BIM+VR技術(shù)在交通智慧照明工程中的全過程管理

王振坤，趙倫俊，李俊豪，熊鵬程

(黑龍江科技大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150020)

1 BIM+VR技術(shù)在交通智慧照明工程設(shè)計施工中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)旨在營造出一種和現(xiàn)實十分相似的、立體的虛擬世界，其在軍事、醫(yī)學(xué)、建筑工程等領(lǐng)域所發(fā)揮的作用日益提升。使用VR技術(shù)完成工程建模、仿真工作能大幅度降低工作量，同時能夠采集系統(tǒng)信息、提高決策正確性，極大地提高施工效率。BIM技術(shù)與VR技術(shù)集成運用，使交通智慧照明工程建設(shè)管理人員和建設(shè)人員能夠順暢溝通和交流，為管理人員決策提供更多信息，避免信息不足導(dǎo)致的決策失誤，提升城市道路、隧道等交通照明工程現(xiàn)場管理效率。虛擬現(xiàn)實關(guān)鍵技術(shù)的研究應(yīng)用，是通過對該工程前期規(guī)劃、設(shè)計，后期施工、運維等項目全生命周期內(nèi)進行虛擬現(xiàn)實場景搭建，通過腳本模塊的開發(fā)實現(xiàn)工程參與者各方充分利用虛擬現(xiàn)實平臺，從而達(dá)到與工程本身的實時交互性。

BIM技術(shù)貫徹于整個城市道路智慧照明項目全生命周期中，其可視化、數(shù)據(jù)化、協(xié)調(diào)化、模擬性、優(yōu)化性等特點決定了BIM技術(shù)必將成為交通行業(yè)信息技術(shù)的核心所在。將工程信息化、將溝通便捷化、將決策科學(xué)化，使項目自身的發(fā)展發(fā)生根本性變革，能夠有效減少人、材、機的消耗，在提升道路智慧照明工程效率、工程質(zhì)量、經(jīng)濟效益方面帶來重大突破性進展，在對整個項目的設(shè)計、施工、運營進行宏觀把控的同時，能夠更加精細(xì)化、精確化、精準(zhǔn)化，可利用軟件協(xié)同效果進行各項模擬、碰撞檢查、方案優(yōu)化，實現(xiàn)科學(xué)化管控、集約化管理。

由于BIM所呈現(xiàn)的城市交通智慧照明三維渲染圖只能通過固定路徑或視角進行展示，無法使設(shè)計方和施工方對工程進行精準(zhǔn)把控，極大地制約了設(shè)計者理念的表達(dá)，甚至?xí)?dǎo)致最終效果與預(yù)想不符。同時，項目設(shè)計主要以專業(yè)設(shè)計師為主，在此基礎(chǔ)上由施工單位組織修建，因此導(dǎo)致使用者在項目設(shè)計中的參與度較低，所能獲取的項目信息也十分有限，極有可能出現(xiàn)設(shè)計理念與使用體驗相背離的情況，造成資源浪費的同時難以達(dá)到理想效果。BIM+VR技術(shù)的使用將從根本上解決這個問題，以人機互動為基礎(chǔ)，以BIM模型為依托，兼具可視化與信息屬性的特點，使設(shè)計者與使用者達(dá)到一定程度的技術(shù)溝通和體驗溝通，更重要的在于利用BIM+VR技術(shù)，可有效直觀地從多方面、多角度提前計算城市道路照明、隧道照明能耗，針對業(yè)主體驗感進行能源分配，利用BIM平臺進行可視化推算和演示，最大程度上將供給能源進行合理利用，以此達(dá)到節(jié)省能耗，綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的特點。

基于BIM+VR技術(shù)的交通智慧照明工程全過程管理借助大數(shù)據(jù)、云平臺、氣象模擬、地理信息等高新技術(shù)，將交通照明與綠色城市、可持續(xù)發(fā)展計劃相結(jié)合，利用BIM技術(shù)的三維建模功能將模型作為基礎(chǔ)，利用虛擬現(xiàn)實交互功能實現(xiàn)交通智慧云平臺的搭建，以此為根本，對城市道路、高速公路、橋涵工程等交通工程照明進行集約化管控。同時，利用該平臺進行設(shè)計施工期間的工程管理，溝通設(shè)計方、施工方、業(yè)主方等各方技術(shù)理念，實現(xiàn)多方一體化進程發(fā)展，5G/4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是系統(tǒng)的核心所在，其高效性、迅捷性為項目實施期間、運營期間提供信息監(jiān)控，該系統(tǒng)配備地理信息系統(tǒng)、空間系統(tǒng)感知技術(shù)，對施工期、使用期進行環(huán)保檢測、氣象監(jiān)測，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行模擬，提早預(yù)防，減少由于環(huán)境問題、氣候問題對交通照明系統(tǒng)產(chǎn)生損壞可能性，該管理平臺的合理化應(yīng)用，將為目前交通智慧照明現(xiàn)狀提供嶄新思路。

2 交通智慧照明工程全過程管理在微環(huán)境中的模擬

目前城市道路照明系統(tǒng)面臨著能耗大、技術(shù)指標(biāo)低、經(jīng)濟適用性和安全性較差的問題，實現(xiàn)城市道路智慧照明，減少能源消耗已刻不容緩。將BIM技術(shù)與VR技術(shù)全面結(jié)合，通過AI技術(shù)進行圖像解析，將日常生活中真實的光照、降水、氣溫等條件進行逐一模擬，通過大量信息的多專業(yè)協(xié)同處理，更直觀、更簡便地了解該路段氣候環(huán)境等情況，利用漫游進行虛擬化演示，對整個地區(qū)日照條件、采光效果、空氣流動、城市規(guī)劃可視度分析、噪音分析等進行精準(zhǔn)把控，配合光照吸收轉(zhuǎn)換裝置進行能源再利用，在保障地區(qū)照明需求的同時盡可能地實現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換，減少能耗。同時，利用BIM技術(shù)在交通運用中的仿真效果，模擬將道路行車光照、道路路面光照進行合理利用，避免由于天然光源不足或由于天氣原因造成的城市局部照明供應(yīng)不足。數(shù)字化城市、低碳環(huán)保型城市、資源節(jié)約型城市的建設(shè)需要以現(xiàn)代信息技術(shù)作為支撐，通過大量數(shù)字信息的共享、多專業(yè)多產(chǎn)業(yè)協(xié)同，建立起精細(xì)化、信息化、人性化城市交通新模式，交通智慧照明工程全過程管理在微環(huán)境中的模擬將在新型城市交通建設(shè)中起到主導(dǎo)作用。

隨著城市立交的高度密集化和復(fù)雜化，城市道路之間的聯(lián)通性逐步加強，交通能耗已不僅僅是簡單的局部消耗。利用微環(huán)境中對交通智慧照明工程的模擬，將BIM技術(shù)、VR技術(shù)、AI人工智能、大數(shù)據(jù)等進行融合，確定合理的系統(tǒng)布局模式，在道路、集散場地、地下通道等進行精確布局以實現(xiàn)精準(zhǔn)化管理。同時，一座城市在交通視覺景觀方面的控制是塑造合理城市規(guī)劃設(shè)計的核心內(nèi)容之一，利用BIM+VR技術(shù)進行可視化分析可以將城市視覺景觀的感官認(rèn)知轉(zhuǎn)化為可量化的指標(biāo)。該方式的實行是城市交通規(guī)劃設(shè)計中科學(xué)化、直觀化的決策輔助技術(shù)手段之一，可視性分析的結(jié)果也將作為對城市形態(tài)和空間布局結(jié)構(gòu)進行控制和調(diào)整的重要依據(jù)，將成為未來城市發(fā)展、增強虛擬環(huán)境真實體驗感、虛擬世界與現(xiàn)實世界進行實時交互的重中之重。

3 交通智慧照明工程在虛擬現(xiàn)實中感知交互體驗綜合分析

交通照明行業(yè)在發(fā)展過程中出現(xiàn)了諸多問題，其中最為嚴(yán)重的也是一直存在的兩個技術(shù)難點：交通照明效果未知和工程質(zhì)量控制困難。交通照明效果的無法預(yù)測導(dǎo)致設(shè)計方無法完全把控施工狀況，而施工方也難以全面理解設(shè)計意圖。因此在設(shè)計方與施工方之間難免出現(xiàn)溝通不便，難以進行的情況，從而導(dǎo)致工作效率低下、設(shè)計意圖落實困難，大大提高施工成本。BIM+VR技術(shù)的出現(xiàn)使交通照明行業(yè)在虛擬建筑感知的交互體驗上實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，極大地加強了對交通照明設(shè)計、施工、運營全方面的周期預(yù)測，在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上融入VR技術(shù)，全面提高了交通建筑模型的可視性、具象性和交互性。

交通智慧照明虛擬仿真模型旨在通過計算機軟件來模擬城市道路、通道涵、隧道、城市立交等交通情況、環(huán)境狀況、流量狀況，以此來確定各個交通照明要素之間所存在的關(guān)系。普通的仿真技術(shù)只能實現(xiàn)對交通涉及表象的仿真，大體是在宏觀層次進行分析，無法進行更深一步的模擬，所呈現(xiàn)的結(jié)果大都不盡人意?；贐IM+VR技術(shù)的微觀環(huán)境模擬感知交互體驗?zāi)軌蛲暾卦忈尳煌ōh(huán)境中的各個細(xì)節(jié)，其中包括交通流特性與交通環(huán)境之間的相互關(guān)系、交通控制系統(tǒng)與駕駛車輛狀態(tài)行為之間的關(guān)系。同時，在感知體驗交互過程中可確定人為因素對于交通的影響，最大限度地模擬實物，進行交通安全仿真、路段仿真、路網(wǎng)仿真、隧道山體等的仿真，利用場景構(gòu)建，從根本上解決由于未知對交通照明建設(shè)帶來的影響。

BIM+VR技術(shù)的應(yīng)用在交通智慧照明中的交互式體驗可提高模擬的真實性。BIM技術(shù)可以在宏觀上把控施工進度、管理、信息傳遞、模型建立、碰撞檢查等各個方面，但BIM技術(shù)存在部分缺陷，其3D模型只能看到一定范圍、一定角度的視界，容易被現(xiàn)實情況限制全方位觀察事物的能力。VR技術(shù)的出現(xiàn)，使人們能夠充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使人仿佛置身其中，比傳統(tǒng)方式更容易讓人有細(xì)致化、真實性的感受。同時，利用VR技術(shù)可以更好地判斷交通照明模擬過程中存在的各種問題，用更直觀的方式發(fā)現(xiàn)并修正，便于對交通智慧照明系統(tǒng)進行指導(dǎo)、設(shè)計、施工、檢測等。

BIM+VR技術(shù)在交通智慧照明行業(yè)的交互式體驗全面提高了建設(shè)項目的質(zhì)量和效率。利用BIM技術(shù)建立虛擬模型，使項目施工更加信息化、集約化，便于整個項目的管理和問題的處理，將BIM技術(shù)和VR技術(shù)結(jié)合，在實際施工之前可以進行模擬展示，提前發(fā)現(xiàn)施工過程中將會面臨的各項問題，進行及早的解決。同時，利用碰撞檢查可以有效避免施工過程中一些重大問題的出現(xiàn)，有效減少施工時間和成本，在保證施工質(zhì)量的同時提高施工效率，從根本上減少施工隱患，為設(shè)計單位、施工單位提供極大便利。

BIM+VR技術(shù)在交通智慧照明行業(yè)的交互式體驗?zāi)軌蛴行岣吣M工作中的管理聯(lián)動性。在實際的施工過程中往往會有多個施工方案進行比選，以最優(yōu)的施工方案進行施工，多種方案作為協(xié)同，從而保證施工的工期、消耗保持在正常水平，但由于信息傳遞過程中出現(xiàn)的紕漏或管理層短期內(nèi)無法身臨其境往往會導(dǎo)致問題無法解決而出現(xiàn)窩工、返工狀況，一定程度上制約了施工過程的有序進行。利用BIM+VR技術(shù)建立的3D模型可有效地解決這一問題，利用該技術(shù)在時間場景下模擬各個施工方案在不同階段出現(xiàn)的各種狀態(tài)，可以更直觀便捷地進行方案對比，從而對施工方案進行實時交互，不斷篩選現(xiàn)有施工方案，最終選擇最具有代表性的方案進行施工。同時，利用該技術(shù)可任意切換對比，對選擇的施工方案進行再次優(yōu)化，使其成為施工過程中的最優(yōu)路徑，減少因停工、返工帶來的工期延誤和經(jīng)濟損失，模擬工作中的可交互性也使施工過程中文件、信息的交流更加快捷，有利于及時解決施工問題。

現(xiàn)如今，BIM技術(shù)已全面滲透到交通行業(yè)的各個領(lǐng)域，該技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為交通行業(yè)的一次歷史性變革，全面改變了傳統(tǒng)的施工方法，使交通行業(yè)邁入了嶄新的時代，VR技術(shù)的誕生使人們的思維模式進行一定轉(zhuǎn)變，帶來不一樣的感知交互體驗，BIM技術(shù)與VR技術(shù)的成功結(jié)合將不斷相互增強各領(lǐng)域間的技術(shù)感知交互體驗，實現(xiàn)“1+1>2”的技術(shù)效果。該技術(shù)可以在智慧照明項目設(shè)計前期的各項方案評審、項目招投標(biāo)中提前規(guī)避各種風(fēng)險；在項目進行過程中進行三維方案模擬，可以使各項安全風(fēng)險降至最低，從根本上減少施工過程中可能發(fā)生的各種事故，全面提高項目管理水平。同時，BIM+VR技術(shù)的不斷完善，將會在智慧照明項目的規(guī)劃階段、設(shè)計階段、施工階段、運營階段帶來一次顯著變化，以信息技術(shù)為主導(dǎo)，以5G為先鋒，超越裸眼3D，推動交通智慧照明行業(yè)創(chuàng)造無限可能。

4 基于BIM+VR技術(shù)的交通智慧照明工程全過程管理在城市規(guī)劃當(dāng)中的發(fā)展

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，創(chuàng)建智慧城市、綠色城市已成為當(dāng)下城市規(guī)劃發(fā)展的主題，以智慧照明工程為核心的前沿技術(shù)相繼出現(xiàn)，城市交通智慧照明時代已經(jīng)到來。

城市交通智慧照明建設(shè)需要在原有建設(shè)基礎(chǔ)上引進以信息技術(shù)為核心的各項高新科技，其中包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、編碼識別技術(shù)、地理信息技術(shù)、BIM技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、定位技術(shù)等，以此建立以城市道路、立交等交通照明為核心的智慧照明系統(tǒng)全資產(chǎn)、全過程、全生命周期的管理模式，進一步實現(xiàn)對城市照明的監(jiān)控管理、資產(chǎn)管理、運維管理等一體化管理模式，適應(yīng)綜合智慧城市、綠色城市、低碳化城市發(fā)展需求，以實際需求為出發(fā)點，打造資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、促進發(fā)展型新城市，創(chuàng)建以地理信息模型、建筑模型、空間模型為基礎(chǔ)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為輔助的一體化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字資源信息整合平臺，從而推動由傳統(tǒng)管理向智能AI管理的轉(zhuǎn)變，由原本的被動服務(wù)轉(zhuǎn)換為主動服務(wù)，從根本上解決交通照明能耗大、安全性能差的特點，確保城市交通照明綠色、低碳、環(huán)保運行。

智慧城市交通照明的根本要素在于地理信息技術(shù)的平面擴展功能，通過GIS+BIM+VR全面實現(xiàn)地理形態(tài)、交通照明能耗、光能吸收利用狀況的可視化管理，利用虛擬模擬實現(xiàn)對各個立交、街道、城市道路狀態(tài)信息的精準(zhǔn)把控，從而使管理更加科學(xué)化、協(xié)調(diào)化。同時，智慧城市要求對城市的生產(chǎn)方式、生活方式、交換方式、公共服務(wù)、政府決策、市政管理和社會民生等七個方面進行深遠(yuǎn)變革，全面提高城市規(guī)劃、管理和運行的效率和水平，城市交通智慧照明工程作為建設(shè)智慧城市的重中之重，應(yīng)當(dāng)全面采用“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新理念，全面結(jié)合信息強國、數(shù)字中國的戰(zhàn)略部署，全面推動新型智慧城市建設(shè)，同時為造就城市發(fā)展提供更多可能性和發(fā)展性，最終為推動社會經(jīng)濟快速發(fā)展提供助力。

5 結(jié) 語

基于BIM+VR技術(shù)的交通智慧照明全過程是在共享經(jīng)濟背景下，將高新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)聯(lián)合創(chuàng)新的結(jié)晶，該項技術(shù)以各處交通與照明之間的虛擬模擬為基礎(chǔ)，以智慧城市為核心，以人與人活動空間體驗為根本，以自然發(fā)展態(tài)勢為趨勢，利用目前國內(nèi)前沿技術(shù)達(dá)成人與自然之間永久性和諧相處的長遠(yuǎn)目標(biāo)。

目前，隨著BIM技術(shù)的高新產(chǎn)業(yè)不斷興起，BIM技術(shù)已經(jīng)融入交通行業(yè)的各個領(lǐng)域并發(fā)揮著重大作用，其可視化、協(xié)調(diào)化、集約化、模擬性的特點受到業(yè)界一致肯定，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)建立的各項科研平臺相繼推出，使交通行業(yè)發(fā)展迎來一次全面革新。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速成熟打造出全新技術(shù)體驗，其沉浸感、交互性、想象性為用戶提供多信息、多角度、多方面的仿真模擬。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在社會生活各個領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，通過感性認(rèn)識和理性認(rèn)識將人與事物之間達(dá)成由被動向主動的轉(zhuǎn)換，深化概念理解并產(chǎn)生認(rèn)知上的新意和構(gòu)想。BIM+VR，這兩項前沿技術(shù)的深度結(jié)合必將增強各有關(guān)領(lǐng)域間的技術(shù)融合，未來BIM與VR技術(shù)的進一步融合將給予交通智慧照明領(lǐng)域一場虛實交互、全方位各層次的全新感知體驗。利用BIM+VR技術(shù)整合各項交通信息資源，能夠有效減少信息紕漏，提高道路工程建設(shè)管理效率與施工質(zhì)量，促進交通智慧照明行業(yè)信息化與工業(yè)化發(fā)展。該項技術(shù)的采用必將全面推進城市智慧交通建設(shè)，為未來城市交通建設(shè)發(fā)展提供極大助力。