何死角，團隊必須在多個位置進行掃描，並利用各站之間的「重疊區域」進行資料對齊與整合。就像拼圖一樣，電腦最終會將這些分散的掃描資料，合併為同一座標系統下、連貫且完整的廠房「點雲」模型。（如圖 1） 

然而，現場收到的大筆資料中，其實包含不少不需要的雜訊。為了讓模型盡可能逼近真實狀況，必須盡量減少誤差。有了這些處理後的高精度空間資料——點雲，研究團隊就能將其與原始的 BIM 設計圖進行「疊合比對」。這就像是將「現場照片」與「設計圖」疊在一起看，透過電腦程式的分析，立刻就能抓出哪裡蓋歪了、哪裡的管線位置不對，實現精準的數位管理。 

陳介豪教授團隊得到的彩色點雲模型，和實際狀況高度一致，能夠清晰呈現廠房的內部架構、設備與管線配置。建築中的不同部分，如機電系統、不同管線、建築構件，在模型中都以不同顏色區分，方便識別，讓人透過第一人稱全景影像直接觀察。（如圖 2） 

由於點雲資料的精度達到公釐等級，所以能精細到檢視單一零件，放大任一部分，掌握工程進行中的每個細節。而且即使是工程中難以進入的區域，也有能突破遮蔽的視角。 

充分掌握施工現場的資訊，有助於追蹤進度，檢討動線與維護空間，也能預估工程的進行，或是修改方案。搭配在現場安置大量感測器，持續監控，一旦發生異常立刻處理，這一整套便是近年來最紅的「數位孿生」管理。不只能抓緊進度，還能減少浪費。 

有了上述的工地資訊與模型，才能進一步引進AR擴增實境，這也是陳介豪教授團隊下一步的目標。AR 意指結合虛擬與現實世界，讓疊加到現實世界的數位內容能與使用者互動。 

其實 AR 應用離我們並不遠，像是大家熟悉的故宮博物院就有類似的互動導覽。即使對數位科技一竅不通，只要拿起手機或平板對著文物一掃，觀眾能夠親眼看到文物在眼前緩緩轉動，展示其精巧工藝。可見，不管能不能精準解釋 AR 的定義，這種虛實互動的體驗，其實早就已經融入我們的生活之中。 

AR「人在現實，與虛擬互動」的特色，非常適合用於工程營建。例如工程進行到一半，業主可以藉由 AR 先體驗預期的成果，有什麼想法也能事先調整。工地主管可以檢驗施工現場的狀況，是否符合設計圖的要求。另外，隨著工程進行，被牆面等結構遮蔽的管道、線路，在 AR 視角中也能無所遁形，加深人們對工地現場全貌的認識。 

透過 AR 與數位孿生技術的結合，陳介豪教授團隊不只將工廠「蓋」了出來，更展現了土木工程的未來式。在這個願景中，蓋房子不再只是鋼筋水泥的堆疊，而是數據與實境的精密對話。 

未來，隨著技術門檻降低，這套系統能廣泛應用於工程現場。當虛擬模型能精準預視真實，我們將能以更少的試錯成本、更安全的工作環境，建構出更精確的實體世界。從「模擬」到「真實」的距離，正被科技一步步縮短。