宋謹(jǐn)標(biāo)

(華北水利水電大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450003)

0 前 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提升，各行各業(yè)與其相輔相成，建筑業(yè)也不例外。借助計(jì)算機(jī)的力量，BIM技術(shù)不斷革新。在新加坡、日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過20多年的工程應(yīng)用，BIM技術(shù)已被廣泛接納，從中集聚了豐富的理論及工程實(shí)踐。國(guó)內(nèi)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用尚處在革新發(fā)力階段，相關(guān)部門越來越重視BIM技術(shù)的應(yīng)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(xiàng)目中都應(yīng)用了BIM技術(shù)。再如，14版《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50378—2014)到19版《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50378—2019)中BIM技術(shù)的分值占比有很大提升。但是，隨著建筑物越來越高的同時(shí)，結(jié)構(gòu)及功能也隨之而復(fù)雜化。這就導(dǎo)致項(xiàng)目信息量變得非常巨大，在此基礎(chǔ)之上，迫切需要引入新的信息技術(shù)去解決這一問題，從而實(shí)現(xiàn)在建筑全生命周期內(nèi)的信息管理。因此，BIM與VR技術(shù)的結(jié)合順應(yīng)時(shí)代的變革登上了舞臺(tái)。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)

1956年，Morton Heiling發(fā)明了3D互動(dòng)體驗(yàn)Sensorama系統(tǒng)，這是最早的VR原型。VR產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代，Visual Programming Lab的創(chuàng)始人Jarom Lanier 研發(fā)了自己的VR設(shè)備。2014年VR才真正進(jìn)入市場(chǎng)，起因于Facebook收購(gòu)了Oculus及VR眼鏡盒子Cardboard。直到2016年，VR技術(shù)迎來了大爆炸，如三維模擬及工業(yè)設(shè)計(jì)等。除此之外，建筑設(shè)計(jì)企業(yè)也開始著手BIM+VR技術(shù)應(yīng)用的研究。VR技術(shù)在英美等發(fā)達(dá)國(guó)家取得了極大的成果，但側(cè)重于設(shè)計(jì)工具與設(shè)計(jì)思維。研究成果如表1所示。

表1 國(guó)外研究成果

高永剛等[1]在杭州東站項(xiàng)目中成功應(yīng)用BIM可視化技術(shù)解決了工程中的復(fù)雜空間關(guān)系。石坤[2]設(shè)計(jì)了一種基于unity引擎的VR虛擬現(xiàn)實(shí)室內(nèi)裝飾APP，利用虛擬現(xiàn)實(shí)讓用戶沉浸其中，增加用戶的裝飾體驗(yàn)感，從很大程度上減少了裝修風(fēng)險(xiǎn)。楊麒麟等[3]提出了一種全新的可視化協(xié)同設(shè)計(jì)法。這種方法成功應(yīng)用于地鐵項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，并加快了設(shè)計(jì)階段的進(jìn)行，進(jìn)一步壓縮了周期，同時(shí)節(jié)約成本，為地鐵站的可視化設(shè)計(jì)提供了必要參照。呂佰倡[4]將BIM與VR技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了融合并重新構(gòu)建了建筑領(lǐng)域的應(yīng)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(yōu)越感。

2 BIM+VR在建筑工程中的應(yīng)用

BIM+VR在建筑中主要在決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營(yíng)階段應(yīng)用。

1)決策階段。BIM+VR在決策階段可以進(jìn)行場(chǎng)地模擬分析、方案比較等方面。具體應(yīng)用如下：場(chǎng)地概況的分析透徹與否，往往是影響建筑定位的關(guān)鍵因素。比如，建筑場(chǎng)地的自然景觀、人文環(huán)境、工程地質(zhì)以及地形高差變化都是影響建筑設(shè)計(jì)的潛在因素。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法基本是采用摸瞎行為，設(shè)計(jì)師也許根本不了解場(chǎng)地概況等情形，無法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出與建筑場(chǎng)地最為匹配的杰作，這就使得BIM+VR的作用尤為突出。總得來說，可以通過可視化技術(shù)對(duì)復(fù)雜空間進(jìn)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(shù)表演的舞臺(tái)。除此之外，BIM+VR技術(shù)的引入能更好地與客戶討論需求，而且在選擇方案時(shí)能夠快捷分析出最佳。

2)設(shè)計(jì)階段。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)相比，BIM+VR擁有無可匹敵的優(yōu)勢(shì)。建筑設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)，缺乏專業(yè)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與數(shù)據(jù)體現(xiàn)，于是就出現(xiàn)一種現(xiàn)狀，經(jīng)過多次反復(fù)修改，錯(cuò)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(dǎo)致非設(shè)計(jì)人員無法直觀感受效果，不能以“迅游”的方式觀察整個(gè)項(xiàng)目。在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)之上融入進(jìn)VR技術(shù)，使得3D模型的展現(xiàn)更為形象生動(dòng)，不再局限于某些特定的路線進(jìn)行模型的感知。通過這種方式就實(shí)現(xiàn)了建筑和設(shè)計(jì)人員或客戶的實(shí)時(shí)交互，提升了可視化體驗(yàn)。

3)施工階段。應(yīng)用BIM+VR在施工階段組建正確的施工現(xiàn)場(chǎng)信息是保證完成工程項(xiàng)目的前提，主要包括施工組織安排、臨時(shí)設(shè)施、機(jī)械設(shè)備、生活辦公區(qū)域的布置等。除此之外，施工質(zhì)量的控制是此階段的重中之重，BIM+VR在施工階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面:①施工前質(zhì)量交底:為施工前質(zhì)量交底給予了溝通手段及載體，使交底簡(jiǎn)單直觀，可以可視化了解施工工藝；②施工過程中質(zhì)量控制：利用VR漫游，將施工工藝及流程呈現(xiàn)出來，使得工人感受施工工藝，提高質(zhì)量；③安全教育：利用VR虛擬事故發(fā)生，給人最真實(shí)的視覺感受，切身體驗(yàn)安全事故的應(yīng)急流程；④安全交底：讓作業(yè)人員直接直觀接受技術(shù)人員的交底；⑤應(yīng)急演練：3D仿真滅火體驗(yàn)；⑥進(jìn)度控制：利用BIM模型導(dǎo)入VR，調(diào)節(jié)資源供應(yīng)，優(yōu)化進(jìn)度方案。

4)運(yùn)營(yíng)階段。BIM+VR技術(shù)相比較于傳統(tǒng)工作流程，數(shù)據(jù)得以保存，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在建筑全生命周期中的完整性，前期建模的數(shù)據(jù)到運(yùn)營(yíng)階段可以直接使用，不必重新建模，有效防止信息丟失。在預(yù)防災(zāi)害方面，BIM+VR技術(shù)也有著不俗的表現(xiàn)力，不僅可以對(duì)可能發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防，也可以快速做出應(yīng)變處理，以達(dá)到降低損失的目的。

3 結(jié) 論

隨著計(jì)算機(jī)功能以及各種模擬軟件的發(fā)展，建筑業(yè)以往出現(xiàn)的問題也會(huì)隨之得到解決。2016年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部將BIM技術(shù)作為五大信息技術(shù)之首，并強(qiáng)勢(shì)推動(dòng)與VR等技術(shù)的合作，由此可看出BIM+VR是建筑業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

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