基于BIM+VR技術的數字化虛擬樣板應用探索

周超 王依寒 蘇霽康

摘?要：在社會和經濟發展過程中，城市化進程速度不斷加快，建筑工程規模不斷擴大、功能不斷增加，為人們的生活和工作提供便利的條件。但是大規模多功能建筑工程施工期間，由于人員、材料以及設備高度密集，導致施工現場較為復雜，并且安全風險不斷提高。為了能夠提高施工質量，則在施工中提高施工工藝，將新型技術應用于建筑行業中。本文重點闡述了BIM+VR技術的數字化虛擬樣板應用展開分析，從施工質量樣板策劃到建立BIM模型、再到VR技術功能實現等角度出發深入探討，從而推動建筑行業發展。

關鍵詞：BIM+VR技術;施工;質量樣板;教育系統

自BIM衍生出來后，在我國建筑行業建模中得到了廣泛的應用，通過建模實現對建筑信息的可視化、協調性、模擬性、然后在進行不斷的優化。隨著科技的不斷發展VR技術的誕生，在建筑行業中將BIM技術與VR技術進行有效的結合，然后投入到建筑行業中，該工藝技術能夠推動行業的發展，從設計到施工在到驗收等環節，可有效地控制，最大限度展現BIM+VR工藝的優勢。

1 研究具體案例

1.1?工程概況

以湖南建筑高級技工學校教學實驗綜合樓為例，區實驗學校工程為例，學校教學實訓綜合樓項由北側塔樓和南側裙樓組成。地下室2層，刺塔樓地上為14層，建筑高度54m。南側裙房止為2層，局部3-4層，建筑高度19m。?建設用地?3600平方米，總建筑面積20401.72平方米。1工合同造價5313.47萬元，施工工期540天。

1.2??BIM+VR軟件環境的構成

為使工作人員在虛擬的環境產生身臨其境的感覺，BIM技術構建工程的三維模型，VR技術構建虛擬的施工環境。在應用VR技術構建虛擬的環境時，為增強實際施工環境的真實性，需要VR技術具備較高的幀率性能，以便使虛擬環境貼近真實環境。本工程在構建虛擬環境時，VR技術中配置UE4軟件，該軟件具備以下特點：一，該軟件引擎具備較高的渲染畫面的能力，在引擎運行時畫面的分辨率高達90幀率;二，該軟件操作簡單，分析器細化能力較高，可以引入不同的資源構建真實的場景;三，在后期處理畫面時，利用該軟件的PVR技術，增強后期處理效果四，無需復雜的初始設置，即可快速進行VR制作。

1.3 BIM+VR的結合

根據工程的設計要求，計算機會構建工程的三維模型，將模型的參數輸入至VR引擎中，通過VR技術構建虛擬的環境，在環境中明確標注施工的流程、進度以及技術要點等內容，完成上述操作后，會進入到施工的虛擬測試階段。VR技術生成虛擬的三維環境，用戶在交互過程中增強體驗感，以便用戶在實際施工期間，結合體驗感有助于提高施工的效率和質量。在BIM技術和VR技術相互結合過程中，應用在工程模擬環境，具體的工作流程如下：第一，創建項目BIM模型;第二，將模型儲存為VR可讀格式;第三，導入VR引擎;第四，設計階段，設計階段分為添加輔助環節和進行交互設計環節，最終形成完整的模型;第五，施工階段，施工階段分為功能設置環節、施工流程綁定以及數據信息綁定，最終進行模擬施工。在上述流程中，應強化虛擬環境的真實感，使用戶在虛擬的環境獲得真實的體驗感覺。用戶進入到虛擬的環境中，虛擬環境應精準刺激用戶的視覺、聽覺以及觸覺等，在用戶與虛擬環境交互過程中，突顯用戶的主體地位，以便用戶合理規劃施工場地，提高現場環境利用率的同時，還能加快工程的施工進度。

1.4 VR應用實例

將VR技術應用在構建數字化施工樣板時，通過為用戶營造兩種場景，使用戶在虛擬場景中感受真實的環境。在場景一內，用戶佩戴好VR設備，熟悉VR設備后程序進入到運行狀態，用戶在虛擬的環境中，可選擇不同的操作場景，如工地場景、地圖場景等。在場景二內，VR系統會根據用戶在場景一選擇的場景，使用戶進入到虛擬化工作狀態，以選擇工地場景為例，用戶在工地場景中開始施工。以安裝建筑門窗為例，用戶按照工藝流程進行施工，完成施工后，用戶通過臉部識別系統進入到建筑內，在建筑中檢查不同位置是否存在質量問題。此外為特殊工種構建虛擬環境，如為塔吊司機構建虛擬的操作環境，塔吊司機按照安全操作流程進行操作，在虛擬的環境增強塔吊司機的操作感覺。在操作時若塔吊設備進入到盲區，系統會自動發出預警，有助于提高塔吊司機的防護意識。用戶在建筑內檢查過程中，按照防火要求在建筑內的指定地點配置防火設備，并在虛擬環境通過操作防火設備，一方面檢查防火設備是否符合滅火要求，另一方面有助于完善和優化建筑內的安全系統。

1.5 建筑施工VR系統驗收

使用VR技術構建建筑施工驗收系統，系統分為自驗收、專家組驗收以及項目試點等模式。在自驗收模式中，基于國家標準技術建立規范的驗收制度，用戶可以自行驗收虛擬建筑的質量。在專家組驗收模式中，組織專家對虛擬的建筑進行檢驗，在檢驗中針對存在的問題予以正確的指導。在項目試點模式中，項目部組織人員進行虛擬體驗，通過體驗檢驗員工在虛擬環境中的操作能力，以便為確定最終的VR驗收系統提供參考依據。

2??BIM+VR的施工質量體系

BIM+VR的施工質量體系的建立，充分利用兩種技術的優勢，BIM技術收集建筑信息后，會建立信息化、三維化的模型，VR技術增強模型的可視化效果，為用戶營造真實的操作以及觀摩環境。此外VR技術具有良好的工程教育特點，在大規模、多功能建筑施工過程中，利用VR虛擬技術營造真實的工程環境，在虛擬的環境中工作人員可根據存在的問題實施管理措施。

3 結語

綜上所述，使用BIM技術和VR技術構建數字化建筑模型，通過分析獨立的樣板，充分展現出BIM技術與VR技術的優勢，既能為用戶提供可視化設計和施工模型，還能創造虛擬的環境，讓用戶在環境中按照設定的流程進行操作，在操作中可以按照用戶的需求進行變化，使樣本結構更加合理，滿足人們的生活和工作需求。用戶在虛擬的環境中模擬工程的施工過程，有助于增強用戶的體驗，有效提高工程的施工效率。

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