建筑業(yè)交互設(shè)計中BIM和VR技術(shù)的有效運用分析

張建幫

（廣聯(lián)達科技股份有限公司，上海 200000）

在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，當前建筑設(shè)計行業(yè)信息化水平還需要有待提高，仍運用傳統(tǒng)的管理方式，資源沒有得到利用。要想解決好這一問題，應(yīng)不斷提高設(shè)計水平。但是就當前應(yīng)用設(shè)計方法進行分析，有些方面還存在不足之處需要加以完善。由于數(shù)據(jù)流傳不暢通的問題，進而致使設(shè)計和施工沒有實現(xiàn)交互。所以要想確保建筑交互設(shè)計工作順利的實施，還應(yīng)加強BIM及VR技術(shù)，從而不斷提高設(shè)計水平。

1 BIM及VR技術(shù)概念

BIM是一種建筑信息模型，將建筑工程施工和設(shè)備以及運營等數(shù)據(jù)信息作為基礎(chǔ)，進而建立三維建筑模型。VR技術(shù)其實是虛擬現(xiàn)實，而且是一種模擬仿真技術(shù)，主要就是通過計算機對數(shù)據(jù)可視化操作和交互。其中交互性和沉浸性以及想象性作為VR技術(shù)最主要的特征。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能讓參與人員更好地體驗三維空間，增強參與人員體驗感，還能充分掌握建筑的具體空間，便于更好地設(shè)計，充分發(fā)揮設(shè)計人員的想象力，不斷提高設(shè)計水平。

2 BIM和VR技術(shù)結(jié)合使用的意義和研究意義

就當前建筑行業(yè)的情況來看，難以實現(xiàn)工程控制的是統(tǒng)籌規(guī)劃以及實現(xiàn)資源整合作為其難點。且對于BIM+VR模式進行分析能為建筑行業(yè)解決這一問題提供有效的途徑。系統(tǒng)化BIM平臺除了能將建筑設(shè)計過程信息化之外，還能實現(xiàn)三維化，與此同時不斷提高項目管理能力。BIM+VR在一個多維空間中，實現(xiàn)建筑三維信息模型的放入，使得用戶更好地感受三維模型，讓用戶實現(xiàn)信息獲取。這好比是在施工前期已經(jīng)將這成型后的“實體”看到，使得成本得到節(jié)省，還能看見建筑的實際效果。如果不夠滿意的情況下，能不斷拆改模型并重組，直到達到效果為止?？傮w來說通過這種技術(shù)降低拆改環(huán)節(jié)發(fā)生的機率，達到節(jié)約成本目的，還能縮短施工的周期。

3 BIM及VR技術(shù)在建筑交互設(shè)計中的優(yōu)勢

3.1 有助于設(shè)計人員協(xié)同優(yōu)化

對于二維的設(shè)計工作平臺進行分析，很容易受各個方面的限制尤其是得到反饋信息，基本上是在建筑空間片段中獲取，但是設(shè)計師難以將空間充分把握好。加強對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，在設(shè)計師工作平臺中，立體的三維空間能替代掉二維空間，從設(shè)計師的角度上來看只要充分應(yīng)用VR技術(shù)，能更好地接觸，得到一定感知，在空間環(huán)境背景下，實現(xiàn)無死角漫游，立體化空間的構(gòu)成，體會空間的變化。設(shè)計師經(jīng)過良好設(shè)計體驗和設(shè)計比例下，在虛擬工作環(huán)境中，促使設(shè)計師落實同步合作，加強對設(shè)計完善，積極進行協(xié)同，使得施工圖存在的問題得到解決，而且還能有效避免遺漏問題，有助于培養(yǎng)設(shè)計團隊協(xié)作精神。

3.2 有助于業(yè)主方的設(shè)計體驗

虛擬模型由于生動立體和形象逼真的特點。在這虛擬現(xiàn)實模型中，設(shè)計方向甲方通過VR設(shè)備沉浸在其中，并具有觀察的意識仔細認真進行觀察，能更好地掌握建筑工程實際情況，甚至可了解到結(jié)構(gòu)相應(yīng)位置。而且還便于設(shè)計招投標階段工作順利地進行。并且在設(shè)計師指導下，對甲方專業(yè)技術(shù)無需過多的要求，只需要在模型上進行完善即可，改進設(shè)計的風格，將設(shè)備的材料等替換掉即可，實現(xiàn)個性化設(shè)計理念。

4 BIM交互設(shè)計平臺框架的設(shè)計

4.1 交互設(shè)計協(xié)同共享需求分析

初步設(shè)計信息協(xié)同共享需求分析。在初步設(shè)計協(xié)同工作研究的過程中，文章主要以傳統(tǒng)施工設(shè)計階段為主，而且在初步設(shè)計中不僅涉及建筑設(shè)計等專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，還涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計和安裝設(shè)計等專業(yè)，在設(shè)計期間存在信息交互，且還非常的多，以建筑設(shè)計專業(yè)為例，需要將滿足通風和采光的同時，在整體布局上還應(yīng)注重與結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要求是否能更好地滿足；而結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)為安裝專業(yè)留有空間；各安裝專業(yè)就功能的要求在滿足的同時，應(yīng)防止各個專業(yè)之間存在避讓的情況。除此之外在促進各專業(yè)空間關(guān)系協(xié)調(diào)同時，從建筑設(shè)計師的角度上來看還需要將各個方面的要求充分的考慮好，尤其是成本和功能、質(zhì)量以及安全方面。

除此之外，有必要將設(shè)計工作的標準充分考量，以往設(shè)計人員沒有意識到BIM技術(shù)的作用，且對這一技術(shù)了解程度不夠主要的原因與BIM模型有關(guān)，這一模型不能作為完整作為設(shè)計交互成果，還有就是沒有優(yōu)化BIM模型出圖功能，這種情況針對相關(guān)的規(guī)范要求無法更好地滿足，很容易出現(xiàn)重復工作的現(xiàn)象。所以各個專業(yè)設(shè)計人員之間應(yīng)保持密切的聯(lián)系，并積極交流溝通，達成共識。

多參與方交互設(shè)計信息協(xié)同共享需求分析。 基于項目全生命周期的理念和交互設(shè)計理論，交互設(shè)計針對基本設(shè)計的要求不僅要更好地滿足，還應(yīng)和一些供應(yīng)商做好信息協(xié)同，尤其是項目開始到項目竣工期間，進而便于后期的設(shè)計。交互設(shè)計信息協(xié)同涉及非常多的信息共享內(nèi)容，且信息非常多，其中結(jié)合項目管理中面臨問題分為安全管理模塊和成本管理模塊、質(zhì)量控制模塊和進度管理模塊。而且對于這項模塊進行分析具有一定聯(lián)系。這些模塊進行信息交互不管是人還是機以及材等費用能實現(xiàn)合理控制。所以為促進質(zhì)量控制模塊順利的實施，有必要讓施工技術(shù)工藝控制模塊和資質(zhì)審核模塊以及信息查詢模塊實現(xiàn)信息交互。

信息協(xié)同共享平臺需求分析。首先數(shù)據(jù)信息所有權(quán)和隱私。在應(yīng)用BIM技術(shù)期間設(shè)計人員針對自身設(shè)計成果，一定程度上有權(quán)實現(xiàn)管理并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)訪問與參照權(quán)限設(shè)置，因為他們應(yīng)確保自身數(shù)據(jù)真實性和可靠性，并有權(quán)負責，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)隱私是設(shè)計模型本身作為設(shè)計人員知識勞動成果。所以在項目參與期間其BIM下，對于團隊成員而言能實現(xiàn)對服務(wù)器訪問權(quán)限的設(shè)置，為數(shù)據(jù)成果所有權(quán)提供重要的保障；賬號分配。信息管理這一過程在項目全生命周期視角上進行分析屬于是動態(tài)管理過程。且不管是在具體施工還是在運維階段中，加強對設(shè)計模型的應(yīng)用，為集成最終的模型，不僅要根據(jù)設(shè)計變更還應(yīng)結(jié)合施工變更。而且要想使得“一模多用”得以實現(xiàn)，促進模型在施工以及運維階段更好地應(yīng)用，有必要提高平臺賬戶注入注銷的靈活性。

4.2 平臺系統(tǒng)功能模塊分析

模型資源調(diào)度。在項目不斷推進的背景下，對于施工單位而言在施工期間有必要加大修改和補充力度，圍繞著項目設(shè)計信息全面的實施；在后期運營中還需要注重對竣工模型的深化，將其向資產(chǎn)管理部門上交并開展資產(chǎn)盤活點。在整個項目生命周期中其模型深化這方面所涉及到的專業(yè)相對而言比較多，且每個專業(yè)都有自己專業(yè)模型。所以在協(xié)同共享平臺中能實現(xiàn)模型資源調(diào)配管理，因為其具備這一功能。

信息目錄管理。BIM信息協(xié)同共享平臺在其共享信息這方面，需要提供完善合理的目錄管理，進而使其信息分類存儲得以實現(xiàn)，滿足各科室信息調(diào)用。主要原理為實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫各項目和各專業(yè)上傳信息資源存儲，再經(jīng)過良好的集成服務(wù)器，按照目錄對共享信息匯總整理，進而使其能對信息檢索查詢提供便捷。專業(yè)分類和階段分類以及屬性分類作為信息分類存儲標準，相對而言這一標準比較多，而且針對多種信息調(diào)用的需求，要想更好地滿足的話，有必要加強對信息結(jié)構(gòu)影射的構(gòu)建。比如科室管理，對于科室管理相關(guān)需求為更好地滿足應(yīng)實現(xiàn)對物理存在目錄結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，并構(gòu)建新型目錄，在這方面可應(yīng)用邏輯影射方式。因為這種方式能按照多種方式體現(xiàn)工程內(nèi)容，與此同時能保障文件內(nèi)容唯一性。

5 BIM及VR技術(shù)在建筑業(yè)交互設(shè)計中的運用有效措施

5.1 前期規(guī)劃階段的應(yīng)用

在建筑交互式前期設(shè)計中，主要針對的是總平面設(shè)計，也就是加強項目總體布局的設(shè)計。而且必須要做好前期規(guī)劃設(shè)計，進而為以后的設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。

設(shè)計的原則。在進行設(shè)計的過程中還應(yīng)遵守以下原則：首先，避免給原有生態(tài)環(huán)境和自然環(huán)境等周邊環(huán)境帶來一定的影響，從而造成污染；其次，分等級制定保護措施。在設(shè)計的前期需要進行調(diào)查，并從環(huán)境資源入手，分成各個等級，確定不同的資源應(yīng)該如何保護，防止資源發(fā)生浪費的現(xiàn)象。與此同時，清楚場地的實際情況，并采取有效的保護方法。最后，預留發(fā)展空間。在時間不斷變化下，也會給建筑發(fā)展帶來變化，尤其是功能和形態(tài)，基于此，在設(shè)計的過程中，需要預留相應(yīng)的空間，進一步推動企業(yè)的發(fā)展。

BIM及VR技術(shù)提升設(shè)計合理性。在設(shè)計的過程中還可加強對BIM及VR技術(shù)的應(yīng)用，一定程度上有助于提升場地的合理性，其中主要在以下幾個方面體現(xiàn)：首先，自身內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的合理性。由于涉及到各種場地其功能是不同的，存在一定的差異性，為此也就形成各種組織結(jié)構(gòu)關(guān)系；其次，環(huán)境融合的合理性。在進行設(shè)計的過程中會關(guān)系到環(huán)境的整個秩序，如在新的功能出現(xiàn)下，會影響到整個區(qū)域功能結(jié)構(gòu)，在新建建筑下，一定程度上會影響到周邊的整個建筑。在運用以往傳統(tǒng)設(shè)計模式進行設(shè)計的過程中，基本參與的建筑人員，沒有到現(xiàn)場進行調(diào)查，往往在具體分析時不能結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)。

5.2 中期建筑設(shè)計階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計階段的應(yīng)用。對于設(shè)計人員而言在設(shè)計建筑間距的過程中，應(yīng)充分考慮采光和通風的問題，同時還應(yīng)注重周邊的建筑，并比較各種組合模式之間光照，全面地進行分析作比較，進而獲取最佳的方案。與此同時，不一樣的建筑間距給使用者帶來各種感受，如果建筑間距過大不能確保更加合理。而加強VR技術(shù)的應(yīng)用，不僅便于更好地設(shè)計，還能體會到各種間距呈現(xiàn)出的效果。如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)的應(yīng)用

VR技術(shù)在建筑設(shè)計階段的應(yīng)用。在建筑設(shè)計階段，設(shè)計人員還可充分應(yīng)用VR技術(shù)，因為這一技術(shù)起到良好輔助作用，因為這一技術(shù)增強用戶的體驗感，讓用戶體驗到不一樣的建筑空間。除此之外，設(shè)計人員還應(yīng)高度重視建筑空間感和美感。其中VR技術(shù)在各種空間感等方面，通過直觀感受實現(xiàn)測評。

5.3 后期用戶體驗階段的應(yīng)用

在后期評估環(huán)節(jié)中，主要就是清楚建筑參與人員的想法。在這一期間加強對VR技術(shù)的應(yīng)用。還應(yīng)進一步深化VR模型，其主要的目的就是在人視情況下，讓建筑的精細度不斷增強，進而使其更好地模擬真實的效果，提高信息的可靠性。

VR場景制作的流程。在BIM-VR的VR交互流程背景下，其整體漫游等方面進行分析，加強對現(xiàn)有的BIM-VR軟件的應(yīng)用，并導入相應(yīng)的設(shè)計模型，充分連接與VR設(shè)備，實施VR漫游。在關(guān)鍵節(jié)點等方面進行分析，在BIM模型中，通過數(shù)模分離技術(shù)將其相關(guān)參數(shù)化模型提取到云端，并下載參數(shù)化模型實施場景編輯，最終實施VR漫游，為此將建模的成本降到最低。

VR模型的體驗方式。建筑設(shè)計師制作完場景中，可實現(xiàn)用戶體驗，并加強對反饋信息的收集。其中在具體體驗過程中可采取以下幾種方式：一種靜態(tài)體驗方式。主要就是運用手機和電腦，將模型的三維視角通過二維碼的形式向用戶進行傳遞。用戶在二維設(shè)備上進行觀看，使其更好地觀看三維效果。對于這種模式進行分析，便于更好地傳播，而且還能得到相應(yīng)的信息。將這種動態(tài)模式對比靜態(tài)模式，最大的優(yōu)勢就是更加的直觀，基于此這給設(shè)備提出了要求。通常情況下在具體操作的過程中，必須要配合顯示器，與此同時還應(yīng)提供相應(yīng)的場地，便于使用者對活動空間的模擬。這種模式增強參與人員體驗感。

6 結(jié)束語

在建筑行業(yè)中，一定程度上BIM及VR技術(shù)充分展現(xiàn)出自身應(yīng)用價值，所以從設(shè)計人員的角度上來看，在交互式設(shè)計中應(yīng)加強對BIM及VR技術(shù)的應(yīng)用，進一步使其滿足用戶的實際需求，不斷提高設(shè)計水平。