BIM技术与VR技术结合方法的研究★

李 金 云

(北华航天工业学院，河北 廊坊 065000)

随着BIM技术的不断发展，与VR技术相结合成为了必然，但是从目前的国内专家研究成果来看，并非真正意义的将BIM与VR这两种技术相结合，而是前期采用BIM技术建模分析，后期利用VR技术进行展示，严重制约了两种技术相结合后作用的发挥[1]。董婉婉[2]研究发现BIM+VR技术对工程建设效率的提高和建筑业转型升级有积极的推进作用。张学辉[3]提出了基于BIM与VR技术的“装饰自主设计法”，周静[4]将BIM+VR技术作为建筑设备运维管理提供了崭新的管理方法和手段，徐晟[5]建立了融合BIM和VR的公路施工场地布置辅助决策系统，从上述研究可以看出，BIM与VR技术的结合已经在工程项目多个领域进行了一定程度的融合，并取得了一定的成果。因此，本文综合分析了BIM与VR技术相结合的优势，论述了BIM与VR技术三种结合方法，通过比较得出适用于工程实际的BIM与VR技术结合的方法。

1 BIM+VR在建筑工程领域应用的优势

1.1 设计阶段

在当今的建筑中，设计的外型越来越多样，中规中矩的建筑逐渐退出了我们的视野，主要以造型复杂以及异性曲面的建筑形式为主。在设计阶段，建筑师通过有限的想象力，设计出外型如此复杂多样的建筑，对他们来说是极大地挑战。与此同时在现如今的建筑效果展示方式中只能是通过多个角度的建模或沙盘来展示，但依然不能将完整的建筑信息展示出来，这样就会给设计造成影响，甚至影响工程造价。若能在BIM技术建模过程中引入VR技术，就可以全方位的对建筑模型进行分析，避免出现建筑信息展示不全而造成的设计问题。在建筑设计完成以后，可以通过VR，来模拟火灾，地震等灾害，在VR场景中进行模拟自救演练，一定程度上检验设计的建筑在碰到突发情况下的逃生路线设计是否合理。

1.2 施工阶段

建筑施工技术是一项复杂的实践工程，每一种工程还包括了很多道工序。工序中选择不同方法器械导致最后的结果也不同，所以在施工技术的实际操作前，可以利用VR技术+BIM的手段进行仿真模拟，从最后的数据发现施工中可能出现的问题，找到最优解决方案[6]。VR技术构建虚拟体验场景，在施工前建筑工人就可以通过VR设备模拟施工过程，对建筑中的重难点进行提前预知，在体验的过程中还可以对图纸中存在的疑问进行有效反馈，这样就达到了提高生产效率和降低建造成本的目的。BIM模型具有可视化、空间化，在使用过程中需要充分的发挥该优势，有效的进行复杂节点的可视化三维交底，并且结合VR体验设备，从而使得整个过程变得更加真实，提高人们的真实感，对于施工人员能够起到更好的辅助效果，更好的保障施工质量。

1.3 样板间阶段

随着VR技术的诞生，将结束购房者必须亲临卖房中心看样品房的现状，客户只需通过虚拟现实体验设备即可实际感知各地房源，在有限的空间内即可实现提前感受生活在其中的感觉。同时对于开发商来说，VR技术打破了传统的地产营销方式，这极大地节约了客户与开发商的成本。万科、绿地、碧桂园等开发商，已将VR技术运用在项目中作为售楼处的体验产品。根据高盛的研究报告，2020年欧美市场房地产VR的市场规模在8亿美元，预计2025年为26亿美元。而背靠中国巨大的房地产市场，相信市场规模应该更大[7]。

2 BIM技术与VR技术的结合方法

2.1 BIM技术与VR技术通过3D Max，720云的结合

首先运用Autodesk Revit建模软件创建施工现场的模型，将建筑、结构、现场场地布置模型、安全文明施工设施模型、绿化模型等全部放入一个场景，同时在Autodesk Revit建模软件中将有贴图的部分设置为不同材质，且在材质属性中调出纹理编辑器，将其中的样例尺寸设置与构件实际尺寸相同，便于后期贴图[8]。然后将Revit模型导出为FBX格式，再将其导入3D Max。在3D Max中，为模型加入灯光信息，然后打上摄像机，在渲染设置中将图像纵横比设置成2，同时摄像机设置成球形，并且覆盖视野为360，最后进行渲染出图。

渲染出的静态图，可作为设计的成果展示。渲染的360图，用720云进行制作，在720云中设置开启陀螺仪并制作，然后带上VR眼镜即可进行观看。其在720云中制作的成品见图1。若需要多个场景的转化，则在渲染出图的过程中多渲染几个场景，之后通过720云网站设置不同场景切换的链接及特效。

此方法能够在一定的程度上实现BIM模型与VR的结合，由于该方法在VR场景中所看到的物品是图片转换得来的，并不是单独的模型，故而看到的东西不能进行操作，若需要进行复杂困难的管线综合，使施工人员在VR场景中进行操作，模拟火灾，地震等灾害，在VR场景中进行模拟演练等均为不可行。

2.2 BIM技术与VR技术通过UE4的结合

UE4虚幻引擎已经开源有几个年头了，因为其优秀的画质所以在其开源后占据游戏/室内VR等领域的地位。自1998年正式诞生至今，经过不断的发展，虚幻引擎已经成为整个游戏界运用范围最广，整体运用程度最高，次世代画面标准最高的一款游戏引擎。其渲染效果强大以及采用pbr物理材质系统，所以它的实时渲染的效果做好了，可以达到类似vray静帧的效果，是开发者最喜爱的引擎之一。

首先用Autodesk Revit建模软件创建施工现场的模型，将建筑、结构、现场场地布置模型、安全文明施工设施模型、绿化模型等导出为FBX文件。其中后缀名为.Fbm文件夹携带着模型的各种贴图信息，后缀名为.fbx文件即为模型文件，携带着模型的各种尺寸信息。将携带着建筑信息的FBX文件导入UE4，如果能够直接使用这个模型，那么就可以在UE4中进行操作。然而这样导入的模型，在UE4中为一个整体的box，既不能为其中的任意一个东西赋予材质，也不能为其中的东西做修改，同时，由于Revit中建的模型面数过多，导入之后由于硬件的原因，对于比较大的建筑模型，导入之后电脑太卡，对电脑有极高的要求。

2.3 BIM技术与VR技术通过UE4，3D Max的结合

将Revit模型导入3D Max，然后用3D Max的模型导入UE4中。首先将Revit模型导出为FBX格式，然后在3D Max中导入，导入结果见图2。

在3D Max中，通过选中构件，右键，隔离选中对象将模型的各个部位分别隔离出来，然后单独导出为FBX文件，隔离效果如图3所示。

最后在UE4中进行合成组合，重新组成为一个房间。很多个房间组合在一起即为一个楼层，很多个楼层组合在一起，即为一栋楼的模型。在理想中可以这么实现一栋楼的建模，但是由于设备的原因，一个模型的面数达到一定的时候，电脑就会产生卡顿,这也是目前限制研究的原因之一。

2.4 三种BIM技术与VR技术结合方法的比较

鉴于上述表述，将三种BIM技术与VR技术结合的方式进行比较，见表1。通过表1比较三种BIM技术与VR技术结合方法可知，根据工程实际，选择三种结合方法均可，但若想做到及时修改模型及参数，通过UE4，3D Max结合的方法更适合于BIM技术与VR技术结合，建议按照这种结合方法在建筑工程中进行推广。

表1 三种结合方法的比较

3 结语

通过上述研究表明，BIM技术与VR技术的结合是我国建筑业发展的方向，这两种技术的结合不能仅仅限于形式上的结合，更重要的是通过一些其他的工具实现两种技术真正意义上的结合，本文总结了BIM技术与VR技术相结合在建筑工程中的设计阶段、施工阶段和样板间阶段的优势，并提出了三种结合方式：通过3D Max，720云的结合，通过UE4的结合，通过UE4，3D Max的结合，通过对比分析，提出BIM技术与VR技术相结合的最佳方法。研究成果可以为建筑工程中BIM技术与VR技术相结合提供一定的参考依据。