在可视化环境中，整合时间序列到3D几何模型中就构建了4D模型。使用4D CAD，可以在任何真实的施工活动开始之前演示建筑施工过程]。

使用四维CAD，在真实施工活动开始之前对其进行模拟，以预测早期阶段可能的错误与冲突，帮助项目管理人员优化施工进度与施工计划。四维建模/CAD项目在世界范围内有许多研究项目，而且也有一些商业包开始出现。

4D的概念，最早是由美国斯坦福大学集成设施中心（Center for Intergrated Facility Engineering，CIFE）在1996年提出。CIFE认为4D是在3D的基础上，附加时间因素，从而以动态的三维表达方式来表现模型的形成过程。用户不但可以看到直观的模型的变化过程，同时可以优化控制整个形象变化过程。因此，4D模型不仅仅是一种简单的可视化媒介。其核心是4D生成规则、4D资源库、4D过程模型、交互式图形生成环境、外部数据库及其它相关CAD系统的集成。

早在1987年，斯坦福大学Martin Fischer的研究队伍就开始研究4D，推动了可视化4D模型的技术雏形，将3D-CAD模型与工程进度管理软件链接起来模拟施工。

1998年，CIFE研发出4D-Annotator系统。该系统结合4D技术、决策支持技术、显示技术，直观地模拟建筑施工场地，提高管理人员对施工现场的感知能力，从而能够非常容易就发现施工场地存在的问题。

2003年，CIFE推出基于IFC的PM4D（Product Model and Fourth Dimension）系统，其具有快速生成成本预算、全寿命周期成本分析、进度报告等的功能，实现4D可视化施工过程模拟。

CIFE中心一直致力于4D概念的研究，并且希望借助于先进的计算机设备及交互工具，构建一个iRoom（Interactive Room，全数字交互式工作室），使项目各参与方能够在交互式环境中实时交流沟通。这也是工程项目集成化管理的发展趋势。

英国Teesside大学的VIRCON项目集成了一个核心数据库，这个数据库由标准分类方法（Uniclass）、CAD包（AutoCAD2000）、进度管理软件包（MS Project），还有图片用户界面作为四维/虚拟现实模型来模拟该大学的Health School的施工过程。这个项目共投资源了800万英磅，是三层的建筑。商业包现在也能利用，像VirtualStep的4D Simulation、Bentley的Schedule Simulation，还有JGC公司的4D-CAD Systen/8].

1997年，英国Strachclyde大学提出PROVISYS控制模型，由该模型生成的4D模型能够更逼真地模拟施工项目的现场，但其缺陷是没有深入研究施工计划管理]。

1997年，英国南岸大学的Hosein N.Rad与Farzad Khosrowshahi建了一个建筑物后期维护的4D模型，主要用于计算建筑物后期的光照、材质等在自然环境影响下随时间的变化情况，并进行4D模拟。

1997年，英国Salford大学的Ghassan Aouad教授所领导的课题组开发出OSCON（Open System for Construction）系统，通过使用中央数据库来实现工程项目集成式管理管理，主要用于成本估测与施工规划[9]。

有一些研究人员也为施工管理的4D-CAD下了定义。学术界有一部分学者试着在量化不同工作流之间的工作空间冲突这个方向进行研究。目前，市场上也有一些4D的软件包，像VirtualStep可用于4D模拟，Bentley公司的进度模拟器，JGC公司的4D-CAD系统。

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