基于“BIM+VR”的建筑設計研究

劉凱迪 李濤

摘 要 建筑信息技術(shù)（BIM）正受到業(yè)界的普遍關(guān)注，其以3D技術(shù)為基礎，可以應用于建筑設計、建造、管理等階段，貫穿整個設施全生命周期。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）以計算機技術(shù)為核心，利用傳感技術(shù)生成一種模擬環(huán)境，使用戶在創(chuàng)建的虛擬世界中獲得真實感和沉浸感[1]，具備“沉浸、交互、共享”的特征。通過對BIM、VR技術(shù)相關(guān)問題進行研究，探索BIM+VR技術(shù)在虛擬建筑感知交互體驗方面的應用與實踐，洞察建筑行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 BIMVR;建筑;Revit;Unity 3D;感知交互

引言

BIM與VR的巧妙結(jié)合，碰撞出絢爛的火花，為建筑行業(yè)注入了新的活力，BIMVR在全球建筑行業(yè)的應用是大趨勢。兩者的結(jié)合，除了能解決建筑行業(yè)棘手的“所見非所得”和“工程控制難”、整體規(guī)劃、構(gòu)建等的問題，它還能實現(xiàn)多專業(yè)模型的集成、多部門間的協(xié)同、多階段間信息的流轉(zhuǎn)，通過碰撞檢查來發(fā)現(xiàn)問題，減少因設計、施工、運營多階段溝通不及時造成的信息割裂，從而提升建筑質(zhì)量，降低建筑物生命周期的成本。我們有必要把握這個潮流，爭取走在數(shù)字時代的前沿，讓我國建筑業(yè)更加完善。

近年來，BIM在我國建筑領域的應用逐步興起，也引起了政府的重視，當前需要關(guān)注的一個主題就是BIM與VR的集成，即用戶借助可視化虛擬世界與之交互。我們利用BIM軟件進行三維建模，再將模型導入到VR引擎中進行渲染，這樣不僅可以解決檢索和呈現(xiàn)信息的問題，還可以提高合作項目中交流和處理問題的效率。

1BIM+VR在建筑行業(yè)的應用

BIM技術(shù)從出現(xiàn)在人們視野中開始，演變?yōu)榻ㄖ袠I(yè)的主流技術(shù)是必然趨勢。BIM技術(shù)在建筑工程實踐中的應用包含了建筑行業(yè)的多個方面和不同階段。美國賓夕法尼亞州立大學的計算機集成化施工研究組發(fā)表的《BIM項目實施計劃指南》中，總結(jié)了BIM技術(shù)常見的25種應用[2]，跨越了建筑項目全生命周期的四個階段，即規(guī)劃階段、設計階段、施工階段、運營階段。

1.1 前期策劃

在項目的前期策劃階段，投資估算是不可省略的一個環(huán)節(jié)。對于應用BIMVR的項目，依托BIM的信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可以獲取比較準確的工程量，不僅方便快捷，還可以給出對方案進行修改和補充所引起的成本變化。再加上VR強大的交互功能，能夠給出基于BIMVR的設計成果，包括必要的BIM模型、漫游動畫，還可以進行管線碰撞的演示。

1.2 室內(nèi)設計

在傳統(tǒng)的裝修中，經(jīng)常會出現(xiàn)實際效果與設計有所出入的問題，有時感到裝修效果不如意，人們會希望能在裝修之前就真實體驗到裝修效果。對于室內(nèi)設計領域來說，這項技術(shù)不僅是一個演示媒介，還可以作為一種快捷的設計工具，以視覺形式較大程度實現(xiàn)設計師的設計構(gòu)想，讓用戶得到最為真實的交互感知體驗，將以往傳統(tǒng)的設計模式提高到數(shù)字化的角度，大大提高了設計的效率和質(zhì)量。在裝修時，用戶可以隨時更改、隨心搭配，沒有裝修就能身臨其境[3-4]。

2基于BIM+VR在虛擬建筑感知交互體驗的綜合分析

2.1 BIM+VR在建筑行業(yè)應用的價值

筆者總結(jié)了BIM+VR技術(shù)應用的價值，包括以下幾點：

（1）提高模擬的真實性。對于絕大多數(shù)人來說，平時所看到的就是眼前一定范圍、一定角度的世界，我們被現(xiàn)實情況限制了全方位看世界的能力，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以彌補這方面的遺憾。虛擬現(xiàn)實技術(shù)給我們帶來的是比以前的傳統(tǒng)模型更為真實、更為細致、更為完整的感受。借助必要的工具，我們可以實時了解模型的各種信息，進行指導、設計、施工、檢測等[5-6]。

（2）提高項目質(zhì)量。利用BIM+VR技術(shù)，在實際動工前進行模擬演示，可以提前發(fā)現(xiàn)并且有效避免在實際施工期間可能會發(fā)生的問題，從而制定最佳的施工方案，提高效率，確保建筑質(zhì)量，消除安全隱患，并且減少成本，縮短工期。

（3）提高模擬工作中可交互性。在實際的施工過程中，一般都會提出多種施工方案，利用BIM+VR技術(shù)，可以實時切換以便比較不同方案的優(yōu)劣，以便制定最佳的施工方案。利用BIM技術(shù)建立的模型，可以對施工方案進行實時、交互、逼真的模擬;利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以任意選擇路徑，觀察施工過程的三維環(huán)境，看到不合理之處，及時修改，減少實際過程的返工。

（4）多元化營銷模式。建筑施工的最終目的就是得到成品，從而進行銷售以實現(xiàn)其價值，高明的營銷手段是建筑利益最大化的有力保證。VR技術(shù)打破了傳統(tǒng)的房地產(chǎn)銷售死板、僵硬的模式，樣板房更加靈活，現(xiàn)如今，許多大型的房地產(chǎn)商，比如綠地、碧桂園等已經(jīng)在售樓處運用了BIM+VR技術(shù)，以滿足購房者的體驗需要[7]。

2.2 BIM+VR在虛擬建筑感知交互體驗應用過程中存在的問題

（1）主觀方面

1）思維模式轉(zhuǎn)變困難。傳統(tǒng)的建筑體系發(fā)展了很長的時間，業(yè)主方、設計方、施工方、監(jiān)理方等相關(guān)的各單位早已形成了一種習慣的流程，因此，讓他們接受BIM+VR這個新興的理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的思維模式并不容易，很多單位不愿嘗試，也不愿采用不熟悉的方式。

2）應用工具理解偏差。仍然有許多與建筑領域相關(guān)的人不了解BIM技術(shù)，不觸碰VR技術(shù)，甚至并不涉足虛擬建筑領域，他們對BIM的理解還停留在統(tǒng)籌規(guī)劃，VR在建筑領域的地位還是可有可無的。同時，BIM模型的準確度直接決定了后續(xù)施工、運營等過程的效果，如果前期模型不夠準確，必將引起施工進度計劃安排、樣板房裝修的誤差，與最初設想的效果出現(xiàn)偏差。

3）各方聯(lián)系交流問題。將BIM技術(shù)比作多米諾骨牌，其中任何一個環(huán)節(jié)準備不足，都會影響其后續(xù)的過程，以至于無法實現(xiàn)BIM價值的最大化。因此，除向整個過程的參與人員灌輸全局思想，做好自己平常工作外[8]，還需要為整個團隊考慮，為他人的BIM模型出力，這一點也是BIM無法全面快速發(fā)展的原因之一。

（2） 客觀方面

1）缺乏BIM+VR真正完善的平臺。時至2019年的今天，對于BIM與VR結(jié)合的研究依舊不夠徹底，BIM與VR怎么結(jié)合、在什么平臺上結(jié)合，仍然沒有統(tǒng)一的認知。沒有一款真正意義上的BIMVR軟件，還是需要先拆分后結(jié)合，就如本次設計，受到軟件以及硬件的制約，“江南大學行政樓”項目仍是利用Revit建立模型，通過VDP平臺在Unity3D中渲染，連接VR設備，事實上，仍有些許煩瑣。

2）前期資金投入問題。任何一項技術(shù)的發(fā)展普及度多多少少都與“成本”有關(guān)，目前市面上的高級VR設備并不便宜，中等偏上的VR頭盔需上萬。BIMVR人才的聘用、必要設備的添置等是不可避免的，甚至整個建筑設計施工流程都要發(fā)生改變，這不是短時間可以改變的，前期必不可少的投入成本，在一定限度上阻礙了VR技術(shù)的發(fā)展與普及。

2.3 BIM+VR在虛擬建筑感知交互體驗應用于實踐的發(fā)展趨勢

目前，操作者利用VR設備體驗虛擬世界，利用鍵盤、語音、手勢等操控物體或角色。此外，要實現(xiàn)BIM和VR的結(jié)合必須依靠VR開發(fā)引擎或平臺來實現(xiàn)?，F(xiàn)在，越來越多的高校、企業(yè)、研究機構(gòu)在BIM+VR方面進行探索和研究，這是一個廣闊的新世界，向我們展現(xiàn)的只是冰山一角，有充分的理由相信，未來的虛擬世界將會是生動而逼真的，有著超越裸眼3D的無限可能。

3結(jié)束語

本文遵循從獨立研究到整體結(jié)合的方式，探討了BIM與VR在建筑行業(yè)的設計流程及應用四個階段，包括規(guī)劃階段、設計階段、施工階段、運營階段。在計算機高速發(fā)展的21世紀，以計算機為工具，將BIM技術(shù)和VR技術(shù)應用到建筑領域是一個必然趨勢，而人機交互作為BIM+VR技術(shù)的絕對亮點，必推動虛擬建筑迎來另一片嶄新的天地。

參考文獻

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