BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法

如今BIM技术与VR技术都是建设工程行业里比较受关注的新技术。BIM技术的特点是以模型为依托,兼具可视化与信息属性的特点,而VR技术的最大特点是沉浸式体验方式。

BIM技术的理想目标之一即是一个核心BIM模型可以最大化反复应用到工程建设各个阶段各个专业,即模型的重复利用,那么如何将BIM技术或者说BIM系统下的既有模型与VR技术紧密结合,优势互补,就变得越来越受行业关注。

即BIM技术与VR技术结合,通过一定的技术手段,将BIM模型及相关信息与VR虚拟设备相连接,利用VR的沉浸式特点对工程BIM模型进行较为直观的体验、互动与分析。

一、BIM与VR技术整合的应用形式

BIM技术与VR技术结合从形式上来说一般可分为间接效果结合与直接数据结合,用我们行业内习惯的说法即分为BIMVR与BIM+VR两种形式。

1、BIMVR
BIM模型与VR设备的无缝连接,基于BIMVR的工作方式,在VR眼镜里不仅可以体验BIM模型的空间与外在展示效果,更可直接选择与读取源BIM模型中构件的属性,如尺寸、材质、功能、wbs划分等原始BIM信息,另外可在VR眼镜中仿现实的进行BIM模型的构件显示切换、间距数据测量、分析甚至构件调整等操作,达到传统桌面端BIM模型浏览方式前所未有的体验感;

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK
图一:利用VR设备沉浸式读取BIM模型中风管的各项尺寸信息
BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK
图二:利用VR设备读取BIM模型中构件的净高数据进行直观分析

2、BIM+VR
通过已有的BIM模型,进行模型的基础格式转换、提取,进行一定程度的几何形体轻量化和效果处理,摒弃BIM模型本身的属性及信息,处理后的模型仅具有外观形体,以此作为VR体验后续开发的模型,进行外观效果的优化,外加特定的动画互动,不具有BIM数据的实时读取和分析性;

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK
图三:南航基地公寓项目利用VR设备进行BIM精装样板间浏览体验

二、BIM与VR技术的具体结合手段

基于实际工程项目,BIMVR与BIM+VR的具体结合手段与操作有着共通点,区别主要在于结合平台的功能差别。整体流程如下图所示:

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK

1、BIM源模型处理要点

无论对于哪种形式,对BIM源模型的处理操作都是基础与重点,直接影响后续工作以及VR体验产品的质量。

1.材质:所有的规范BIM模型都是单个信息构件的集合,每个构件以及构件的分解单元都含有与现实相符的材质属性,而几乎所有的三维效果或实时展示平台对外部模型的识别读取都是以材质名称为基础。因此为保证可编辑性,须保证BIM源模型中每个构件与现实材质名称一一对应,不同材质构件的材质参数名称不可混淆,也不可用系统默认材质参数,现实中为相同材质的构件尽量用同一种材质名称,以BIM软件最普遍的revit模型为例,材质处理如下图所示:

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK

2.模型面数:由于所有的三维效果软件及VR处理平台,运行速率与处理效率受模型面数的影响非常大,因此BIM源模型在满足项目需求的前提下尽量优化降低曲面构件的数量。另外基于第三方专业插件进行BIM源模型导出时,在不影响外观效果和属性的前提下尽量选择对垂直物体进行自动优化。

2、模型传递

1.中间格式选择:

很多时候基于不同的平台以及具体工作形式,BIM与VR的结合应用常需要利用第三方格式模型的传递与读取,常见的第三方中间格式有IFC、FBX、DAE、OBJ等等。整体来说,基于实际中的工程BIM项目经验,笔者认为FBX格式是其中最为完善的。以revit模型为例,优先建议考虑将模型导出为fbx格式传递至后续处理软件。

2.中间格式生成:

中间格式模型的生成方式有多种,一种是用BIM源模型建模软件自带的格式导出器,如revit可以直接导出fbx、IFC等,不过效果不完善,不建议此种方式。另外一种是用第三方外部插件进行导出,其中会有众多导出选项,导出的格式效果较好。

3.中间格式导出器展示:

众多导出插件中,笔者较为常用和推荐的有以下两种:

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK
备注:在BIM源模型如revit模型导出时,有时须结合两种导出器分别使用,如revit中的某些设备机电族须用dae导出插件,其它族使用FBX导出插件;

3、VR体验系统生成平台选择

目前支持生成VR体验系统的平台主要有一些3D游戏开发平台以及实时效果展示平台,具体举例如下:

1、Unity3D及U4E等

以BIM源模型导出的FBX等作为中间格式文件,载入平台进行效果编辑、渲染烘焙,继而生成可供效果展示与场景互动的VR体验系统,属BIM+VR的形式;

BIM项目推荐指数:★☆☆☆☆

2、Enscape

内置于Revit、Sketchup、ARCHICAD等建模平台的第三方专业插件,无须中间格式传递,可直接将BIM源模型如revit模型一键加载至其中,进行材质场景效果编辑调节,然后可一键启动VR体验系统,利用HTC VIVE及Oculus等主流VR设备进行体验,但不可在虚拟现实环境中进行BIM源数据的读取与操作,属BIM+VR的形式;

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK

BIM项目推荐指数:★★★☆☆

3、Twinmotion

内置于Revit、Sketchup、ARCHICAD等建模平台的第三方专业插件,有中英文多种语言版本,内置插件选项丰富,兼容性与模型识别读取度较高,既可进行较为完善的FBX格式模型导出与优化,又内置一键无缝加载BIM模型的功能,材质场景光线等实时效果非常优秀,实时效果堪比lumion等软件下的渲染后效果,可快速生成高清全景及效果图和漫游模型。另外内置一些模型分析工具如剖切面、测量等功能,可一键启动VR体验系统或者打包生成VR-EXE体验系统,利用HTC VIVE及Oculus等主流VR设备进行体验,目前最新版本支持BIM数据读取,但不可进行沉浸环境下的数据功能,后续版本或继续丰富数据功能,介于BIM+VR与BIMVR的形式之间;

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK

BIM项目推荐指数:★★★★☆

4、Fuzor

内置于Revit、Navisworks等建模与漫游分析平台的第三方专业插件,同时也是一个丰富完整的BIM设计施工协同软件平台,对施工项目针对性较高,基于设计与施工的功能众多,兼容性与模型识别读取度较高,一键进行无缝加载BIM模型,而且可以进行模型同步反向调整,可一键启动VR体验系统或者打包生成VR-EXE体验系统,利用HTC VIVE及Oculus等主流VR设备进行体验,支持在眼镜设备中沉浸式读取与分析BIM数据,以及进行多项调整操作,模型显示实时效果较好,沉浸式效果优,但材质效果精度不如Twinmotion,属于目前少有的能够无缝链接BIM模型及数据的专业BIMVR平台;

BIM与VR在实际项目中的具体结合应用方法-BIMBANK

BIM项目推荐指数:★★★★★

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