BIM+VR技術在交通智慧照明工程中的全過程管理

王振坤，趙倫俊，李俊豪，熊鵬程

(黑龍江科技大學，黑龍江 哈爾濱 150020)

1 BIM+VR技術在交通智慧照明工程設計施工中的應用

虛擬現實技術(VR)旨在營造出一種和現實十分相似的、立體的虛擬世界，其在軍事、醫學、建筑工程等領域所發揮的作用日益提升。使用VR技術完成工程建模、仿真工作能大幅度降低工作量，同時能夠采集系統信息、提高決策正確性，極大地提高施工效率。BIM技術與VR技術集成運用，使交通智慧照明工程建設管理人員和建設人員能夠順暢溝通和交流，為管理人員決策提供更多信息，避免信息不足導致的決策失誤，提升城市道路、隧道等交通照明工程現場管理效率。虛擬現實關鍵技術的研究應用，是通過對該工程前期規劃、設計，后期施工、運維等項目全生命周期內進行虛擬現實場景搭建，通過腳本模塊的開發實現工程參與者各方充分利用虛擬現實平臺，從而達到與工程本身的實時交互性。

BIM技術貫徹于整個城市道路智慧照明項目全生命周期中，其可視化、數據化、協調化、模擬性、優化性等特點決定了BIM技術必將成為交通行業信息技術的核心所在。將工程信息化、將溝通便捷化、將決策科學化，使項目自身的發展發生根本性變革，能夠有效減少人、材、機的消耗，在提升道路智慧照明工程效率、工程質量、經濟效益方面帶來重大突破性進展，在對整個項目的設計、施工、運營進行宏觀把控的同時，能夠更加精細化、精確化、精準化，可利用軟件協同效果進行各項模擬、碰撞檢查、方案優化，實現科學化管控、集約化管理。

由于BIM所呈現的城市交通智慧照明三維渲染圖只能通過固定路徑或視角進行展示，無法使設計方和施工方對工程進行精準把控，極大地制約了設計者理念的表達，甚至會導致最終效果與預想不符。同時，項目設計主要以專業設計師為主，在此基礎上由施工單位組織修建，因此導致使用者在項目設計中的參與度較低，所能獲取的項目信息也十分有限，極有可能出現設計理念與使用體驗相背離的情況，造成資源浪費的同時難以達到理想效果。BIM+VR技術的使用將從根本上解決這個問題，以人機互動為基礎，以BIM模型為依托，兼具可視化與信息屬性的特點，使設計者與使用者達到一定程度的技術溝通和體驗溝通，更重要的在于利用BIM+VR技術，可有效直觀地從多方面、多角度提前計算城市道路照明、隧道照明能耗，針對業主體驗感進行能源分配，利用BIM平臺進行可視化推算和演示，最大程度上將供給能源進行合理利用，以此達到節省能耗，綠色環保可持續發展的特點。

基于BIM+VR技術的交通智慧照明工程全過程管理借助大數據、云平臺、氣象模擬、地理信息等高新技術，將交通照明與綠色城市、可持續發展計劃相結合，利用BIM技術的三維建模功能將模型作為基礎，利用虛擬現實交互功能實現交通智慧云平臺的搭建，以此為根本，對城市道路、高速公路、橋涵工程等交通工程照明進行集約化管控。同時，利用該平臺進行設計施工期間的工程管理，溝通設計方、施工方、業主方等各方技術理念，實現多方一體化進程發展，5G/4G網絡的應用是系統的核心所在，其高效性、迅捷性為項目實施期間、運營期間提供信息監控，該系統配備地理信息系統、空間系統感知技術，對施工期、使用期進行環保檢測、氣象監測，使用虛擬現實技術進行模擬，提早預防，減少由于環境問題、氣候問題對交通照明系統產生損壞可能性，該管理平臺的合理化應用，將為目前交通智慧照明現狀提供嶄新思路。

2 交通智慧照明工程全過程管理在微環境中的模擬

目前城市道路照明系統面臨著能耗大、技術指標低、經濟適用性和安全性較差的問題，實現城市道路智慧照明，減少能源消耗已刻不容緩。將BIM技術與VR技術全面結合，通過AI技術進行圖像解析，將日常生活中真實的光照、降水、氣溫等條件進行逐一模擬，通過大量信息的多專業協同處理，更直觀、更簡便地了解該路段氣候環境等情況，利用漫游進行虛擬化演示，對整個地區日照條件、采光效果、空氣流動、城市規劃可視度分析、噪音分析等進行精準把控，配合光照吸收轉換裝置進行能源再利用，在保障地區照明需求的同時盡可能地實現光能轉換，減少能耗。同時，利用BIM技術在交通運用中的仿真效果，模擬將道路行車光照、道路路面光照進行合理利用，避免由于天然光源不足或由于天氣原因造成的城市局部照明供應不足。數字化城市、低碳環保型城市、資源節約型城市的建設需要以現代信息技術作為支撐，通過大量數字信息的共享、多專業多產業協同，建立起精細化、信息化、人性化城市交通新模式，交通智慧照明工程全過程管理在微環境中的模擬將在新型城市交通建設中起到主導作用。

隨著城市立交的高度密集化和復雜化，城市道路之間的聯通性逐步加強，交通能耗已不僅僅是簡單的局部消耗。利用微環境中對交通智慧照明工程的模擬，將BIM技術、VR技術、AI人工智能、大數據等進行融合，確定合理的系統布局模式，在道路、集散場地、地下通道等進行精確布局以實現精準化管理。同時，一座城市在交通視覺景觀方面的控制是塑造合理城市規劃設計的核心內容之一，利用BIM+VR技術進行可視化分析可以將城市視覺景觀的感官認知轉化為可量化的指標。該方式的實行是城市交通規劃設計中科學化、直觀化的決策輔助技術手段之一，可視性分析的結果也將作為對城市形態和空間布局結構進行控制和調整的重要依據，將成為未來城市發展、增強虛擬環境真實體驗感、虛擬世界與現實世界進行實時交互的重中之重。

3 交通智慧照明工程在虛擬現實中感知交互體驗綜合分析

交通照明行業在發展過程中出現了諸多問題，其中最為嚴重的也是一直存在的兩個技術難點：交通照明效果未知和工程質量控制困難。交通照明效果的無法預測導致設計方無法完全把控施工狀況，而施工方也難以全面理解設計意圖。因此在設計方與施工方之間難免出現溝通不便，難以進行的情況，從而導致工作效率低下、設計意圖落實困難，大大提高施工成本。BIM+VR技術的出現使交通照明行業在虛擬建筑感知的交互體驗上實現了質的飛躍，極大地加強了對交通照明設計、施工、運營全方面的周期預測，在BIM技術的基礎上融入VR技術，全面提高了交通建筑模型的可視性、具象性和交互性。

交通智慧照明虛擬仿真模型旨在通過計算機軟件來模擬城市道路、通道涵、隧道、城市立交等交通情況、環境狀況、流量狀況，以此來確定各個交通照明要素之間所存在的關系。普通的仿真技術只能實現對交通涉及表象的仿真，大體是在宏觀層次進行分析，無法進行更深一步的模擬，所呈現的結果大都不盡人意。基于BIM+VR技術的微觀環境模擬感知交互體驗能夠完整地詮釋交通環境中的各個細節，其中包括交通流特性與交通環境之間的相互關系、交通控制系統與駕駛車輛狀態行為之間的關系。同時，在感知體驗交互過程中可確定人為因素對于交通的影響，最大限度地模擬實物，進行交通安全仿真、路段仿真、路網仿真、隧道山體等的仿真，利用場景構建，從根本上解決由于未知對交通照明建設帶來的影響。

BIM+VR技術的應用在交通智慧照明中的交互式體驗可提高模擬的真實性。BIM技術可以在宏觀上把控施工進度、管理、信息傳遞、模型建立、碰撞檢查等各個方面，但BIM技術存在部分缺陷，其3D模型只能看到一定范圍、一定角度的視界，容易被現實情況限制全方位觀察事物的能力。VR技術的出現，使人們能夠充分利用虛擬現實技術，使人仿佛置身其中，比傳統方式更容易讓人有細致化、真實性的感受。同時，利用VR技術可以更好地判斷交通照明模擬過程中存在的各種問題，用更直觀的方式發現并修正，便于對交通智慧照明系統進行指導、設計、施工、檢測等。

BIM+VR技術在交通智慧照明行業的交互式體驗全面提高了建設項目的質量和效率。利用BIM技術建立虛擬模型，使項目施工更加信息化、集約化，便于整個項目的管理和問題的處理，將BIM技術和VR技術結合，在實際施工之前可以進行模擬展示，提前發現施工過程中將會面臨的各項問題，進行及早的解決。同時，利用碰撞檢查可以有效避免施工過程中一些重大問題的出現，有效減少施工時間和成本，在保證施工質量的同時提高施工效率，從根本上減少施工隱患，為設計單位、施工單位提供極大便利。

BIM+VR技術在交通智慧照明行業的交互式體驗能夠有效提高模擬工作中的管理聯動性。在實際的施工過程中往往會有多個施工方案進行比選，以最優的施工方案進行施工，多種方案作為協同，從而保證施工的工期、消耗保持在正常水平，但由于信息傳遞過程中出現的紕漏或管理層短期內無法身臨其境往往會導致問題無法解決而出現窩工、返工狀況，一定程度上制約了施工過程的有序進行。利用BIM+VR技術建立的3D模型可有效地解決這一問題，利用該技術在時間場景下模擬各個施工方案在不同階段出現的各種狀態，可以更直觀便捷地進行方案對比，從而對施工方案進行實時交互，不斷篩選現有施工方案，最終選擇最具有代表性的方案進行施工。同時，利用該技術可任意切換對比，對選擇的施工方案進行再次優化，使其成為施工過程中的最優路徑，減少因停工、返工帶來的工期延誤和經濟損失，模擬工作中的可交互性也使施工過程中文件、信息的交流更加快捷，有利于及時解決施工問題。

現如今，BIM技術已全面滲透到交通行業的各個領域，該技術的廣泛應用成為交通行業的一次歷史性變革，全面改變了傳統的施工方法，使交通行業邁入了嶄新的時代，VR技術的誕生使人們的思維模式進行一定轉變，帶來不一樣的感知交互體驗，BIM技術與VR技術的成功結合將不斷相互增強各領域間的技術感知交互體驗，實現“1+1>2”的技術效果。該技術可以在智慧照明項目設計前期的各項方案評審、項目招投標中提前規避各種風險；在項目進行過程中進行三維方案模擬，可以使各項安全風險降至最低，從根本上減少施工過程中可能發生的各種事故，全面提高項目管理水平。同時，BIM+VR技術的不斷完善，將會在智慧照明項目的規劃階段、設計階段、施工階段、運營階段帶來一次顯著變化，以信息技術為主導，以5G為先鋒，超越裸眼3D，推動交通智慧照明行業創造無限可能。

4 基于BIM+VR技術的交通智慧照明工程全過程管理在城市規劃當中的發展

隨著社會經濟的不斷發展，創建智慧城市、綠色城市已成為當下城市規劃發展的主題，以智慧照明工程為核心的前沿技術相繼出現，城市交通智慧照明時代已經到來。

城市交通智慧照明建設需要在原有建設基礎上引進以信息技術為核心的各項高新科技，其中包括互聯網技術、大數據技術、編碼識別技術、地理信息技術、BIM技術、虛擬現實技術、定位技術等，以此建立以城市道路、立交等交通照明為核心的智慧照明系統全資產、全過程、全生命周期的管理模式，進一步實現對城市照明的監控管理、資產管理、運維管理等一體化管理模式，適應綜合智慧城市、綠色城市、低碳化城市發展需求，以實際需求為出發點，打造資源節約型、環境友好型、促進發展型新城市，創建以地理信息模型、建筑模型、空間模型為基礎，虛擬現實技術為輔助的一體化、規范化、標準化數字資源信息整合平臺，從而推動由傳統管理向智能AI管理的轉變，由原本的被動服務轉換為主動服務，從根本上解決交通照明能耗大、安全性能差的特點，確保城市交通照明綠色、低碳、環保運行。

智慧城市交通照明的根本要素在于地理信息技術的平面擴展功能，通過GIS+BIM+VR全面實現地理形態、交通照明能耗、光能吸收利用狀況的可視化管理，利用虛擬模擬實現對各個立交、街道、城市道路狀態信息的精準把控，從而使管理更加科學化、協調化。同時，智慧城市要求對城市的生產方式、生活方式、交換方式、公共服務、政府決策、市政管理和社會民生等七個方面進行深遠變革，全面提高城市規劃、管理和運行的效率和水平，城市交通智慧照明工程作為建設智慧城市的重中之重，應當全面采用“創新、協調、綠色、開放、共享”新理念，全面結合信息強國、數字中國的戰略部署，全面推動新型智慧城市建設，同時為造就城市發展提供更多可能性和發展性，最終為推動社會經濟快速發展提供助力。

5 結 語

基于BIM+VR技術的交通智慧照明全過程是在共享經濟背景下，將高新技術與傳統技術聯合創新的結晶，該項技術以各處交通與照明之間的虛擬模擬為基礎，以智慧城市為核心，以人與人活動空間體驗為根本，以自然發展態勢為趨勢，利用目前國內前沿技術達成人與自然之間永久性和諧相處的長遠目標。

目前，隨著BIM技術的高新產業不斷興起，BIM技術已經融入交通行業的各個領域并發揮著重大作用，其可視化、協調化、集約化、模擬性的特點受到業界一致肯定，以BIM技術為基礎建立的各項科研平臺相繼推出，使交通行業發展迎來一次全面革新。虛擬現實技術的快速成熟打造出全新技術體驗，其沉浸感、交互性、想象性為用戶提供多信息、多角度、多方面的仿真模擬。近年來，虛擬現實技術在社會生活各個領域的應用日益廣泛，通過感性認識和理性認識將人與事物之間達成由被動向主動的轉換，深化概念理解并產生認知上的新意和構想。BIM+VR，這兩項前沿技術的深度結合必將增強各有關領域間的技術融合，未來BIM與VR技術的進一步融合將給予交通智慧照明領域一場虛實交互、全方位各層次的全新感知體驗。利用BIM+VR技術整合各項交通信息資源，能夠有效減少信息紕漏，提高道路工程建設管理效率與施工質量，促進交通智慧照明行業信息化與工業化發展。該項技術的采用必將全面推進城市智慧交通建設，為未來城市交通建設發展提供極大助力。