淺談BIM+VR技術(shù)在建筑保護(hù)中的應(yīng)用

何武林

摘要：目前建筑信息模型（BIM）技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)都得到了越來越多的應(yīng)用，已逐漸轉(zhuǎn)化成為建筑行業(yè)內(nèi)各種任務(wù)的技術(shù)支持。本文在建筑數(shù)據(jù)化工具BIM系統(tǒng)、建筑保護(hù)和景觀建筑這三個(gè)學(xué)科背景下，探索了虛擬現(xiàn)實(shí)和建筑信息模型的其他用途，即BIM+VR技術(shù)在建筑保護(hù)中的應(yīng)用。通過數(shù)據(jù)輸入、模型建立、環(huán)境渲染、虛擬成像的過程，輕松復(fù)原建筑樣貌，再根據(jù)模型來對建筑進(jìn)行修復(fù)，從而達(dá)到對建筑保護(hù)的作用。

Abstract： At present， building information modeling （BIM） technology and virtual reality （VR） technology have been applied more and more， and have gradually been transformed into technical support for various tasks in the construction industry. This paper explores the other uses of virtual reality and building information models， namely the application of BIM+VR technology in building protection， in the context of three disciplines： building data tool BIM system， building protection and landscape architecture. Through the process of data input， model establishment， environment rendering， and virtual imaging， it is easy to restore the appearance of the building， and then repair the building according to the model， so as to achieve the role of building protection.

關(guān)鍵詞：建筑信息模型;虛擬現(xiàn)實(shí);建筑保護(hù)

1? 研究背景

1.1 事件背景

2019年4月，法國著名的巴黎圣母院失火，大火導(dǎo)致巴黎圣母院的塔尖和整個(gè)屋頂?shù)乃荩澜缰拿倒寤ù氨粺龤АＭ?1月，法國邀請中國專家前往，就巴黎圣母院修復(fù)工作簽署了合作文件，開展對巴黎圣母院的修復(fù)工作。中國古建筑修復(fù)的理念是恢復(fù)原狀，中國專家參與巴黎圣母院的修復(fù)，對修復(fù)工作提供有價(jià)值的理念和幫助。

1.2 建筑保護(hù)現(xiàn)狀

每個(gè)年度或多或少都有建筑物因各種原因消失在人們眼前，針對這些建筑物消失的原因，本文通過查閱大量資料后總結(jié)出以下三點(diǎn)：

1.2.1 人為損壞

許多建筑物，不管是普通的住宅還是一些著名的結(jié)構(gòu)，目前或多或少都在被一些人為因素影響，造成建筑物的部分構(gòu)建損傷或者改變從而使建筑物的壽命減短。

1.2.2 自然損壞

一些自然因素的影響，例如化學(xué)風(fēng)化，構(gòu)建受到酸堿鹽的侵蝕使構(gòu)建材質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化改變了一些結(jié)構(gòu)特性，生物腐蝕建筑結(jié)構(gòu)受到一些微生物侵蝕使構(gòu)建發(fā)生改變。物理損害，即發(fā)生一些自然災(zāi)害使得建筑物的結(jié)構(gòu)承重發(fā)生改變，或者直接坍塌。

1.2.3 沒有完整的保護(hù)體系

由于一些著名的建筑物修建時(shí)間較早，在工藝和材料上能很難在將其修復(fù)復(fù)原，缺少對建筑保護(hù)的一套完整體系。

國外優(yōu)秀文化建筑的逝去令人惋惜，而國內(nèi)同樣如此。國內(nèi)的建筑保護(hù)缺少一個(gè)完整可行的體系，而古建筑保護(hù)更是還在爭論“保存現(xiàn)狀”和“恢復(fù)原狀”的問題，建筑物一旦損毀將難以修復(fù)或無法修復(fù)，至今還未有一項(xiàng)技術(shù)能夠在建筑還原中提供主要的技術(shù)幫助，由此可見建筑保護(hù)現(xiàn)狀不是很樂觀，需要新技術(shù)出現(xiàn)。

2? BIM技術(shù)和VR技術(shù)的概述

2.1 BIM技術(shù)

建筑信息模型（BIM）是通過將建筑各個(gè)周期的信息載入模型中以供人員使用的一種技術(shù)。廣泛運(yùn)用在建筑設(shè)計(jì)、施工、裝配式建筑等方面，目的在于降低成本、縮短工期、模擬規(guī)避建設(shè)過程中存在的一些風(fēng)險(xiǎn)問題。BIM在我國建筑領(lǐng)域的應(yīng)用逐步興起，也引起了政府的重視，由中國建筑科學(xué)研究院會同有關(guān)單位編制的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》也自2017年7月1日起開始實(shí)施。

有數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)今BIM技術(shù)的應(yīng)用市場廣闊，BIM技術(shù)的價(jià)值被更多的企業(yè)認(rèn)可，詳細(xì)情況請見圖1。

2.2 VR技術(shù)

VR是Virtual Reality的縮寫，即虛擬現(xiàn)實(shí)，是一種能夠創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。VR因其強(qiáng)大的虛擬效果，被廣泛運(yùn)用在娛樂、影視方面，已是當(dāng)代潮流趨勢。

2.3 BIM技術(shù)和VR技術(shù)的關(guān)系

BIM與VR相輔相成，BIM擁有快速建模，3D成形能力，而VR能夠?qū)⒛Ｐ驼宫F(xiàn)出來。它們需要用彼此優(yōu)勢來填補(bǔ)劣勢，相輔相成。在當(dāng)今這個(gè)VR元年，將科幻的VR技術(shù)融入到工程的BIM技術(shù)中，絕對不失為一個(gè)良好的創(chuàng)效方式。

3? BIM+VR技術(shù)的運(yùn)作方式

BIM和VR技術(shù)在建筑保護(hù)中的運(yùn)作模式，主要分為以下四個(gè)過程：

3.1 三維建模

如果要進(jìn)行建筑物的保護(hù)得需要利用軟件將其先給還原出來。還原建筑得需要保存建筑物的結(jié)構(gòu)尺寸、建筑用材、內(nèi)部裝飾、和整體外觀，再利用BIM建模手段，對其進(jìn)行建筑整體建模。然后將內(nèi)部的裝飾和細(xì)小結(jié)構(gòu)給展現(xiàn)出來就得到了一個(gè)完整的三維立體模型。

3.2 上傳模型

在建立好三維立體模型后，利用相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將其上傳到對應(yīng)的VR數(shù)據(jù)模型庫，再將其進(jìn)行分類保存，便于下次檢索。

3.3 VR虛擬實(shí)現(xiàn)

根據(jù)VR技術(shù)的相關(guān)特性，使用者只需要佩戴相應(yīng)的VR設(shè)備，就能看到對應(yīng)的三維立體圖形，其視角能跟隨使用者轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然看到的效果和感受也跟設(shè)備有很大關(guān)系，就拿最簡單的VR眼鏡來說，其僅僅只能在視覺上看到物體體驗(yàn)感較差，良好的VR設(shè)備不僅能看見物體還能有聲音的互動(dòng)，更栩栩如生。

3.4 實(shí)現(xiàn)建筑還原

前二者的目的都在于將真實(shí)的建筑物體給虛擬化，用于保存到互聯(lián)網(wǎng)站、數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，區(qū)別于傳統(tǒng)的建筑保存。而后者最主要的就是實(shí)現(xiàn)建筑的還原和展示，通過虛擬展示一方面宣揚(yáng)建筑文化，另一方面復(fù)原建筑，達(dá)到修復(fù)和保護(hù)的目的。

4? 技術(shù)前景

4.1 技術(shù)前景

BIM和VR技術(shù)現(xiàn)都廣泛應(yīng)用于建筑市場上，但是兩者結(jié)合目前在市場上存在很少，許多都是概念設(shè)想市場空間巨大，有較好的發(fā)展前景。

4.2 建筑保護(hù)前景

建筑保護(hù)每年各個(gè)國家在對于建筑保護(hù)這一塊花費(fèi)的資金不算少數(shù)，但還是會有損耗，況且建筑保護(hù)的體系不夠完善各國對待的態(tài)度也不一樣市場空間巨大，基于BIM技術(shù)和VR技術(shù)提出全新的建筑保護(hù)概念以來實(shí)現(xiàn)建筑物“永久”保存和無損耗的目的。

5? 結(jié)語

BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域突飛猛進(jìn)，不斷改進(jìn)和完善傳統(tǒng)工藝，使其在建筑領(lǐng)域更加電子化、信息化。VR技術(shù)是現(xiàn)代社會的科技產(chǎn)物，以3D技術(shù)的視覺體驗(yàn)，告別傳統(tǒng)的二維視圖。本文以法國巴黎圣母院的修復(fù)為例，提出了BIM和VR技術(shù)相結(jié)合將建筑物按比例復(fù)制還原。許多文化建筑都需要進(jìn)行保護(hù)，但是如何保護(hù)一直是個(gè)問題，而BIM+VR技術(shù)的可行性研究將發(fā)起保護(hù)建筑的新方式。

作為社會輸送人才的重要基地，高校對新技術(shù)的研究和教學(xué)理應(yīng)有足夠的前瞻性。目前，BIM和VR技術(shù)都還需完善改進(jìn)，BIM的建筑設(shè)計(jì)還是VR的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都需要不斷整合，共同進(jìn)步。BIM和VR技術(shù)相結(jié)合，不僅僅能在建筑項(xiàng)目中減少時(shí)間、節(jié)約資源，更能有效的保護(hù)建筑物，將建筑文化留存百世。

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