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                疫情下的建筑測量學實習
                2020.09-18

                建筑測量學實習是清華大學建筑學院本科生教學的一項必修實踐環節,今年的實習于2020年8月31日至9月5日如期舉行,本次實習與往屆有很大不同,在學生構成上,以往只有建筑系3個班的學生,本次則包括建筑系3個班(建81,建82,建83),景觀系一個班(景觀8),規劃系2個班(規劃8,規劃9),共6個班182人;在教學模式上,受疫情影響,只能采取線上網課的方式展開。為彌補學生不能實操儀器設備以及不能面對面指導學生的不足,在教學內容上,除了常規的理論教學外,教學重點放在測量數據處理和測繪成果應用方面,并將DAS(Document As System,文檔即系統)這一高效、簡潔的GIS應用模式首次用于本科生GIS的教學實踐。 

                本次實習中,包括理論與實踐教學兩個方面,在理論教學方面,主要講授了建筑測量學的基本理論,測繪儀器的原理與使用方法,地形圖測繪的測繪與使用,現代測繪技術以及由清華DAS團隊自主研發的地理計算語言與DAS系統,在實踐環節,主要利用上屆學生實測的數據完成導線計算以及基于AutoCAD的地形圖繪制,利用“DAS.清華GIS教學系統”完成了矢量型住區選址分析、柵格型住區選址分析以及常規地形分析,在充分理解“DAS.時空大數據爬取與分析系統”【城市選房分析】模型的基礎上,通過對選房區域、因子和參數的調整搭建個性化的城市選房模型。

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                DAS.清華GIS實踐教學系統


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                DAS.時空大數據爬取與分析系統

                在老師、助教(由6名中國地質大學測繪專業的研究生擔任)和學生們的共同努力,本次實習順利結束,盡管學生未能親自動手操作儀器設備,但通過豐富的實習任務,尤其是對DAS技術的學習與實踐,學生收獲頗多,很多學生利用“DAS.時空大數據爬取與分析系統”搭建了自己家鄉的個性化【城市選房分析】模型,涉及北京、天津、上海、重慶、成都、武漢、珠海、廈門、西安、蘭州等47個城市83個縣市區,完成了基于網絡時空大數據的選房分析,使學生切實體會到GIS空間分析的魅力。建83楊有有同學在其總結報告中說:我認為DAS系統學習的引入增加了同學們對于測繪小學期的學習熱情,也拓展了同學們的視野。在測繪小學期開始前,其實很多建筑專業學生對于地理、對于測繪的了解都局限于自己的視野,認為這些技能在今后學習工作實踐作用甚微。但DAS系統與設計聯系更緊密,讓大家體會到測繪小學期的知識能在今后設計中直接為我們所用。最印象深刻的是利用時空大數據文檔進行選房時,大家十分欣喜地發現,只需要替換幾個字符,就可以對不同地塊、不同要素進行分析。大家紛紛在朋友圈主動曬出對自己家鄉的個性化分析。我認為這樣的學習模式是比較理想的。

                部分實習成果


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                導線計算成果(馬鈺涵)

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                住區選址分析(統計分析),王劭儀

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                地形分析(坡度、坡向分析),吳林嬌

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                選房分析結果(蘭州西固區),馬鈺涵

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                選房分析結果(成都武侯區),姜淮根

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                選房分析結果(西安雁塔區),李易芝

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                選房分析結果(武漢洪山區),劉茹楓

                 

                心得體會 

                建筑71-王夢齡

                在地形圖的分析部分,我們學習使用了DAS。說實話DAS系統讓我挺驚艷的,一方面驚艷于其分析能力,能夠根據我們設置的興趣點條件對地理信息進行快速的分析并進行可視化呈現,這為我們做很多設計提供了更加可靠更加準確的依據。另一方面,也驚訝于其便捷性,竟然可以在word中,利用我們都能理解的語言進行空間分析操作。比如在住房選址的過程中,只要理清楚思路,先確定范圍再設置興趣點并設置好緩沖范圍,再通過對空間疊置的分析,分析出同時滿足幾個條件的部分,按照這樣的思路對語言進行簡單的轉譯便能完成分析得出結果,確實讓人感到驚喜。

                建筑73-鄧志超

                DAS的系統與界面一旦理解之后,應用起來也很方便了,比以前的一套“rhino+grasshopper+lunchbox插件+cad+網頁數據“的操作流簡潔明了許多。在學習了建筑學需要的sketch up,cad,rhino+gh,maya,ps,id,ai, metashape,等等軟件之后,越來越能感受到在當今的軟件界,越強大越自由越復雜幾乎是無法避免的走向。強大的柵格p圖軟件ps,自由的多邊形建模軟件maya,參數化建模rhino+gh包括arcGIS都能解決非常多的問題,無限自由自在地實現使用者的想法,也可以很好的和現實工作相結合,但代價都是功能龐大,入門困難,學習時間冗長,幾乎很難完全掌握。DAS系統現在表現出了令人激動的簡單清楚的特質,……,在DAS的操作過程中,我第一次系統地接觸了一些原本上手困難的GIS功能和python大數據功能。最后,測量學是一門歷史悠久,技術性理論性強,應用廣泛的學科,雖然我未來不會專門從事于測量學的研究與工作,但能了解一些基本知識,并且接觸了具有光明前景的das系統,可以說獲益匪淺。

                建筑81-何銘逸

                在數據采集、整理、分析、統計和可視化需求日益增長的今天,GIS軟件的重要性已經毋庸置疑。然而在斷斷續續地接觸GIS半年之后,我依然感覺到傳統GIS軟件體量龐大、工具眾多、操作復雜帶來的困難和無助。對于城市規劃專業而言,分析數據和制圖已經成為模式化的步驟。這些步驟在GIS中往往需要多種工具和多個步驟的精確處理。DAS系統正是用指令的方式,將這些步驟清晰而明確地呈現在word文檔之中,并通過計算機可識別的語言的封裝,將復雜的操作過程留在后臺,而為我們呈現出簡潔明了的操作步驟,交互感受得到了前所未有的提升。 

                建筑81-劉茹楓

                DAS基于word的計算方式是我從來沒有接觸過的,不同于一般的編程,它具有更高的可操作性和可讀性,在文檔中可以直觀地修改地理位置、緩沖等等參數以滿足我們分析的需要。在運行過后也驗證了這種運算方式的精準性:在跑選房的程序的時候,發現選出的結果和我平時生活中的認知是高度一致的。這種運算方法也給設計中的分析過程提供了更加理性、客觀的支撐,也讓我看到了設計特別是參數化設計中的更多可能性。 

                建筑81-袁子凌

                最讓我感到有趣的是今年新增的GIS實操部分,雖然開始時比較坎坷,面對彈出的各種error很迷茫,但是最后解決了問題,獲取了數據讓我非常有成就感。用文檔來完成數據爬取和制圖真的是一件“腦洞很大”的事,在調試完系統過后,就能很智能地運行。最后使用DAS生成的圖片也讓我驚嘆,畢竟在以前繪制分析圖相當麻煩,光是獲取一張好看的地圖往往都要花費不少功夫,而現在DAS直接就能生成一張完成度相當高的分析圖,大大減少了在設計后期繪圖的工作量,實用性很強。我覺得DAS系統在未來有相當大的發展潛力,對于建筑領域有很大的拓展,它不需要很高的專業門檻,就能完成原本專業人士才能坐到的事。期望未來能繼續完善這個系統,讓系統安裝更便捷,更加用戶友好。

                建筑81-朱珍妮

                DAS使得程序的編寫和運行都在word文檔中實現,大大簡化了GIS使用的困難性。通過對DAS系統的運行,我第一次了解了地理計算語言,初步理解了DAS系統如何用基本矢量空間分析方法、基本柵格空間分析方法、地形分析方法等對地理數據進行分析,也初步認識了如何獲取與分析時空大數據。當今我們正處于互聯網和大數據時代,我認為未來DAS將更多應用于建筑、規劃、景觀等領域,并成為其中非常重要的分析手段。

                今年的實習中新增的GIS實操部分也讓我收獲了很多。當我將文檔中要分析的區域修改為我所熟悉的地方,自己調整了相關參數,看到系統能夠運行并得出正確分析結果的時候,我真的驚嘆于DAS系統的方便簡單和功能強大。我認為DAS系統在建筑等領域具有很大的發展潛力,它使得我們無需對ArcGIS熟練掌握便能使用其中的功能。了解到老師的公眾號上會發布相關學習內容,我希望以后能有機會更加深入得學習DAS系統的使用。  

                建82-岳銳濤

                在之前兩年的學習之中,不論是對BIM、LIM還是GIS都只有?個?分粗淺的認識,并沒有將他們和 我們的課程內容和設計內容結合起來。但是在這?次實習的實際操作的過程中,尤其是在調試完軟 件,我們??獨?更改參數去對我們?邊的住房進?評估計算的時候,在短短的?分鐘內看到DAS 系統能夠在我完全不會GIS的情況下,?動形成了圖表,并對?標數據做了分析,說實話,內?有? 種“AI取代?類”的短暫恐慌。這樣的效率和精簡程度是我遠遠沒有預料到的,從某種程度上來說, 我也覺得我通過這?次的實習看見了未來的建筑、規劃等領域發展的?種更好的、更加?效的可能 性,也讓我對之后設計中的?具選擇和?法認識提供了嶄新的視?。

                建筑82-張海若

                我在上個學期參與的srt項目中些微接觸了一些arcgis的知識,工作還僅僅停留在數據錄入的階段。操作arcgis時深刻體會到了這是一個功能強大但門檻極高的軟件,一方面其將數據區分為點、線、面的儲存模式與我們常規使用的三維模型軟件邏輯不一致,適應需要過程,一方面其繁復冗雜的工具列表也很難讓初學者找到自己需要的內容。因此我真的由衷地感謝開發das系統的研究人員們。各個專業領域里,更多人其實都傾向于深入學術的研究,而只有小部分的人致力于降低學術的門檻,讓學術“平民化”,讓普通人也能接觸和運用到這些專業領域的內容。我認為DAS系統其實就在完成這樣的事,通過每個人電腦上都有安裝的word文檔和直白的漢字編程語言來執行背后復雜的網絡信息爬取、數據處理、分析圖繪制等工作。 

                建筑82-劉逸超

                在清華DAS系統里,我首先理解了緩沖區的概念,隨后在實踐中體會到了柵格和矢量兩種數據類型的區別。在DAS系統里我的確被其方便性深深震撼了,將原先數據提取、歸納、建立緩沖區、做交并集運算的復雜過程綜合在一起,并以插件的形式在word中實現。對于需要獲取數據和分析結果的用戶,只需要一步操作即可。這種努力其實很難被理解,只有親自經歷過這一系列繁瑣步驟的人才會知道。在跑住房分析的時候,調參的感覺像是回到了學數據結構的時候反復測試代碼,多次失敗后的成功才讓人興奮。最后跑出來的結果也讓我看到了這個系統的潛力。

                我十分敬佩以周老師為代表的清華DAS團隊,在科研里人人追求上層結果的時代導向中,堅持做底層數據獲取的工作,這種努力實在太難得了。當然從我個人的角度,我相信諸位一定有更遠的目標不僅僅局限于獲取數據而已。但有了這個工具,能使生產效率大幅提高,也是不可多得的成功了。

                建筑83-韓京定

                當老師講到DAS的時候,老師言語之間流露出了一股自豪,DAS在使用便利性方面遠超傳統的GIS軟件,甚至我們這些沒經歷過系統學習的菜鳥,都能快速上手,其效率之高,令人驚嘆。在進行GIS的實操時,我深刻體會到了DAS的便利,其可以通過利用互聯網的大數據,只需操作者設定一些限定值以及限定條件,再輕輕點擊鼠標,它就能生成一系列的經過篩選的區域或者數據,然后將其取交集最終得到想要的結果,而且其過程是一步步來的,過程清晰可見,若是想觀察中間數據,也能很快找到,這屬實太好用了。設想今后的城市規劃,定能更加合理地利用土地。

                建筑83-增井加奈

                以前我只認為word?檔只是用來寫?字做記錄用的,并沒有想到小小的?檔也可以用來做智能運算,我也很贊同周老師在課上所說的,這種簡易?檔形式的智能數據會在未來有很?的潛?與前途。我認為這種智能?檔的好處就是尺??。ú幌衿渌麑I軟件那樣占空間)和易操作(例如grasshopper等, 也可以用來對數據進?分析但是需要專門的學習),我們只需要把?檔中的信息copy and paste即可。

                建筑83-吳林嬌

                GIS部分的理論和實習是我本次小學期感受最深也收獲最多的一個部分。在這之前,GIS對我來說還僅僅只是高中地理課本上羅列出的一個地理信息處理方式,對于它的具體操作和應用卻沒有更深的了解。而在本次實習的過程當中,老師向我們介紹了清華自主研發的DAS系統,讓毫無編程基礎的我們也能接觸GIS,去進行地理信息的調取和處理。初步學習G語言的應用是本次實習中非常有趣的一個部分,最開始只是運行老師寫好的程序,便能夠制作出承載相應信息的圖片,讓我覺得非常智能與新奇。相比較于其他編程語言,G語言顯得更易于上手,之前毫無基礎的我在仔細學習關鍵詞、模仿已有的編程語句的基礎上也能夠在已有的程序進行興趣點的提取、緩沖區的構建、專題圖的制作與導出、求交集等等操作。盡管還只是一些非常初級的入門操作,但我對GIS和DAS都產生了濃厚的興趣,也希望在之后能夠有更多接觸的機會,和我自身的專業學習能夠結合起來。

                建筑83-陳晨

                而DAS系統的使用可能是最輕松和有意思的內容,不需要花費大量精力學習GIS,底層編程已經被寫好,我們只需要動動手指改動幾個參數就可以獲取大量我們所需要的時空信息數據。作為應用者,真的非常尊敬和感謝開發者,時空數據分析的門檻被大大降低,也就能夠獲得更加廣泛的使用。

                現代測繪技術已經獲得了廣泛的應用,而有關未來能夠更進一步的方面,其實有一些很近的著眼點。以DAS練習的城市選房一項為例,它能夠在瞬時之間采集目標地區的地理信息與城市建設要素,繪制與分析緩沖區域,在教育、生活、娛樂、醫療等諸多方面輔助我們分析與選取最符合我們自身需要的住房選址。這些更多地著眼于當下的現狀,已有的事物;可以更進一步的是著眼于未來,就地區的發展潛力進行評估,從這個角度輔助選房。當然這是更大尺度的問題,并且更加綜合,牽涉到的不僅是地理要素,還有政策、經濟等領域的復雜影響,是機器很難完成的任務,且給出的建議僅從統計學與概率論的角度具備說服力。但是信息采集與數據分析總是能夠被機器更好地完成的。強大的時空大數據采集系統,加上回歸、分類、聚類、頻繁項集等數據分析方法,機器學習、強化學習等技術,我們可以期待一個具有強大統籌分析能力的時空信息系統。

                規劃8-姚雨昕

                本次小學期我最大的收獲便是接觸了DAS系統。小學期之前,我有一些GIS的基礎,當時學習的感受是GIS非常地難懂和枯燥,里面各個層的數據調得我暈頭轉向,而且往往很多操作步驟都是多余的費步驟,再加上界面里的說明并不熟悉,許多工具并不能有效地使用,對于我這種初學者來說通過GIS獲取數據分析十分困難。但是當我學會使用DAS后,我竟然可以通過word上改幾個文字就能完成之前幾個小時才能完成的工序,而且得到的分析圖工整美觀,分析結果列得清清楚楚,著實讓我體會到了DAS對于我們專業學習的重要性。因為我們規劃系大三上學期的設計是住區規劃和控制性詳細規劃,所以這次交給我們的住區分析和選房分析在下個學期很快就能用上,小學期結束后我會嘗試著多試驗并修改命令,以得到更完善和符合我們設計要求的結果。

                規劃8-鄭舒文

                此次課程讓我們不僅了解了規劃設計工作開展的地形圖基礎,更讓我們感受了DAS系統所帶來的便捷的規劃綜合分析。我在暑假正好自學過一些GIS軟件的基礎內容,深感其操作之艱深。調用工具、調節參數、連接屬性表等等工作都需要極大的耐心和細心,任何一步出錯都可能與最終正確的結果相去甚遠。DAS系統的教學讓我感受到了G語言的優越性,尤其是在親身體會過幾個月的GIS操作后,我更加能意識到,這種直接提取關鍵參數供用戶修改,且能直觀快速展現成果的方式,將極大地提高規劃分析的工作效率。在實操DAS系統的過程中,我也更清晰地體會到了地理分析的過程。DAS系統相較于GIS系統的另一個優點在于制圖,在GIS中制圖不僅需要打開圖層屬性進行顯示設置,往往還需要切換到布局模式進行排版,單獨插入圖例、圖名、比例尺等,單是插入圖例一項就要進行若干步參數設置,效率較低,且需要不斷調整,DAS系統則直接在分析過程中就完成了專題圖繪制,最終的分析結果和過程分析圖同步產出,十分有助于分析成果的可視化。 

                景觀8-隋琛

                第三天的DAS的操作,一開始的程序安裝稍微有一些的復雜的,但是程序安裝好后,開始正式的運行和理解每一個數據的意義是非常有趣的,查看GIS選址分析的每一項指標以及運行后出現的圖像,是一個非常有趣的事情,在進行DAS時空大數據的操作時,輸入自己的家鄉地,然后分析出現的數據會非常的有趣,在地圖上甚至可以找到我們家小區的位置也可以看到相應的分析結果。一方面覺得非常的神奇,但同時也在思考以后進行相應的建筑設計以及景觀設計時,可不可以運用相關的軟件進行分析,相信通過對于數據的分析,對于以后的設計也會有很好的幫助。

                在使用層面上,可以根據自己的需求對命令語言進行修改。在需要應用DAS處理數據的使用者角度,它大大方便了我們在設計過程中對于場地現狀的分析過程,在word中完成運算易于實施,可以方便地調整模型,并且最終輸出的結果質量可控。在未來,我還會繼續關注DAS系統的發展進程,希望能夠通過應用DAS,更好地輔助設計及其他需要的數據資料分析工作。

                規劃9-沈立誠

                本次課程對于地理信息技術的介紹也是一個重點。當今大數據、云計算等信息技術飛速發展,計算機在快速處理大量數據方面的優勢得到了充分展現。DAS系統用短短幾分鐘時間就能完成一塊城市區域的公共服務分析,比起傳統的測繪,信息技術處理數據的效率之高可見一斑。因此我們也應當在規劃和建設的過程中不應拘泥于手繪尺量等傳統手段,既然我們有先進的技術,就應當運用好這些工具,更高效地進行規劃、分析和設計。

                周老師嚴謹的治學態度和富有創新性的、與時俱進的思維方式給我留下了深刻印象,他在講授十分注重操作的規范和測量的嚴謹,同時他在開發G語言時希望讓數據處理更簡單易懂、更接近人的一些構想也讓我感到眼前一亮。雖然在這門課程中,我對于測繪領域的專業知識的還只是非常淺的涉獵了一下,但這些思想方法值得我在今后的學習和工作中去實踐。

                規劃9-李元赫

                在這門課上我還了解了一項新型地理計算系統——DAS,它創新性地將地理分析工具與我們日常使用的Word及WPS等辦公軟件結合在一起:GIS和編程系統被安置在后臺,而用戶能看到的是一項Word中的寫有注釋和關鍵詞的表格結構,經由這個智能文檔,用戶能夠無須掌握甚至是接觸GIS和傳統編程,就能通過地理計算語言(G語言)的運用輕松地獲得時空分析所需的各種效果。這項技術解決了原來進行國土、城市的空間規劃、分析時面臨的許多問題:獲取、整合時空數據對編程能力的需要與大部分人編程知識匱乏之間的矛盾、精通GIS等復雜的空間分析軟件的專業人員稀缺、頂層規劃人員對于空間分析具體過程的不了解以及普遍存在的分析工作的效率低下等等。在老師和助教的指導和有求必應的貼心答疑下,我第一次嘗試使用了這款程序,除了安裝過程對于作為電腦小白的我來說有些繁瑣,程序的使用簡直是出乎意料的順利,我竟然可以在自己的電腦上不費吹灰之力得到非常豐富全面的空間分析圖像、圖表和表格!僅僅一次,我就切實體會到DAS的強大與便利,我感到它對我未來可能從事的規劃職業會助益良多,這使我增加了繼續學習DAS的動力,以及使用DAS獲得具有科學嚴謹、并且切實可落地的規劃作品的信念。課下對DAS公眾號推文的閱讀也使我受益良多,我初次了解了編程語言的分類和運作邏輯,也對DAS背后的運行原理有了一定的認識。


                后記

                對于建筑學院的學生來說,測繪成果如何使用應該是建筑測量學學習的重要內容之一,在BIM與CIM技術日益受到重視的今天,將GIS實操部分引入建筑測量學教學內容則顯得日益迫切。長期以來由于測繪實習時間有限,加之GIS軟件的操作較為復雜,短期內學生很難掌握,學生只能在課堂學習一些GIS的理論,而無實踐的機會。今年由于疫情的影響,實習內容進行了調整,測繪成果的應用部分能有了更多的時間,更為重要的是,由清華DAS團隊所研發的GIS全新應用模式可讓學生利用地理計算語言快速搭建地理處理模型,之所以有這種效果,主要是由于DAS模式的核心理念是在GIS的應用中應強調的是地理思維的培養,而非具體軟件的操作。

                鑒于上述情況,本次實習中大膽引入DAS技術,這也是本科生GIS教學中首次大規模嘗試,盡管這種嘗試只有短短兩天,但從學生完成的作業和實習報告來看,取得了預期的效果,學生對DAS給予了較高的評價和期望,并對DAS提出了一些寶貴的改進建議。這對DAS團隊無疑是一種莫大的激勵和鼓舞,為此,團隊積極響應,并推出了DAS新的版本,使軟件安裝更加智能和方便(用戶可在公眾號“雙評價DAS”中下載)。此外,為了將這種新型的GIS教學方法進行推廣(目前已在50所高校,100多家單位得到應用),團隊也會在公眾號上不定期地推出“DAS.清華GIS教學系統”的有關內容。


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