BIM虛擬樣板+VR在基礎設施工程中的應用

文/中建一局集團第二建筑有限公司 田 野 牛小犇 李佩佩 張 橋 郭耀龍

1 樣板概述

樣板的意義在于展示工程中節點的質量把控關鍵點、質量把控要素、施工注意事項等，并結合工程重要節點的施工工藝進行技術交底，使接受展示的人員可清楚了解該節點的質量要求、施工工藝及注意事項等內容。

2 虛擬樣板

隨著BIM應用的深入，虛擬樣板+VR技術被發掘。利用BIM三維可視化特點，結合VR技術切實展現施工特殊過程、關鍵工序施工要點、施工質量、施工安全要求等內容，形成更易于展示和推廣的虛擬樣板。

3 樣板應用現況

樣板分為結構信息展示樣板、特殊工法虛擬樣板及實體樣板3類。在基礎設施項目中，大多以實體樣板為主，通常需結合實際施工內容及展示區大小制作樣板，包括路基路面標準橫斷面、墩柱樣板、鋼筋加工及連接樣板、雨污水檢查井及相關特殊構造節點等。在實體樣板準備過程中將遇到諸多問題，如樣板展示區場地受限、造價高、制作團隊不專業等問題。虛擬樣板可規避實體樣板的大部分問題，成為其替代品，但其在項目上的應用遠不及實體樣板普及。

4 實體與虛擬樣板應用對比

根據經濟、功能等主要影響因素，對實體樣板與虛擬樣板進行綜合對比，具體內容如表1所示。

5 虛擬樣板+VR制作

近年來，虛擬樣板制作標準、所含信息內容、虛擬樣板+VR制作流程及成果展示方面得到優化，在基礎設施領域獲得更廣泛應用。

5.1 虛擬樣板制作標準及信息內容

虛擬樣板的仿真性及應用性建立在模型精準、信息完整的基礎上，因此需對模型及注入信息進行規定。

1）模型制作標準 在制作模型時，完全按照設計尺寸進行建模，需還原其結構層次、材質、鋼筋、安全防護措施等。

2）樣板信息內容 樣板信息內容是虛擬樣板的核心內容，應包含工藝樣板中的質量標準、對應圖紙內容、檢驗資料及施工注意事項等。通過信息錄入，增強樣板的針對性及應用性，必要時還可在VR中插入動畫展示施工重點工序。

5.2 制作流程

完整的工藝虛擬樣板分為建立模型、渲染出圖、VR+二維碼制作、成果導出4個階段，每個階段都有不同的操作流程，最終達到一致效果。本文以Revit和3Dmax為出發點介紹整體流程。總體流程如圖1所示。

5.2.1 模型建立

在模型建立階段，使用Revit及3Dmax等軟件均可完成，在軟件同版本前提下，Revit可以以.rvt格式單向導入3Dmax進行后續渲染操作。在基礎設施項目中，模型多以層次結構、1/2剖面、3/4剖面及透視作為主要表達方式，如路面結構層（層次結構）、雨污水檢查井（3/4剖面）、橋墩施工（半側透視），表達方式的選取決定最終樣板完成后展示的清晰程度（見圖2）。主體模型完成后，還需考慮其余非主體部分布設，其中包括基坑安全防護措施、排水措施等內容。

圖1 虛擬樣板+VR制作總體流程

表1 實體與虛擬樣板對比

圖2 雨水檢查井3/4剖面模型

5.2.2 渲染出圖

1）渲染 在模型階段結束后進入渲染階段，本文以Lumion及Vary渲染器為例（見圖3）。基于完成的建模，需對每個圖元給予仿真材質以更好地表達實際施工情況，通常材質采用仿真貼圖的方式進行賦予，貼圖可從現場取樣達到材質的真實性。如表2所示，以橋墩的固結為例進行闡述。按此流程完成其余各圖元的材質賦予，Lumion軟件同理。最終達到整體模型尺寸、材質等與實際保持一致。

2）出圖 由于后期需要虛擬樣板與VR展示結合，所以出圖采用全景圖配合后期制作。不同渲染軟件出圖方式不同，以Lumion、Vary為例進行介紹。①Lumion 在Lumion中找好合適角度，通過軟件VR全景照片輸出功能，設置指定參數，導出VR全景照片；②Vary Vary作為搭載在3Dmax上的渲染器，遵循3Dmax基本操作原則，設置攝像機位置，按2：1固定比例設定圖寬高比例，提高分辨率，將相機類型改為球形，勾選覆蓋FOV，設定為360°，便可出360°全景圖，FOV可根據需要調整（見圖4）。

5.2.3 信息注入+VR

信息注入作為制作虛擬樣板的核心原則，在720云平臺上完成。發布完成全景圖，進入編輯頁面，針對展示部分、特殊施工節點等進行相關信息匯入，必要時添加照片、視頻熱點，通過插入圖片、視頻展示重難點、特殊工藝等內容。在添加場景欄可添加多張全景圖，以不同角度展現交底、質量把控要點等內容。保存場景記錄二維碼形成完整虛擬樣板+VR制作。

圖3 樣板制作流程

表2 橋墩渲染流程

圖4 全景成圖

5.2.4 內容展示制作

成品可用于現場擺放交底及樣板區展示，在成品展示方面采用更直觀的視頻剪輯達到最終效果。根據各樣板重點質量、檢驗、注意事項等內容進行錄屏記錄，采用視頻剪輯軟件將各樣板視屏展示拼接，并在對應的視頻片段上附加該樣板二維碼以及語音介紹，達到最終展示效果。

6 結語

BIM技術的不斷發展使虛擬樣板+VR技術逐漸成熟，經過綜合對比與分析發現，該技術可解決基礎設施項目實體樣板受場地制約、造價高、展示信息缺乏等問題，且借助二維碼發揮便捷性，隨時隨地進行清晰交底，最大限度發揮樣板的實際價值，從而達到工程重要節點施工工藝做法展示、統一質量標準、提高項目工程質量的最終目的。