BIM虛擬樣板+VR在基礎(chǔ)設(shè)施工程中的應(yīng)用

文/中建一局集團(tuán)第二建筑有限公司 田 野 牛小犇 李佩佩 張 橋 郭耀龍

1 樣板概述

樣板的意義在于展示工程中節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量把控關(guān)鍵點(diǎn)、質(zhì)量把控要素、施工注意事項(xiàng)等，并結(jié)合工程重要節(jié)點(diǎn)的施工工藝進(jìn)行技術(shù)交底，使接受展示的人員可清楚了解該節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量要求、施工工藝及注意事項(xiàng)等內(nèi)容。

2 虛擬樣板

隨著BIM應(yīng)用的深入，虛擬樣板+VR技術(shù)被發(fā)掘。利用BIM三維可視化特點(diǎn)，結(jié)合VR技術(shù)切實(shí)展現(xiàn)施工特殊過程、關(guān)鍵工序施工要點(diǎn)、施工質(zhì)量、施工安全要求等內(nèi)容，形成更易于展示和推廣的虛擬樣板。

3 樣板應(yīng)用現(xiàn)況

樣板分為結(jié)構(gòu)信息展示樣板、特殊工法虛擬樣板及實(shí)體樣板3類。在基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中，大多以實(shí)體樣板為主，通常需結(jié)合實(shí)際施工內(nèi)容及展示區(qū)大小制作樣板，包括路基路面標(biāo)準(zhǔn)橫斷面、墩柱樣板、鋼筋加工及連接樣板、雨污水檢查井及相關(guān)特殊構(gòu)造節(jié)點(diǎn)等。在實(shí)體樣板準(zhǔn)備過程中將遇到諸多問題，如樣板展示區(qū)場(chǎng)地受限、造價(jià)高、制作團(tuán)隊(duì)不專業(yè)等問題。虛擬樣板可規(guī)避實(shí)體樣板的大部分問題，成為其替代品，但其在項(xiàng)目上的應(yīng)用遠(yuǎn)不及實(shí)體樣板普及。

4 實(shí)體與虛擬樣板應(yīng)用對(duì)比

根據(jù)經(jīng)濟(jì)、功能等主要影響因素，對(duì)實(shí)體樣板與虛擬樣板進(jìn)行綜合對(duì)比，具體內(nèi)容如表1所示。

5 虛擬樣板+VR制作

近年來，虛擬樣板制作標(biāo)準(zhǔn)、所含信息內(nèi)容、虛擬樣板+VR制作流程及成果展示方面得到優(yōu)化，在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域獲得更廣泛應(yīng)用。

5.1 虛擬樣板制作標(biāo)準(zhǔn)及信息內(nèi)容

虛擬樣板的仿真性及應(yīng)用性建立在模型精準(zhǔn)、信息完整的基礎(chǔ)上，因此需對(duì)模型及注入信息進(jìn)行規(guī)定。

1）模型制作標(biāo)準(zhǔn) 在制作模型時(shí)，完全按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行建模，需還原其結(jié)構(gòu)層次、材質(zhì)、鋼筋、安全防護(hù)措施等。

2）樣板信息內(nèi)容 樣板信息內(nèi)容是虛擬樣板的核心內(nèi)容，應(yīng)包含工藝樣板中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)應(yīng)圖紙內(nèi)容、檢驗(yàn)資料及施工注意事項(xiàng)等。通過信息錄入，增強(qiáng)樣板的針對(duì)性及應(yīng)用性，必要時(shí)還可在VR中插入動(dòng)畫展示施工重點(diǎn)工序。

5.2 制作流程

完整的工藝虛擬樣板分為建立模型、渲染出圖、VR+二維碼制作、成果導(dǎo)出4個(gè)階段，每個(gè)階段都有不同的操作流程，最終達(dá)到一致效果。本文以Revit和3Dmax為出發(fā)點(diǎn)介紹整體流程。總體流程如圖1所示。

5.2.1 模型建立

在模型建立階段，使用Revit及3Dmax等軟件均可完成，在軟件同版本前提下，Revit可以以.rvt格式單向?qū)?Dmax進(jìn)行后續(xù)渲染操作。在基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中，模型多以層次結(jié)構(gòu)、1/2剖面、3/4剖面及透視作為主要表達(dá)方式，如路面結(jié)構(gòu)層（層次結(jié)構(gòu)）、雨污水檢查井（3/4剖面）、橋墩施工（半側(cè)透視），表達(dá)方式的選取決定最終樣板完成后展示的清晰程度（見圖2）。主體模型完成后，還需考慮其余非主體部分布設(shè)，其中包括基坑安全防護(hù)措施、排水措施等內(nèi)容。

圖1 虛擬樣板+VR制作總體流程

表1 實(shí)體與虛擬樣板對(duì)比

圖2 雨水檢查井3/4剖面模型

5.2.2 渲染出圖

1）渲染 在模型階段結(jié)束后進(jìn)入渲染階段，本文以Lumion及Vary渲染器為例（見圖3）。基于完成的建模，需對(duì)每個(gè)圖元給予仿真材質(zhì)以更好地表達(dá)實(shí)際施工情況，通常材質(zhì)采用仿真貼圖的方式進(jìn)行賦予，貼圖可從現(xiàn)場(chǎng)取樣達(dá)到材質(zhì)的真實(shí)性。如表2所示，以橋墩的固結(jié)為例進(jìn)行闡述。按此流程完成其余各圖元的材質(zhì)賦予，Lumion軟件同理。最終達(dá)到整體模型尺寸、材質(zhì)等與實(shí)際保持一致。

2）出圖 由于后期需要虛擬樣板與VR展示結(jié)合，所以出圖采用全景圖配合后期制作。不同渲染軟件出圖方式不同，以Lumion、Vary為例進(jìn)行介紹。①Lumion 在Lumion中找好合適角度，通過軟件VR全景照片輸出功能，設(shè)置指定參數(shù)，導(dǎo)出VR全景照片；②Vary Vary作為搭載在3Dmax上的渲染器，遵循3Dmax基本操作原則，設(shè)置攝像機(jī)位置，按2：1固定比例設(shè)定圖寬高比例，提高分辨率，將相機(jī)類型改為球形，勾選覆蓋FOV，設(shè)定為360°，便可出360°全景圖，F(xiàn)OV可根據(jù)需要調(diào)整（見圖4）。

5.2.3 信息注入+VR

信息注入作為制作虛擬樣板的核心原則，在720云平臺(tái)上完成。發(fā)布完成全景圖，進(jìn)入編輯頁(yè)面，針對(duì)展示部分、特殊施工節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行相關(guān)信息匯入，必要時(shí)添加照片、視頻熱點(diǎn)，通過插入圖片、視頻展示重難點(diǎn)、特殊工藝等內(nèi)容。在添加場(chǎng)景欄可添加多張全景圖，以不同角度展現(xiàn)交底、質(zhì)量把控要點(diǎn)等內(nèi)容。保存場(chǎng)景記錄二維碼形成完整虛擬樣板+VR制作。

圖3 樣板制作流程

表2 橋墩渲染流程

圖4 全景成圖

5.2.4 內(nèi)容展示制作

成品可用于現(xiàn)場(chǎng)擺放交底及樣板區(qū)展示，在成品展示方面采用更直觀的視頻剪輯達(dá)到最終效果。根據(jù)各樣板重點(diǎn)質(zhì)量、檢驗(yàn)、注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行錄屏記錄，采用視頻剪輯軟件將各樣板視屏展示拼接，并在對(duì)應(yīng)的視頻片段上附加該樣板二維碼以及語(yǔ)音介紹，達(dá)到最終展示效果。

6 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)的不斷發(fā)展使虛擬樣板+VR技術(shù)逐漸成熟，經(jīng)過綜合對(duì)比與分析發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)可解決基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目實(shí)體樣板受場(chǎng)地制約、造價(jià)高、展示信息缺乏等問題，且借助二維碼發(fā)揮便捷性，隨時(shí)隨地進(jìn)行清晰交底，最大限度發(fā)揮樣板的實(shí)際價(jià)值，從而達(dá)到工程重要節(jié)點(diǎn)施工工藝做法展示、統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、提高項(xiàng)目工程質(zhì)量的最終目的。