基于BIM的VR技術(shù)在可視化交底中的應(yīng)用

文/楊清舒，韋芳＊，張思琪2

（常熟理工學(xué)院商學(xué)院，江蘇常熟 215506）

在BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展過程中，傳統(tǒng)BIM技術(shù)的局限性日益凸顯，工作人員需要應(yīng)用新的技術(shù)——VR技術(shù)來解決這些問題。工作人員應(yīng)積極利用基于BIM的VR技術(shù)，消除傳統(tǒng)BIM技術(shù)的弊端，從而提高交底效率。

1.項(xiàng)目概述

1.1 BIM技術(shù)概述

BIM——建筑信息模型(Building Information Modeling)，可以利用與建筑工程密切相關(guān)的信息，結(jié)合先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字技術(shù)來建立建筑項(xiàng)目的虛擬3D模型，并且提供與實(shí)際情況一致的建筑工程信息。

1.2 VR技術(shù)概述

VR——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality)，是20世紀(jì)的一項(xiàng)新興技術(shù)，它又稱靈境技術(shù)。VR技術(shù)能夠利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨率顯示技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境，它將計(jì)算機(jī)、電子信息與仿真技術(shù)相結(jié)合，給用戶帶來沉浸式體驗(yàn)。

1.3 BIMVR概述

BIMVR(Building Information Modeling in Virtual Reality)是將BIM與VR結(jié)合起來的一種技術(shù)手段，它能夠彌補(bǔ)BIM技術(shù)和VR技術(shù)的不足之處。人們可以將BIM平臺(tái)上的建筑物的信息、數(shù)據(jù)以及模型上傳至VR平臺(tái)，再通過VR平臺(tái)來創(chuàng)造相應(yīng)的虛擬環(huán)境，體驗(yàn)者可以直接在虛擬沉浸式環(huán)境中觀察建筑物的全貌。

2.項(xiàng)目研究背景

2.1 BIMVR的國內(nèi)研究

BIM技術(shù)在我國興起的時(shí)間不長，但使用BIMVR技術(shù)的企業(yè)數(shù)量逐年增多。隨著5G時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)傳輸也變得更加方便快捷，這為VR技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。在巨大的中國建筑市場上，BIMVR技術(shù)正在逐步體現(xiàn)它獨(dú)特的魅力。

2.2 BIMVR的國外研究

BIMVR技術(shù)在國外使用較為廣泛，它已經(jīng)應(yīng)用于一些大型體育賽事或重大新聞事件的報(bào)道等方面，ARC Document Solutions企業(yè)在最近的一項(xiàng)研究中指出，BIMVR將是建筑行業(yè)最強(qiáng)大的新興技術(shù)之一。

3.傳統(tǒng)BIM技術(shù)的局限性

3.1可視化程度不高

BIM技術(shù)具有可視化的優(yōu)點(diǎn)，它能通過計(jì)算機(jī)向業(yè)主展示BIM模型。如今，BIM技術(shù)的不足之處逐漸凸顯，例如：當(dāng)建筑建模完成后，三維模型展示存在路徑單一的問題，容易造成建筑設(shè)計(jì)信息缺失，從而導(dǎo)致實(shí)際建筑與設(shè)計(jì)建筑之間存在一定的誤差。

3.2施工與設(shè)計(jì)不能協(xié)同

信息缺乏時(shí)效性是施工與設(shè)計(jì)不能協(xié)同的根源，不僅在很大程度上影響了施工進(jìn)度，而且容易引發(fā)工程質(zhì)量問題，從而提高了安全事故發(fā)生的概率。在設(shè)計(jì)工作中，建設(shè)單位、用戶及施工單位無法將自己的想法和意見融入設(shè)計(jì)中，更無法與設(shè)計(jì)師交換意見和建議。當(dāng)在施工過程中出現(xiàn)問題時(shí)，各部門之間也無法及時(shí)進(jìn)行有效溝通。[1]

4.BIMVR技術(shù)的優(yōu)越性

4.1安全性

VR技術(shù)的優(yōu)勢之一就是具有更高的維度，與傳統(tǒng)的視頻內(nèi)容相比，它具備360°全景畫面。VR技術(shù)能夠模擬安全事故發(fā)生時(shí)的場景，使相關(guān)人員“親身”經(jīng)歷工程施工中發(fā)生的坍塌、高空墜落等事故，讓他們切身感受到安全生產(chǎn)的積極意義。[2]另外，相關(guān)人員還可以與VR技術(shù)進(jìn)行互動(dòng)，并且從中掌握相應(yīng)的安全防護(hù)知識(shí)。

4.2協(xié)同性

隨著建筑領(lǐng)域的智能化發(fā)展,建筑企業(yè)逐步向數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型。建筑企業(yè)需要將BIMVR技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工作中，將已有的BIM模型庫批量轉(zhuǎn)換為VR模型，從而形成BIMVR協(xié)作子系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了協(xié)同工作中的施工安全、質(zhì)量和工程進(jìn)度把控問題。另外，該系統(tǒng)能夠讓設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者通過沉浸式的動(dòng)態(tài)漫游，身臨其境地感受到建筑的存在。因此，BIMVR技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域中具有重要意義。[3]

4.3經(jīng)濟(jì)性

實(shí)地培訓(xùn)往往受到場地和時(shí)間的限制，而BIMVR技術(shù)不僅能夠模擬不同的工作環(huán)境與突發(fā)狀況，1:1還原真實(shí)場景安全事故，還能夠大大降低人力、物力、財(cái)力的消耗。同時(shí)，沉浸式的真實(shí)體驗(yàn)?zāi)軌蛟鰪?qiáng)操作者對(duì)安全教育的感性認(rèn)識(shí)；并且工作人員在進(jìn)入虛擬環(huán)境后，可學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)并實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)信息，從而提高了訓(xùn)練效率。[4]

5.基于BIM的VR技術(shù)的應(yīng)用

5.1VDP平臺(tái)簡介

VDP虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)平臺(tái)可以支持多種建模軟件的工程文件，如BIMMAKE、3Dmax、Revit等。在安裝VDP軟件后，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)平臺(tái)將自動(dòng)安裝VDP-Revit導(dǎo)出插件，該插件能夠?qū)С鯮evit場景，并且將模型信息、材質(zhì)信息和BIM信息都完整保留了下來。VDP虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠保留所有BIM模型的數(shù)據(jù)信息，如建筑專業(yè)類型、圖元信息、幾何ID等。該平臺(tái)導(dǎo)入BIM模型后，將自動(dòng)開啟BIM信息顯示交互功能。

5.2 VR技術(shù)的應(yīng)用流程

VR技術(shù)的應(yīng)用流程如圖1所示。

5.3 VR實(shí)際案例分析

5.3.1施工現(xiàn)場布置

筆者利用BIMMAKE來布置施工現(xiàn)場，根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)置了VR體驗(yàn)區(qū)、生活區(qū)、設(shè)備區(qū)、材料區(qū)、食堂、藝術(shù)樓、施工區(qū)。筆者在東門位置設(shè)置一處門衛(wèi)崗?fù)ず涂扇四樧R(shí)別員工通道。食堂外部裝飾主要由石墻飾面、黑色大理石和琉璃屋面構(gòu)成，呈現(xiàn)一種莊重之感。藝術(shù)樓四樓大草坪采用開放式設(shè)計(jì)，外墻采用了獨(dú)特的高科技漸變色設(shè)計(jì)，施工區(qū)與食堂、藝術(shù)樓在布局上形成三角關(guān)系（見圖2）。[5]

5.3.2柱鋼筋綁扎施工工序

柱鋼筋綁扎施工工序?yàn)椋禾字拷睢罱咏壴Q向受力筋→畫箍筋間距線→綁箍筋。

在鋼筋綁扎的過程中，觀測角度較為單一，若使用BIMVR來觀看綁扎過程，觀看者可以身臨其境地全方位觀摩。提前模擬鋼筋綁扎的全過程，有利于減小施工過程中出現(xiàn)問題的概率，從而大大縮短了施工工期，減少了施工成本。[6]在VDP平臺(tái)上，工人可以進(jìn)一步了解現(xiàn)場柱鋼筋綁扎流程。在VR虛擬場景中，工人也可以進(jìn)一步掌握柱鋼筋綁扎的規(guī)范要求，從而保證工程質(zhì)量。

5.3.3柱梁板鋼筋可視化識(shí)讀

工作人員可以先將創(chuàng)建好的GTJ模型導(dǎo)出為IGMS格式，再將其導(dǎo)入VDP中，進(jìn)行鋼筋的顯隱操作。以Z1為例，工作人員點(diǎn)擊鋼筋，可以跳出柱大樣圖，可以看到柱截面的長度和寬度都是500㎜，縱筋為4根直徑為20㎜和8根直徑為16㎜的鋼筋，箍筋的直徑為8㎜，加密區(qū)間距為100㎜，非加密區(qū)間距為200㎜。將柱大樣圖與實(shí)際鋼筋相對(duì)照，檢查柱梁板鋼筋是否存在問題，有利于提高工作效率。

5.3.4建模模型仿真渲染

本工程利用VDP和Lumion軟件來渲染模型，從而達(dá)到了美化效果。筆者細(xì)致地渲染了本模型周邊的環(huán)境，包括綠化設(shè)計(jì)、車輛行駛路徑、天氣變化等。此外，筆者還渲染了室內(nèi)的裝飾裝修。[7]

6.結(jié)語

綜上所述，筆者通過分析BIMVR技術(shù)的應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)，BIMVR技術(shù)具有良好的安全性、經(jīng)濟(jì)性和協(xié)同性，它能夠減少時(shí)間成本和資源浪費(fèi)。在建筑工程施工過程中，筆者發(fā)現(xiàn)BIMVR技術(shù)具有無限的潛力。BIMVR技術(shù)將是建筑行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，它將在更多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。