道橋?qū)I(yè)基于BIM+VR交互式虛擬仿真教學(xué)研究

哈娜 趙峰

摘要：論文將VR技術(shù)引入到路橋?qū)I(yè)基于BIM建模的課程當(dāng)中，不僅使研究內(nèi)容更加的可視化，也為學(xué)生提供了更加真實(shí)的課程體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：BIM;VR;道橋建模

課題將BIM技術(shù)融合虛擬現(xiàn)實(shí)VR手段應(yīng)用于道路橋梁專業(yè)虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)中，促進(jìn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，加快BIM技術(shù)在道橋?qū)I(yè)的應(yīng)用與發(fā)展，構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)模塊，主要包含BIM道橋建模模塊、VR制作模塊及操作體驗(yàn)?zāi)K，具體研究內(nèi)容如下：

一、BIM道橋建模模塊

模型的建立是VR體驗(yàn)的前提。課題應(yīng)用道橋?qū)I(yè)BIM建?；A(chǔ)課程為背景，進(jìn)行橋梁各個(gè)組成構(gòu)件的模型搭建。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行道橋建模模塊內(nèi)容設(shè)計(jì)，基于工程圖紙應(yīng)用BIM主流建模軟件建立相關(guān)道路、橋梁模型，在識讀圖紙的同時(shí)，掌握建模方法，完成BIM道橋模型的搭建。

現(xiàn)階段BIM道橋建模主要運(yùn)用Revit軟件，而在橋梁實(shí)體的創(chuàng)建主要包含組成橋梁的各個(gè)基本構(gòu)件，如基礎(chǔ)、承臺、橋墩、橋臺、承臺、主梁、防撞墻及附屬設(shè)施等，見圖1。

二、VR制作模塊

應(yīng)用VR軟件Fuzor進(jìn)行道橋模型的VR制作，F(xiàn)uzor 軟件是針對BIM開發(fā)的一款全能型VR插件，其操作靈活、界面友好、使用方便、易學(xué)易會、無需編程，也無需美術(shù)設(shè)計(jì)能力就可以進(jìn)行3D 動(dòng)漫制作，學(xué)生通過視覺、觸覺、聽覺等感官的體驗(yàn)，即可對三維空間里的構(gòu)件模型進(jìn)行切身體會，從而優(yōu)化之前所建立的模型，幫助學(xué)生對道路、橋梁等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供更加直觀立體的體驗(yàn)，有利于學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握與學(xué)習(xí)，同時(shí)也開拓了學(xué)生的視野，提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力，見圖2。

FuzorVR漫游制作。點(diǎn)擊更多選項(xiàng)點(diǎn)擊主人物制定，制定所需人物。在導(dǎo)航控制中點(diǎn)選著自己習(xí)慣的控制系統(tǒng)后調(diào)節(jié)角度和位置，點(diǎn)擊放置人物后系統(tǒng)自動(dòng)更改為人物控制，此時(shí)鍵盤上下左右為前進(jìn)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(biāo)右鍵為調(diào)整視角、滑輪為調(diào)節(jié)視角與人物距離。

三、VR體驗(yàn)?zāi)K

通過之前的建模和VR制作，學(xué)生通過佩戴VR頭盔進(jìn)行道路、橋梁模塊的虛擬體驗(yàn)和認(rèn)知，通過沉浸式體驗(yàn)操作，了解道路、橋梁等構(gòu)件模型的組成及搭建過程，使得道橋中的復(fù)雜構(gòu)件直觀立體地展示在學(xué)生面前，對于操作體驗(yàn)中的錯(cuò)誤和問題可以進(jìn)行及時(shí)修正，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

虛擬現(xiàn)實(shí)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(dǎo)用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺。頭盔式顯示器是最早的虛擬現(xiàn)實(shí)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(chǎn)生立體感。頭盔顯示器作為虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，具有小巧和封閉性強(qiáng)的特點(diǎn)，在軍事訓(xùn)練，建筑，虛擬城市等項(xiàng)目中具有廣泛的應(yīng)用。

四、結(jié)束語

課題應(yīng)用Fuzor軟件進(jìn)行VR模型創(chuàng)建，將BIM模型轉(zhuǎn)化成可以交互的三維虛擬世界，讓學(xué)生感受到模型與BIM建模軟件的關(guān)聯(lián)性與實(shí)時(shí)性，通過視覺的感官體驗(yàn)，對三維空間里的橋梁構(gòu)件一覽無余，身臨其境地感受虛擬場景中搭建的真實(shí)模型構(gòu)件，使得學(xué)生可以更加靈活、高效地創(chuàng)造出需要的視頻作品，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。學(xué)生在VR場景中的認(rèn)知學(xué)習(xí)。學(xué)生將自己構(gòu)建的模型進(jìn)行BIM與VR的結(jié)合，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，感受自己實(shí)際搭建模型的情況，并認(rèn)識自己建模中存在的問題，提升學(xué)習(xí)能力的同時(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教育模式的新突破，為培養(yǎng)適應(yīng)信心化技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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