道橋專業基于BIM+VR交互式虛擬仿真教學研究

哈娜 趙峰

摘要：論文將VR技術引入到路橋專業基于BIM建模的課程當中，不僅使研究內容更加的可視化，也為學生提供了更加真實的課程體驗。

關鍵詞：BIM;VR;道橋建模

課題將BIM技術融合虛擬現實VR手段應用于道路橋梁專業虛擬仿真教學設計中，促進教學改革與創新，加快BIM技術在道橋專業的應用與發展，構建虛擬仿真教學模塊，主要包含BIM道橋建模模塊、VR制作模塊及操作體驗模塊，具體研究內容如下：

一、BIM道橋建模模塊

模型的建立是VR體驗的前提。課題應用道橋專業BIM建模基礎課程為背景，進行橋梁各個組成構件的模型搭建。根據教學內容進行道橋建模模塊內容設計，基于工程圖紙應用BIM主流建模軟件建立相關道路、橋梁模型，在識讀圖紙的同時，掌握建模方法，完成BIM道橋模型的搭建。

現階段BIM道橋建模主要運用Revit軟件，而在橋梁實體的創建主要包含組成橋梁的各個基本構件，如基礎、承臺、橋墩、橋臺、承臺、主梁、防撞墻及附屬設施等，見圖1。

二、VR制作模塊

應用VR軟件Fuzor進行道橋模型的VR制作，Fuzor 軟件是針對BIM開發的一款全能型VR插件，其操作靈活、界面友好、使用方便、易學易會、無需編程，也無需美術設計能力就可以進行3D 動漫制作，學生通過視覺、觸覺、聽覺等感官的體驗，即可對三維空間里的構件模型進行切身體會，從而優化之前所建立的模型，幫助學生對道路、橋梁等專業課程的學習提供更加直觀立體的體驗，有利于學生對基礎知識的掌握與學習，同時也開拓了學生的視野，提升了學生的創新能力，見圖2。

FuzorVR漫游制作。點擊更多選項點擊主人物制定，制定所需人物。在導航控制中點選著自己習慣的控制系統后調節角度和位置，點擊放置人物后系統自動更改為人物控制，此時鍵盤上下左右為前進后退左移右移、上鍵配空格為跳躍、R為視角上升F為視角下降，鼠標右鍵為調整視角、滑輪為調節視角與人物距離。

三、VR體驗模塊

通過之前的建模和VR制作，學生通過佩戴VR頭盔進行道路、橋梁模塊的虛擬體驗和認知，通過沉浸式體驗操作，了解道路、橋梁等構件模型的組成及搭建過程，使得道橋中的復雜構件直觀立體地展示在學生面前，對于操作體驗中的錯誤和問題可以進行及時修正，充分調動學生學習的積極性。

虛擬現實頭盔是一種利用頭盔顯示器將人的對外界的視覺、聽覺封閉，引導用戶產生一種身在虛擬環境中的感覺。頭盔式顯示器是最早的虛擬現實顯示器，其顯示原理是左右眼屏幕分別顯示左右眼的圖像，人眼獲取這種帶有差異的信息后在腦海中產生立體感。頭盔顯示器作為虛擬現實的顯示設備，具有小巧和封閉性強的特點，在軍事訓練，建筑，虛擬城市等項目中具有廣泛的應用。

四、結束語

課題應用Fuzor軟件進行VR模型創建，將BIM模型轉化成可以交互的三維虛擬世界，讓學生感受到模型與BIM建模軟件的關聯性與實時性，通過視覺的感官體驗，對三維空間里的橋梁構件一覽無余，身臨其境地感受虛擬場景中搭建的真實模型構件，使得學生可以更加靈活、高效地創造出需要的視頻作品，提高學生的實踐能力。學生在VR場景中的認知學習。學生將自己構建的模型進行BIM與VR的結合，在虛擬現實環境中，感受自己實際搭建模型的情況，并認識自己建模中存在的問題，提升學習能力的同時，激發了學生的學習熱情和團隊協作，促進理論與實踐的結合，實現教育模式的新突破，為培養適應信心化技術發展的創新型人才奠定基礎。

參考文獻：

[1]北京谷雨時代教育科技有限公司. 高校BIM 實訓室建設方案[EB/OL]. 北京犀牛數碼科技有限公司， 2016.

[2] 白雪海，許蓁. 建筑信息模型結合虛擬現實（BIM+VR）在設計教學中的探索性應用—以Fuzor平臺為例[C]. 信息·模型·創作—2016年全國建筑院系建筑數字技術教學研討會論文集》，2016.