VR技术在BIM数字平台的应用性研究

杨清舒 韦芳 张思琪

常熟理工学院商学院，中国·江苏 常熟 215500

1 BIM数字平台的现状

1.1 中国BIM数字平台的现状

在中国BIM数字平台的发展是稳步前进的。继2017版BIM报告，《建筑业企业BIM应用分析暨数字建筑发展展望（2018）》以数据分析、案例分析的形式，对当前建筑业企业应用BIM的现状、特点和有关困扰因素，提出了BIM的发展思路和对策。在中国建筑企业BIM应用现状调查（2019）版中表示，在所有的调研对象中，应用BIM技术的企业占比高达81.47%。2020年，在中国建筑业协会主办的第五届建设工程BIM技术应用成果经验交流会上发布的《中国建筑业BIM应用分析报告（2020）》揭露了无论是使用了BIM还是尚未使用BIM的人，赞成「企业应该使用BIM」的比例都超过70%，其中已经使用BIM的人数占到了87%。由历年的BIM应用分析报告可以了解BIM数字平台在中国的应用率以及被大众的接受度都在不断提升。

1.2 其他国家BIM数字平台的现状

其他国家BIM发展现状以英国为例。2018年12月，ISO19650—1和ISO19650—2两本标准首次发布，分别涉及BIM的概念、原则和交付过程。2019年10月，英国BIM联盟、英国数字建筑中心和英国标准协会共同启动了英国BIM框架，这个框架对于负责交付和管理信息的人来说，是学习的第一站。在2019年的报告中，NBS发现BIM应用的增速有所下降，这可能和英国数字化建设中心（CDBB）接替了原来的BIM工作组有关，也可能因为使用BIM的人已经占了多数，不过到了2020年，使用BIM的人再度增加，达到了10年来最高的数字。由此可见，BIM数字平台在如今其他国家的工程建设行业也得到了广泛的关注与应用。

2 传统BIM数字平台

2.1 传统BIM数字平台的概述

BIM数字平台是将建筑结构与建模、建筑与实体映射的模型结合，以智慧物联为基础，以BIM模型为载体，从建筑物本身、施工工序、资源配置、造价管理等方面，使建筑全寿命周期的所有参与者共享和管理建筑信息，实现各参与主体的数字化、标准化、协同化管理，有效地提高建筑设计、生产及施工的效率。帮助实现文件、图纸、模型和信息的集中管理，更高效地解决跨专业、跨部门、跨区域的协调问题，实现建筑在设计、施工、运营维护等各个过程的数字化、智能化和在线化。通过BIM数字平台可以方便地收集和查看施工现场和实时数据，逐步积累数据库，整合多个项目和地区的有效数据，形成自己的企业数据库，丰富自己的BIM应用经验，如图1、图2所示。

图1 传统BIM数字平台首页

图2 传统BIM数字平台图纸查看

2.2 传统BIM数字平台的局限性

2.2.1 修改工序复杂

传统BIM数字平台中模型的修改基于建模软件，专业性较强，不便于业外人士深入了解，导致甲方与设计师在沟通过程中相对比较费力。甲方基于现实需求提出修改意见后由设计师理解内化并在专业建模软件中对模型进行修改展示，重新上传至数字平台中再由甲方验收，但甲方由于缺乏建模相关的专业知识，无法准确根据BIM模型提出修改要求，极大限制了甲方与设计师的交流。

2.2.2 缺乏时效性

传统BIM数字平台中仅支持多方参与者在不同移动端查看和研究项目，在现实中仍需要线下会议或是其他线上沟通方法进行交流，不能够做到实时有效的沟通。例如设计方出成果上传平台后，甲方登录平台进行查看和验收并总结出修改意见后再反馈到设计方，设计方依据反馈意见再次修改图纸出成果，若是每一步程序依次进行，多方反馈意见不同时间上传到平台，不仅造成了人工成本的增加与时间资源的浪费，而且在此过程中如果有一方出现错误将牵连多方步骤修改，阻碍进程。

2.2.3 输出信息传递偏差

传统数字平台上通常以一个类似剖面的形式导入模型内部结构，这个功能会将一部分模型隐藏，然而隐藏部分模型的视角容易造成建筑设计中信息的缺失，难以对模型形成整体性的认知，也容易造成信息传递的偏差。并且在验收展示模型时，多方位角度观察模型的操作是较为复杂的，非专业观察人员不易找到自己需要的视角，影响了观察者的观感。BIM模型的外部展示无法让观察者直观感受到建筑实际的尺寸大小，缺乏空间尺度感。

3 VR技术与BIM数字平台相结合

3.1 VR技术的概述

VR（Virtual Reality）技术即虚拟现实，是指借助计算机和最新传感器技术创造的一种人机交互手段，被认为是现代多媒体应用的最高层次。VR技术融合了先进计算机技术、计算机视觉、视觉心理学、视觉立体仿真、数据格式、语音识别和合成等多种技术。

人们佩戴特制的虚拟现实头戴显示器设备、数据手套等传感设备，似乎置身于一个同时具有视觉、触觉、听觉甚至嗅觉的三维感觉世界，实现了人们在体验模型过程中的沉浸性、互动性、设计性。

3.2 VR技术在BIM数字平台的应用

3.2.1 虚拟现实中设计修改

在设计阶段中，业主不易把自己的意见和想法融入到设计中，信息无法及时反馈，常常因业主与设计师相互错误理解而造成交付成品不满意的问题。为避免此类问题发生，可在设计阶段由设计方根据业主要求制作BIM模型并应用VR技术。通过VR技术创造一个直观、具体的模拟展出环境，业主可以根据自己的需求添加和删除构件，并且精确地移动和放置构件以达到最佳的设计效果。还可以调整采光条件，对比光照对不同设计方案的影响，实时编辑材质与更改构件位置，并将这些修改反向同步到BIM数字平台。设计师在数字平台中的修改也会同步到BIM模型中，业主可通过平板、手机、电脑等多平台，完成模型查看、构件信息查看、对比分析等。由此实现模型与BIM数字平台的双向实时同步，消除了对信息的误解所造成的各种质量危害，减少返工量，提高业主满意度，如图3所示。

图3 定制化设计修改

3.2.2 实时点对点协作

在协作过程中，将VR技术与BIM数字平台相结合，能够实现多个参与方与客户同时在同一个项目的中漫游及讨论问题，并创建协作会话，打破空间上的交流壁垒。在VR模式中，参与方可拥有虚拟化身参观浏览BIM模型，遇到设计不合理或不满足要求的方面，可在软件提供的聊天窗口中提出自己的修改意见并在虚拟环境中进行标记、设计和修改，所有参与人员都可以查看并保存最新的模型。在会议结束以后，还可以将聊天记录和修改生成报告，方便整理、记录、存档并上传到BIM数字平台进行建筑信息的完善与改进，实现了人工成本和时间资源的节省，有效缩短工期，降低出错率和返工率，提高项目完成效率。

3.2.3 交互式VR视频输出

在成果输出阶段，可以依靠VR技术进行漫游动画的制作。通过漫游动画，可以跟踪和记录主要人物的行走路径与相机的缩放和方向，通过视点动画，创建和记录关键帧路径，再通过关键帧记录动画状态、场景特效、自定义字幕等。进行渲染视频的输出，不仅可以更直观地欣赏到建筑的外观，还可以体会到建筑真实的空间感觉，方便企业的给业主展示设计项目的空间间距，也可以展示施工场地的规模。用户可通过网页、小程序、APP、VR传感设备等多终端设备进行BIM数据实时访问和交互，如图4所示。

图4 室内设计渲染视频截图

4 结语

论文介绍了传统BIM数字平台的设计修改专业性强、协作沟通成本高、信息传递易造成偏差局限性，引入VR技术与BIM数字平台相结合的概念，阐述了VR技术对于数字平台可以起到实现实时点对点的协作，在虚拟环境中精确的移动和放置构件，输出空间感更为直观的VR渲染视频的作用。相信随着科技的不断发展进步，建筑信息化是未来建筑发展方向的必然趋势，VR技术与BIM的融合将引领建筑领域走向信息化，数字化和统一化的未来，BIM终将成为土木工程领域高效率增长的引擎，再次焕发建筑业的无限活力。