BIM+VR技術在建筑工程中的應用研究

宋謹標

(華北水利水電大學 土木工程學院，河南 鄭州 450003)

0 前 言

隨著計算機技術的不斷提升，各行各業與其相輔相成，建筑業也不例外。借助計算機的力量，BIM技術不斷革新。在新加坡、日本、美國等發達國家經過20多年的工程應用，BIM技術已被廣泛接納，從中集聚了豐富的理論及工程實踐。國內對BIM技術的應用尚處在革新發力階段，相關部門越來越重視BIM技術的應用，特別是在體量大的建筑中顯得尤為重要。比如，鳥巢、上海中心、天津117大樓等項目中都應用了BIM技術。再如，14版《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2014)到19版《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2019)中BIM技術的分值占比有很大提升。但是，隨著建筑物越來越高的同時，結構及功能也隨之而復雜化。這就導致項目信息量變得非常巨大，在此基礎之上，迫切需要引入新的信息技術去解決這一問題，從而實現在建筑全生命周期內的信息管理。因此，BIM與VR技術的結合順應時代的變革登上了舞臺。

1 國內外研究現狀及發展動態

1956年，Morton Heiling發明了3D互動體驗Sensorama系統，這是最早的VR原型。VR產生于20世紀80年代，Visual Programming Lab的創始人Jarom Lanier 研發了自己的VR設備。2014年VR才真正進入市場，起因于Facebook收購了Oculus及VR眼鏡盒子Cardboard。直到2016年，VR技術迎來了大爆炸，如三維模擬及工業設計等。除此之外，建筑設計企業也開始著手BIM+VR技術應用的研究。VR技術在英美等發達國家取得了極大的成果，但側重于設計工具與設計思維。研究成果如表1所示。

表1 國外研究成果

高永剛等[1]在杭州東站項目中成功應用BIM可視化技術解決了工程中的復雜空間關系。石坤[2]設計了一種基于unity引擎的VR虛擬現實室內裝飾APP，利用虛擬現實讓用戶沉浸其中，增加用戶的裝飾體驗感，從很大程度上減少了裝修風險。楊麒麟等[3]提出了一種全新的可視化協同設計法。這種方法成功應用于地鐵項目的設計階段，并加快了設計階段的進行，進一步壓縮了周期，同時節約成本，為地鐵站的可視化設計提供了必要參照。呂佰倡[4]將BIM與VR技術優勢進行了融合并重新構建了建筑領域的應用流程，這種融合給予了用戶更好的綠色建筑的沉浸感與優越感。

2 BIM+VR在建筑工程中的應用

BIM+VR在建筑中主要在決策階段、設計階段、施工階段、運營階段應用。

1)決策階段。BIM+VR在決策階段可以進行場地模擬分析、方案比較等方面。具體應用如下：場地概況的分析透徹與否，往往是影響建筑定位的關鍵因素。比如，建筑場地的自然景觀、人文環境、工程地質以及地形高差變化都是影響建筑設計的潛在因素。傳統的設計方法基本是采用摸瞎行為，設計師也許根本不了解場地概況等情形，無法準確設計出與建筑場地最為匹配的杰作，這就使得BIM+VR的作用尤為突出?？偟脕碚f，可以通過可視化技術對復雜空間進行具體而深刻的分析，提高工作效率。氣候、高程差、排水以及地形地貌，人文景觀等的分析給予了BIM+VR技術表演的舞臺。除此之外，BIM+VR技術的引入能更好地與客戶討論需求，而且在選擇方案時能夠快捷分析出最佳。

2)設計階段。與傳統建筑設計相比，BIM+VR擁有無可匹敵的優勢。建筑設計在計算機輔助的情形下，可以建立3D模型，但是3D模型的建立需要大量的信息數據，缺乏專業的數據關聯與數據體現，于是就出現一種現狀，經過多次反復修改，錯誤不減反增。另一方面，3D模型的建立是外表面的視角，擁有固定的視覺路線。這就導致非設計人員無法直觀感受效果，不能以“迅游”的方式觀察整個項目。在BIM技術的基礎之上融入進VR技術，使得3D模型的展現更為形象生動，不再局限于某些特定的路線進行模型的感知。通過這種方式就實現了建筑和設計人員或客戶的實時交互，提升了可視化體驗。

3)施工階段。應用BIM+VR在施工階段組建正確的施工現場信息是保證完成工程項目的前提，主要包括施工組織安排、臨時設施、機械設備、生活辦公區域的布置等。除此之外，施工質量的控制是此階段的重中之重，BIM+VR在施工階段的應用主要體現在以下方面:①施工前質量交底:為施工前質量交底給予了溝通手段及載體，使交底簡單直觀，可以可視化了解施工工藝；②施工過程中質量控制：利用VR漫游，將施工工藝及流程呈現出來，使得工人感受施工工藝，提高質量；③安全教育：利用VR虛擬事故發生，給人最真實的視覺感受，切身體驗安全事故的應急流程；④安全交底：讓作業人員直接直觀接受技術人員的交底；⑤應急演練：3D仿真滅火體驗；⑥進度控制：利用BIM模型導入VR，調節資源供應，優化進度方案。

4)運營階段。BIM+VR技術相比較于傳統工作流程，數據得以保存，實現了數據在建筑全生命周期中的完整性，前期建模的數據到運營階段可以直接使用，不必重新建模，有效防止信息丟失。在預防災害方面，BIM+VR技術也有著不俗的表現力，不僅可以對可能發生的災害進行有效預防，也可以快速做出應變處理，以達到降低損失的目的。

3 結 論

隨著計算機功能以及各種模擬軟件的發展，建筑業以往出現的問題也會隨之得到解決。2016年，住房城鄉建設部將BIM技術作為五大信息技術之首，并強勢推動與VR等技術的合作，由此可看出BIM+VR是建筑業未來的發展趨勢。

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