VR與BIM技術在機場工程建設中的應用研究

楊嘉鵬 趙飛燕 劉成婕

天津理工大學中環信息學院 天津 300380

引言

隨著科技的不斷發展，VR（virtual reality 虛擬現實）技術在社會中的應用已經十分普遍，其浸入式的特點讓人們能夠身臨其境去進行感知，給了用戶良好生理及心理上的體驗，BIM（building information models 建筑信息模型）作為一種目前在工程管理中尚未廣泛推廣的技術，其有著可視化、一體化、參數化、仿真性及協調性的優良特點，通過VR與BIM兩者的緊密結合能夠將BIM中的平面3D以一種空間4D的形式具象地表現出來，更加深了人對建模物的感知。VR和BIM技術對于建筑行業而言，是兩項先進且直觀的技術，對建筑工程管理工作也起到了很大的推動作用。隨著民用機場建筑中塔臺及航站樓的單體性及大型化、滑行道及跑道土層構造的復雜化，VR和BIM技術在機場工程建設中的應用已成為必然趨勢。

1 VR與BIM在工程設計上的應用

1.1 VR與BIM在初步設計上的應用

依托設計任務書中的設計要求，設計單位可以將設計任務中的機場各建筑參數輸入到Revit中構建出立體的BIM模型，通過VR設備進行現實虛擬交互，讓佩戴VR設備的設計單位人員能夠對依據參數設計的機場建筑有著更好的視覺感知，并通過虛擬成像及時提出改進方案，方便設計單位依據甲方要求進行實時更改，從而縮短設計周期。

1.2 VR與BIM在施工圖設計上的應用

當機場外觀整體設計出來后，依靠BIM協調性與可視化的特點，能夠清晰地將機場中復雜的土建、供水、供電、給排水、航管等大類在不互相干擾的情況下進行單一化設計，并在設計后將各單項結合起來形成完整的機場基礎體系，并通過VR設備直觀的體驗出來，同時搭配有著不同極端天氣及氣象條件的軟件插件對設計出來的機場進行模擬測試，設計單位能在虛擬現場觀察到機場整體運行情況，并依據模擬得出的數據，對機場各部分進行設計優化[1]。

2 VR與BIM在工程施工上的應用

2.1 VR與BIM在單體航站樓上的應用

航站樓作為機場工程中最重要的單體建筑物，在設計上一般都會朝著大型化及復雜化的方向考慮，就像北京大興國際機場T1航站樓，光航站樓面積占地就有140萬平方米，而傳統CAD圖紙顯然不能夠支撐整個建筑詳細的構造體系，在VR與BIM的支持下，我們可以對現實中航站樓的坐標點建立基準站進行大地坐標定位，通過測量把數據傳到 Revit軟件中來建立BIM平面實體模型，再結合Lumion或Fuzor軟件與VR設備進行連接，從而讓工程管理人員在佩戴VR設備下對航站樓的整體建設有著更為直觀的了解，同時佩戴者通過手柄或者虛擬觸控，能夠到達樓內任意位置并隨意放大航站樓內每一個細部，讓工程人員清晰了解其工藝及具體施工步驟，從而提高管理及施工效率，進而加快航站樓的施工進度。

2.2 VR與BIM在隱蔽工程施工上的應用

在現實工程施工過程中往往都有著許多隱蔽工程，特別是在航站樓或塔臺這類建筑尤為明顯，這類工程在基礎施工完成后一般都需要進行覆蓋處理，而在覆蓋后監理工程師倘若要進行檢查往往都需要一個個進行剝離，這也勢必導致成本的增加及工期的延誤，而VR與BIM能夠很好解決這個問題，在施工人員進行施工時通過攜帶的VR成像設備，自動記錄下這些數據（如鋼筋的類型，鋼筋的綁扎及放置），并在施工結束后能將數據自動傳送到監理人員的電腦軟件中，進而轉化為相應的虛擬立體圖形，讓監理人員在辦公室戴著設備就能夠觀察到每個隱蔽工程的施工細節與程度。

2.3 VR與BIM在飛行區建設上的應用

機場中的飛行區大體上是由停機坪（包括遠機位、近機位）、滑行道、跑道三部分組成，從表面上看都是由混凝土或瀝青鋪設，但三者之間的路基結構卻有著本質的不同。比如，飛行跑道的路基就要求有著超高強度的密實性與卓越的抗高溫性，以適應飛機在起飛時引擎的高溫與著陸時機身巨大的撞擊力，而停機坪則不同，其要求路面在不降低自有摩擦力的前提下有著極佳的平整度，以防止飛機在引擎發動時有異物飛入其中，而這些路面復雜的具體構造往往需要大量的施工設計圖紙，這不但加重了設計的復雜性，也對施工人員的自身經驗提出了很大考驗，但通過佩戴VR與BIM關聯設備，這些問題往往都可迎刃而解。對于佩戴者而言，他可以從設備中通過具象的圖形直觀地獲取到每部分路基具體的層次結構圖及施工工藝說明，并通過實時引導式的施工，加快施工效率，從而不但節省了施工人員的識圖時間，也節省了人才費用[2]。

3 VR與BIM在機場后期維護及維修的應用

機場在經過一段時間的實際運行后是需要進行維護的，如機場電力工程及燃油管道工程，在地下大規模線路及管道的布置下，如若依照傳統圖紙進行布置，后期維修將很難找出線路及管道的具體走向及位置。但在VR及BIM結合的應用下，能夠極大的方便其中的維修，早在施工時，通過定位好每個管道和線路，把定位數據輸入軟件中形成具體的管道路線圖并加以保存，在后期維護及維修時把路線圖導入到VR設備中，通過其設備可視化的特征，能夠讓我們隔著土層觀察到管道及線路的方位，便于我們在現實中定位到具體的故障點坐標，極大地方便了后期的維修管理。

4 結束語

通過VR與BIM技術的結合能夠有效地解決許多民用機場建設中現有存在的問題，極大地提升了施工與管理人員的工作效率，也為今后的民航基礎設施建設提供了新的思路。