楊嘉鵬 趙飛燕 劉成婕

天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 天津 300380

引言

隨著科技的不斷發(fā)展，VR（virtual reality 虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)在社會(huì)中的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，其浸入式的特點(diǎn)讓人們能夠身臨其境去進(jìn)行感知，給了用戶良好生理及心理上的體驗(yàn)，BIM（building information models 建筑信息模型）作為一種目前在工程管理中尚未廣泛推廣的技術(shù)，其有著可視化、一體化、參數(shù)化、仿真性及協(xié)調(diào)性的優(yōu)良特點(diǎn)，通過(guò)VR與BIM兩者的緊密結(jié)合能夠?qū)IM中的平面3D以一種空間4D的形式具象地表現(xiàn)出來(lái)，更加深了人對(duì)建模物的感知。VR和BIM技術(shù)對(duì)于建筑行業(yè)而言，是兩項(xiàng)先進(jìn)且直觀的技術(shù)，對(duì)建筑工程管理工作也起到了很大的推動(dòng)作用。隨著民用機(jī)場(chǎng)建筑中塔臺(tái)及航站樓的單體性及大型化、滑行道及跑道土層構(gòu)造的復(fù)雜化，VR和BIM技術(shù)在機(jī)場(chǎng)工程建設(shè)中的應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。

1 VR與BIM在工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

1.1 VR與BIM在初步設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

依托設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)單位可以將設(shè)計(jì)任務(wù)中的機(jī)場(chǎng)各建筑參數(shù)輸入到Revit中構(gòu)建出立體的BIM模型，通過(guò)VR設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)實(shí)虛擬交互，讓佩戴VR設(shè)備的設(shè)計(jì)單位人員能夠?qū)σ罁?jù)參數(shù)設(shè)計(jì)的機(jī)場(chǎng)建筑有著更好的視覺(jué)感知，并通過(guò)虛擬成像及時(shí)提出改進(jìn)方案，方便設(shè)計(jì)單位依據(jù)甲方要求進(jìn)行實(shí)時(shí)更改，從而縮短設(shè)計(jì)周期。

1.2 VR與BIM在施工圖設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

當(dāng)機(jī)場(chǎng)外觀整體設(shè)計(jì)出來(lái)后，依靠BIM協(xié)調(diào)性與可視化的特點(diǎn)，能夠清晰地將機(jī)場(chǎng)中復(fù)雜的土建、供水、供電、給排水、航管等大類在不互相干擾的情況下進(jìn)行單一化設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)后將各單項(xiàng)結(jié)合起來(lái)形成完整的機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)體系，并通過(guò)VR設(shè)備直觀的體驗(yàn)出來(lái)，同時(shí)搭配有著不同極端天氣及氣象條件的軟件插件對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)場(chǎng)進(jìn)行模擬測(cè)試，設(shè)計(jì)單位能在虛擬現(xiàn)場(chǎng)觀察到機(jī)場(chǎng)整體運(yùn)行情況，并依據(jù)模擬得出的數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)場(chǎng)各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化[1]。

2 VR與BIM在工程施工上的應(yīng)用

2.1 VR與BIM在單體航站樓上的應(yīng)用

航站樓作為機(jī)場(chǎng)工程中最重要的單體建筑物，在設(shè)計(jì)上一般都會(huì)朝著大型化及復(fù)雜化的方向考慮，就像北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)T1航站樓，光航站樓面積占地就有140萬(wàn)平方米，而傳統(tǒng)CAD圖紙顯然不能夠支撐整個(gè)建筑詳細(xì)的構(gòu)造體系，在VR與BIM的支持下，我們可以對(duì)現(xiàn)實(shí)中航站樓的坐標(biāo)點(diǎn)建立基準(zhǔn)站進(jìn)行大地坐標(biāo)定位，通過(guò)測(cè)量把數(shù)據(jù)傳到 Revit軟件中來(lái)建立BIM平面實(shí)體模型，再結(jié)合Lumion或Fuzor軟件與VR設(shè)備進(jìn)行連接，從而讓工程管理人員在佩戴VR設(shè)備下對(duì)航站樓的整體建設(shè)有著更為直觀的了解，同時(shí)佩戴者通過(guò)手柄或者虛擬觸控，能夠到達(dá)樓內(nèi)任意位置并隨意放大航站樓內(nèi)每一個(gè)細(xì)部，讓工程人員清晰了解其工藝及具體施工步驟，從而提高管理及施工效率，進(jìn)而加快航站樓的施工進(jìn)度。

2.2 VR與BIM在隱蔽工程施工上的應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)工程施工過(guò)程中往往都有著許多隱蔽工程，特別是在航站樓或塔臺(tái)這類建筑尤為明顯，這類工程在基礎(chǔ)施工完成后一般都需要進(jìn)行覆蓋處理，而在覆蓋后監(jiān)理工程師倘若要進(jìn)行檢查往往都需要一個(gè)個(gè)進(jìn)行剝離，這也勢(shì)必導(dǎo)致成本的增加及工期的延誤，而VR與BIM能夠很好解決這個(gè)問(wèn)題，在施工人員進(jìn)行施工時(shí)通過(guò)攜帶的VR成像設(shè)備，自動(dòng)記錄下這些數(shù)據(jù)（如鋼筋的類型，鋼筋的綁扎及放置），并在施工結(jié)束后能將數(shù)據(jù)自動(dòng)傳送到監(jiān)理人員的電腦軟件中，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的虛擬立體圖形，讓監(jiān)理人員在辦公室戴著設(shè)備就能夠觀察到每個(gè)隱蔽工程的施工細(xì)節(jié)與程度。

2.3 VR與BIM在飛行區(qū)建設(shè)上的應(yīng)用

機(jī)場(chǎng)中的飛行區(qū)大體上是由停機(jī)坪（包括遠(yuǎn)機(jī)位、近機(jī)位）、滑行道、跑道三部分組成，從表面上看都是由混凝土或?yàn)r青鋪設(shè)，但三者之間的路基結(jié)構(gòu)卻有著本質(zhì)的不同。比如，飛行跑道的路基就要求有著超高強(qiáng)度的密實(shí)性與卓越的抗高溫性，以適應(yīng)飛機(jī)在起飛時(shí)引擎的高溫與著陸時(shí)機(jī)身巨大的撞擊力，而停機(jī)坪則不同，其要求路面在不降低自有摩擦力的前提下有著極佳的平整度，以防止飛機(jī)在引擎發(fā)動(dòng)時(shí)有異物飛入其中，而這些路面復(fù)雜的具體構(gòu)造往往需要大量的施工設(shè)計(jì)圖紙，這不但加重了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，也對(duì)施工人員的自身經(jīng)驗(yàn)提出了很大考驗(yàn)，但通過(guò)佩戴VR與BIM關(guān)聯(lián)設(shè)備，這些問(wèn)題往往都可迎刃而解。對(duì)于佩戴者而言，他可以從設(shè)備中通過(guò)具象的圖形直觀地獲取到每部分路基具體的層次結(jié)構(gòu)圖及施工工藝說(shuō)明，并通過(guò)實(shí)時(shí)引導(dǎo)式的施工，加快施工效率，從而不但節(jié)省了施工人員的識(shí)圖時(shí)間，也節(jié)省了人才費(fèi)用[2]。

3 VR與BIM在機(jī)場(chǎng)后期維護(hù)及維修的應(yīng)用

機(jī)場(chǎng)在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行后是需要進(jìn)行維護(hù)的，如機(jī)場(chǎng)電力工程及燃油管道工程，在地下大規(guī)模線路及管道的布置下，如若依照傳統(tǒng)圖紙進(jìn)行布置，后期維修將很難找出線路及管道的具體走向及位置。但在VR及BIM結(jié)合的應(yīng)用下，能夠極大的方便其中的維修，早在施工時(shí)，通過(guò)定位好每個(gè)管道和線路，把定位數(shù)據(jù)輸入軟件中形成具體的管道路線圖并加以保存，在后期維護(hù)及維修時(shí)把路線圖導(dǎo)入到VR設(shè)備中，通過(guò)其設(shè)備可視化的特征，能夠讓我們隔著土層觀察到管道及線路的方位，便于我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中定位到具體的故障點(diǎn)坐標(biāo)，極大地方便了后期的維修管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)VR與BIM技術(shù)的結(jié)合能夠有效地解決許多民用機(jī)場(chǎng)建設(shè)中現(xiàn)有存在的問(wèn)題，極大地提升了施工與管理人員的工作效率，也為今后的民航基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了新的思路。