基于“BIM+VR”的建筑设计研究

刘凯迪 李涛

摘 要 建筑信息技术（BIM）正受到业界的普遍关注，其以3D技术为基础，可以应用于建筑设计、建造、管理等阶段，贯穿整个设施全生命周期。虚拟现实技术（VR）以计算机技术为核心，利用传感技术生成一种模拟环境，使用户在创建的虚拟世界中获得真实感和沉浸感[1]，具备“沉浸、交互、共享”的特征。通过对BIM、VR技术相关问题进行研究，探索BIM+VR技术在虚拟建筑感知交互体验方面的应用与实践，洞察建筑行业未来的发展趋势。

关键词 BIMVR;建筑;Revit;Unity 3D;感知交互

引言

BIM与VR的巧妙结合，碰撞出绚烂的火花，为建筑行业注入了新的活力，BIMVR在全球建筑行业的应用是大趋势。两者的结合，除了能解决建筑行业棘手的“所见非所得”和“工程控制难”、整体规划、构建等的问题，它还能实现多专业模型的集成、多部门间的协同、多阶段间信息的流转，通过碰撞检查来发现问题，减少因设计、施工、运营多阶段沟通不及时造成的信息割裂，从而提升建筑质量，降低建筑物生命周期的成本。我们有必要把握这个潮流，争取走在数字时代的前沿，让我国建筑业更加完善。

近年来，BIM在我国建筑领域的应用逐步兴起，也引起了政府的重视，当前需要关注的一个主题就是BIM与VR的集成，即用户借助可视化虚拟世界与之交互。我们利用BIM软件进行三维建模，再将模型导入到VR引擎中进行渲染，这样不仅可以解决检索和呈现信息的问题，还可以提高合作项目中交流和处理问题的效率。

1BIM+VR在建筑行业的应用

BIM技术从出现在人们视野中开始，演变为建筑行业的主流技术是必然趋势。BIM技术在建筑工程实践中的应用包含了建筑行业的多个方面和不同阶段。美国宾夕法尼亚州立大学的计算机集成化施工研究组发表的《BIM项目实施计划指南》中，总结了BIM技术常见的25种应用[2]，跨越了建筑项目全生命周期的四个阶段，即规划阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段。

1.1 前期策划

在项目的前期策划阶段，投资估算是不可省略的一个环节。对于应用BIMVR的项目，依托BIM的信息数据统计功能，可以获取比较准确的工程量，不仅方便快捷，还可以给出对方案进行修改和补充所引起的成本变化。再加上VR强大的交互功能，能够给出基于BIMVR的设计成果，包括必要的BIM模型、漫游动画，还可以进行管线碰撞的演示。

1.2 室内设计

在传统的装修中，经常会出现实际效果与设计有所出入的问题，有时感到装修效果不如意，人们会希望能在装修之前就真实体验到装修效果。对于室内设计领域来说，这项技术不仅是一个演示媒介，还可以作为一种快捷的设计工具，以视觉形式较大程度实现设计师的设计构想，让用户得到最为真实的交互感知体验，将以往传统的设计模式提高到数字化的角度，大大提高了设计的效率和质量。在装修时，用户可以随时更改、随心搭配，没有装修就能身临其境[3-4]。

2基于BIM+VR在虚拟建筑感知交互体验的综合分析

2.1 BIM+VR在建筑行业应用的价值

笔者总结了BIM+VR技术应用的价值，包括以下几点：

（1）提高模拟的真实性。对于绝大多数人来说，平时所看到的就是眼前一定范围、一定角度的世界，我们被现实情况限制了全方位看世界的能力，虚拟现实技术可以弥补这方面的遗憾。虚拟现实技术给我们带来的是比以前的传统模型更为真实、更为细致、更为完整的感受。借助必要的工具，我们可以实时了解模型的各种信息，进行指导、设计、施工、检测等[5-6]。

（2）提高项目质量。利用BIM+VR技术，在实际动工前进行模拟演示，可以提前发现并且有效避免在实际施工期间可能会发生的问题，从而制定最佳的施工方案，提高效率，确保建筑质量，消除安全隐患，并且减少成本，缩短工期。

（3）提高模拟工作中可交互性。在实际的施工过程中，一般都会提出多种施工方案，利用BIM+VR技术，可以实时切换以便比较不同方案的优劣，以便制定最佳的施工方案。利用BIM技术建立的模型，可以对施工方案进行实时、交互、逼真的模拟;利用虚拟现实技术，可以任意选择路径，观察施工过程的三维环境，看到不合理之处，及时修改，减少實际过程的返工。

（4）多元化营销模式。建筑施工的最终目的就是得到成品，从而进行销售以实现其价值，高明的营销手段是建筑利益最大化的有力保证。VR技术打破了传统的房地产销售死板、僵硬的模式，样板房更加灵活，现如今，许多大型的房地产商，比如绿地、碧桂园等已经在售楼处运用了BIM+VR技术，以满足购房者的体验需要[7]。

2.2 BIM+VR在虚拟建筑感知交互体验应用过程中存在的问题

（1）主观方面

1）思维模式转变困难。传统的建筑体系发展了很长的时间，业主方、设计方、施工方、监理方等相关的各单位早已形成了一种习惯的流程，因此，让他们接受BIM+VR这个新兴的理念，转变传统的思维模式并不容易，很多单位不愿尝试，也不愿采用不熟悉的方式。

2）应用工具理解偏差。仍然有许多与建筑领域相关的人不了解BIM技术，不触碰VR技术，甚至并不涉足虚拟建筑领域，他们对BIM的理解还停留在统筹规划，VR在建筑领域的地位还是可有可无的。同时，BIM模型的准确度直接决定了后续施工、运营等过程的效果，如果前期模型不够准确，必将引起施工进度计划安排、样板房装修的误差，与最初设想的效果出现偏差。

3）各方联系交流问题。将BIM技术比作多米诺骨牌，其中任何一个环节准备不足，都会影响其后续的过程，以至于无法实现BIM价值的最大化。因此，除向整个过程的参与人员灌输全局思想，做好自己平常工作外[8]，还需要为整个团队考虑，为他人的BIM模型出力，这一点也是BIM无法全面快速发展的原因之一。

（2） 客观方面

1）缺乏BIM+VR真正完善的平台。时至2019年的今天，对于BIM与VR结合的研究依旧不够彻底，BIM与VR怎么结合、在什么平台上结合，仍然没有统一的认知。没有一款真正意义上的BIMVR软件，还是需要先拆分后结合，就如本次设计，受到软件以及硬件的制约，“江南大学行政楼”项目仍是利用Revit建立模型，通过VDP平台在Unity3D中渲染，连接VR设备，事实上，仍有些许烦琐。

2）前期资金投入问题。任何一项技术的发展普及度多多少少都与“成本”有关，目前市面上的高级VR设备并不便宜，中等偏上的VR头盔需上万。BIMVR人才的聘用、必要设备的添置等是不可避免的，甚至整个建筑设计施工流程都要发生改变，这不是短时间可以改变的，前期必不可少的投入成本，在一定限度上阻碍了VR技术的发展与普及。

2.3 BIM+VR在虚拟建筑感知交互体验应用于实践的发展趋势

目前，操作者利用VR设备体验虚拟世界，利用键盘、语音、手势等操控物体或角色。此外，要实现BIM和VR的结合必须依靠VR开发引擎或平台来实现。现在，越来越多的高校、企业、研究机构在BIM+VR方面进行探索和研究，这是一个广阔的新世界，向我们展现的只是冰山一角，有充分的理由相信，未来的虚拟世界将会是生动而逼真的，有着超越裸眼3D的无限可能。

3结束语

本文遵循从独立研究到整体结合的方式，探讨了BIM与VR在建筑行业的设计流程及应用四个阶段，包括规划阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段。在计算机高速发展的21世纪，以计算机为工具，将BIM技术和VR技术应用到建筑领域是一个必然趋势，而人机交互作为BIM+VR技术的绝对亮点，必推动虚拟建筑迎来另一片嶄新的天地。

参考文献

[1] 周健.浅析现实技术及其在教学中的应用[J].无线互联网科技，2015

（15）：145-146.

[2] 王广斌，刘守奎.建筑项目BIM实施策划[J].时代建筑，2013（2）：48-51.

[3] 王秀琴，贾虎.大型体育场馆低碳规划策略研究——以第七届农运会为例[J].西安建筑科技大学学报：社会科学版，2012（2）：34-39.

[4] 邵正达，宋天任.基于BIM的建筑VR交互技术研究与应用[J].土木建筑工程信息技术，2018（3）：17-21.

[5] 朱林海，孙璐."BIM+"虚拟数据空间探索[J].建筑技艺，2017（9）：

104-106.

[6] 饶平平，廖巧，刘佳新，等.BIM结合VR技术在城市地下工程中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2018，（3）：13-16.

[7] 张承霖，曾飞国，刘韬，等.VR技术在工程训练中的应用实践[J]. 高等继续教育学报， 2017（3）： 48-51，59.

[8] Mohamed Marzouk， Ahmed Abdelaty. BIM.based framework for managing peformance of subway stations[J].AutomationinConstruction，2014，（41）：70-77.