基于市政工程信息模型的虛擬現(xiàn)實技術在成本估算中的應用研究

摘要：在市政工程項目中，前期成本估算的準確性是十分重要的，為了更準確地估算市政工程的前期成本，以基于BIM的虛擬現(xiàn)實技術作為初步的解決方案，基于BIM的虛擬現(xiàn)實技術（VirtualReality，VR）使工程估價能夠在利益相關者隨時執(zhí)行修改時自動更新，允許在整個項目中進行快速和高度準確的設計調整，采用技術驗收模型來確定虛擬現(xiàn)實技術的驗收水平，研究表明：可以提高成本估算的效率和準確性。

關鍵詞：成本估算市政工程信息建模虛擬現(xiàn)實技術驗收模型

中圖分類號：TU17

ApplicationResearchofVirtualRealityTechnologyinCostEstimationBasedonMunicipalEngineeringInformationModel

DONGXinhong

GansuTianzhuConstructionEngineeringCo.，Ltd.，Lanzhou，GansuProvince，730030China

Abstract：Inmunicipalengineeringprojects，theaccuracyofpreliminarycostestimationisveryimportant.Inordertomoreaccuratelyestimatepreliminarycostofmunicipalengineering，thispapertakesBIM-basedVirtualReality（VR）technologyasthepreliminarysolution.VRtechnologybasedonBIMenablesengineeringestimatestobeautomaticallyupdatedasstakeholdersperformchangesatanytime，allowingforrapidandhighlyaccuratedesignadjustmentsthroughouttheproject，usingtechnicalacceptancemodelstodeterminethelevelofacceptanceofvirtualrealitytechnologies.Researchhasshownthatitcanimprovetheefficiencyandaccuracyofcostestimation.

KeyWords：Costestimation;Modelingofmunicipalengineeringinformation;Virtualreality;Technicalacceptancemodel

由于市政工程項目的高度復雜的性質，低效的成本估計一直是當今市政工程的一個關鍵問題。高水平的活力和復雜性最終導致了建設項目的不確定性的不斷升級，高度的不確定性最終會導致這些項目出現(xiàn)成本超支等更大的問題。所以，成本超支也是建設項目中最常見的問題之一，這一趨勢在發(fā)展中國家尤其明顯，這些國家的成本超支有可能超過初始預算的100%，最常見的情況是在施工階段發(fā)生的疏忽，導致返工和額外的成本，工程估價中也非常容易出現(xiàn)人為錯誤，由于估算人員的原因會產生很多錯誤，如遺漏、重復計算和濫用圖紙等，因此引入BIM來簡化施工專業(yè)人員之間的協(xié)作具有重要意義。

1成本估算方法

1.1類比估算法

類比估算法是通過利用過往的與當前項目類似的項目的實際成本，來對當前項目的成本進行估算，同時還適用于對項目情況了解不多的項目初期，因此這種估算方法是一種專家判斷法，又稱“自上而下法”。這種方法估算出的成本通常精度較低，對參與估算的個人和團體的專業(yè)素養(yǎng)要求較高[1]。

1.2資源單價法

在分析評價項目執(zhí)行過程中所需要的所有資源的基礎上，通過每項資源的單位費率，來計算項目所需的每種資源的價格，從而獲取項目的總成本的估算。這種估算方法要求參與估算的個人或團體要清晰地了解項目所需的各項資源的單位費率，如工時費、材料費等。

成本估算的目的是評估一個項目的可行性，并提供一個全面的預算計劃，一般來說，項目成本估計可分為初步估計和詳細估計兩類。初步估計在初始階段進行，其中限制了設計信息和時間，以產生精確的估計，相比之下，在執(zhí)行階段和關閉階段之間進行了詳細的估計，這自然會產生更準確的預測。因此，本研究建議從建設項目的初始階段就重點實施基于BIM的VR，從一開始就發(fā)現(xiàn)并糾正相關錯誤。

2技術驗收模型建立

技術接受模型（TechnologyAcceptanceModel，TAM）是一個成熟的預測單個技術采用決策的模型，本研究采用TAM來衡量用戶的使用意圖如何收到好處、感知有用性、感知易用性、態(tài)度和挑戰(zhàn)的影響，圖1描述了TAM及其構造[2]。

基于BIM虛擬現(xiàn)實技術的TAM模型具有BIM作為外部變量的優(yōu)勢，這可能會影響用戶的感知有用性（PerceivedUsefulness，PU）和感知易用性（PerceivedEaseofUse，PEU）。PU被普遍認為可以用該技術提高工作績效，但PEU是學習使用這項技術更好的選擇，它讓評估操作這項技術變得更加的容易[3]。TAM的提出，態(tài)度問題是用戶行為意圖的一個重要前提，態(tài)度還表現(xiàn)為一種心理傾向，表現(xiàn)出某種程度的好壞評價，基于BIM-VR的挑戰(zhàn)會影響客戶的使用意圖。根據(jù)該理論，積極或消極原因是態(tài)度和使用意圖之間的一個重要聯(lián)系，因為該因素是客戶作出決定的重要因素。

3研究方法

本研究選擇了定量的方法來達到研究目的，采用目的抽樣方法收集數(shù)據(jù)，發(fā)送180份邀請，接收104個樣本，92個有效回復，回復率為51%。根據(jù)G-Power計算器計算的樣本量，92個有效樣本是足夠的。受訪者來自AEC（建筑、工程、承包商）和數(shù)量測量學科，他們擁有BIM和VR方面的知識。

從樣本中，42.9%處于初級執(zhí)行水平，其次是34.1%的中層執(zhí)行、23.1%來自高級執(zhí)行。初步篩選結果顯示：86.8%的受訪者了解BIM、VR和成本評估，并有資格繼續(xù)進行問卷調查；13.2%的受訪者對BIM的主題并不了解，沒有資格繼續(xù)回答問卷。由此可以得出結論，大多數(shù)受訪者都對BIM方面的知識有一定的了解，但并不是所有的人都了解它，也有一部分受訪者知道基于BIM的VR技術，但是很少或沒有受訪者在項目中練習使用VR，這可能是由于較高的實施和維護成本，以及政府沒有強制性政策在項目中實施BIM。

為了證明樣本的可靠性和抽樣充分性，采用克朗巴哈（Cronbach'salpha）系數(shù)檢驗內部可靠性，同時采用凱澤-梅耶-奧爾金（Kaiser-Meyer-Olkin，KMO）對抽樣充分性進行抽樣充分性評估，如表1所示。

4結果與討論

4.1主成分分析

本研究采用主成分分析（Principalcomponentanalysis，PCA）作為降維方法，在保持重要信息的同時，降低數(shù)據(jù)集的大維數(shù)，在本研究中對于樣本量小于100，且0.6的因素負荷被設為臨界點。研究結果顯示，節(jié)約成本和資源是促進基于BIM的成本估算效益的最關鍵因素，其因素負荷為0.846。這可以用BIM執(zhí)行自動工料估算的能力來解釋，它允許估計者跟蹤任何即時的變化，以確保項目保持在預算范圍內。而輕松審查設計選項并做出更改是最不重要的組件，因素負荷<0.6。這可能是因為審查設計方案主要有助于確定最具成本效益的模型，但它并不直接影響成本估計的準確性[4]。

4.2結構方程建模

本文通過建立反射性測量模型，以檢驗模型的綜合信度、收斂效度（Convergentvalidity）和判別效度，對復合可靠性進行了評估，以確保模型達到高水平的可靠性，其中收斂效度是為了解決一個構造收斂的程度來解釋其元素的方差，判別效度是確定一個結構在實驗中與結構模型中的其他結構之間的不同。在結構模型評估下，將相應地得出共線性統(tǒng)計量方差膨脹系數(shù)（varianceinflationfactor，VIF）、R2、路徑系數(shù)。

采用VIF來評估自變量之間的關系的強度，當兩個或兩個以上的自變量之間顯著相關時，就會出現(xiàn)多重共線性問題。多重共線性可能會導致傾斜或誤導性的結果，從而影響模型的準確性，并導致可解釋性問題[5]。

用確定系數(shù)R2來確定回歸分析中的擬合優(yōu)度，R2測量了在每個內源性結構中可以解釋的變異。因此，揭示了模型的不足預測能力的信息，R2為0.75、0.50和0.25被認為是實質性的、中等的、弱的，由此可知，R2值越高，解釋力越強。除此之外，一個較高的R2也表明該模型符合觀測數(shù)據(jù)。然而R2可以根據(jù)不同的學科而有所不同。在本研究中，態(tài)度、使用意愿（IntentiontoUse，IU）和感知有用性（PU）具有中度相關性，IU的R2值為0.7031，說明有70.31%的因變量被自變量預測，表明模型擬合較好，而感知易用性是弱關聯(lián)的，因為其值為<0.25。

標準化路徑系數(shù)是指在SEM中，變量之間的關系通常會用箭頭表示，箭頭兩端的數(shù)字即為標準化路徑系數(shù)。這個系數(shù)在0～1之間取值，表示變量之間的關系的強度和方向。如果系數(shù)為正，表示變量之間呈正相關；如果系數(shù)為負，表示變量之間呈負相關；如果系數(shù)為0，則表示變量之間沒有關系。根據(jù)結果顯示，路徑系數(shù)具有非常高的顯著水平，為99.99%。相反，來自PU>IU的路徑表現(xiàn)出最小的顯著性水平，因為p﹥0.05，表明該關系在統(tǒng)計學上不顯著，應被拒絕。

4.3調解結果

為了更好地了解結構之間的關系，本文在Smart-PLS中對5000個引導樣本進行了引導分析。結果表明，專業(yè)人員的態(tài)度問題通過基于BIM的VR挑戰(zhàn)的中介，對使用基于BIM的VR的行為意圖產生間接影響（β=0.0254，p=0.1814），根據(jù)結果可知不存在中介效應，在中介者中沒有影響，采用基于BIM的VR所面臨的的挑戰(zhàn)并不大，不會阻礙施工專業(yè)人員使用它的意圖。

4.4假設測試

假設測試揭示了基于BIM的成本估計的好處與使用BIM之間的重要關聯(lián)，掌握了BIM的好處，將增加評估者在其職業(yè)中采用BIM操作的意愿。研究表明：如果向用戶告知BIM的投資回報率（ROI）將更容易說服其使用BIM，這是為了訓練用戶預測BIM的長期利益，投資回報率最終將在幾年內實現(xiàn)穩(wěn)定和平衡[6-7]。

研究結果表明：使用基于BIM的VR技術所面臨的挑戰(zhàn)不會阻礙用戶采用該使用的意圖，這是由于精通技術的一代專業(yè)人員能夠非常敏捷地管理創(chuàng)新技術的新變化，他們完全接納新技術，因為發(fā)明先進的技術是為了提高工作和生活質量。技術驗收模型確實有助于理解市政工程專業(yè)人員對基于BIM的VR技術，考慮BIM-VR技術的好處，新一代專業(yè)人員并不會抵制該技術帶來的新變化，并會采用新技術[8]。

5結語

BIM模型可以導出到VR開發(fā)軟件中，并將不同類型的交互整合到對象中，如評審成本、調度、材料類型，以及在BIM和VR模型之間進行實時變化，通過TAM模型，研究人員可以對市政工程從業(yè)者在市政工程項目中采用基于BIM的VR時的行為意圖進行測試，本研究對軟件開發(fā)人員和其他組織評估從業(yè)者對基于BIM的VR的接受程度具有重要意義，本研究揭示的重要因素，如軟件的易用性，可以被軟件開發(fā)者用來構建BIM-VR平臺。

參考文獻

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