BIM+VR數(shù)字技術(shù)在公路設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：BIM+VR數(shù)字技術(shù)在公路設(shè)計中的應(yīng)用可以提供更直觀、真實的設(shè)計體驗，幫助設(shè)計師更好地理解和評估設(shè)計方案。通過將BIM模型與VR技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計師可以在虛擬環(huán)境中進行公路設(shè)計的可視化和交互操作，實時調(diào)整設(shè)計參數(shù)并觀察其影響。BIM+VR技術(shù)可以用于與客戶和利益相關(guān)者的溝通和協(xié)作，幫助他們更好地理解和參與設(shè)計過程，提供反饋和建議。

關(guān)鍵詞：BIM+VR技術(shù)；碰撞檢測；沖突解決；環(huán)境評估

1" "BIM+VR技術(shù)概述

1.1" "定義

BIM+VR技術(shù)是將建筑信息模型（BIM）與虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)相結(jié)合的一種創(chuàng)新應(yīng)用。BIM是一種數(shù)字化的建筑設(shè)計和管理工具，在建筑項目的整個生命周期中集成和管理各種信息。而VR技術(shù)則通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備，如頭戴式顯示器，將用戶帶入一個虛擬的建筑環(huán)境中[1]。

1.2" "特點

首先，它提供了更直觀、沉浸式的建筑體驗。用戶借助VR設(shè)備親身體驗建筑的外觀、內(nèi)部布局和空間感，更好地理解設(shè)計意圖。其次，BIM+VR技術(shù)幫助設(shè)計團隊和業(yè)主更好地協(xié)作和溝通。通過虛擬現(xiàn)實環(huán)境，設(shè)計團隊更直觀地展示設(shè)計方案，更準確地理解和評估設(shè)計效果。此外，BIM+VR技術(shù)還能提高施工過程的效率和質(zhì)量。施工人員通過VR設(shè)備在虛擬環(huán)境中進行模擬和演練，減少錯誤和風險。

1.3" "面臨的挑戰(zhàn)

然而，BIM+VR技術(shù)也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，BIM+VR技術(shù)成本較高，需要投入大量的設(shè)備和軟件資源。其次，技術(shù)應(yīng)用的普及和推廣仍面臨一定的難度，需要相關(guān)行業(yè)的積極推動和支持。此外，BIM+VR技術(shù)的數(shù)據(jù)安全和隱私保護也是一個重要的問題，需要加強相關(guān)的安全措施和法律法規(guī)的制定[2]。

2" "IM+VR技術(shù)在公路設(shè)計中具體應(yīng)用

2.1" "三維模型建立

BIM+VR技術(shù)在公路設(shè)計中，通過建立公路設(shè)計的三維模型，可將道路的各個要素如道路線型、交通標志、路燈等以虛擬的形式呈現(xiàn)出來，使設(shè)計師能夠直觀地了解道路的布局和設(shè)計效果。

首先，設(shè)計師利用BIM技術(shù)，將道路的線型進行建模，繪制道路的中心線和邊緣線，準確地確定道路的寬度和曲線半徑等參數(shù)。BIM技術(shù)根據(jù)道路的功能和使用要求，自動生成合適的車道數(shù)和車道寬度，確保道路的通行能力和安全性。

其次，設(shè)計師利用BIM技術(shù)將交通標志和路燈等要素添加到道路模型中。通過在模型中放置虛擬的交通標志和路燈，設(shè)計師直觀地了解它們的位置和布局，確保它們在實際建設(shè)中的合理性和有效性。此外，BIM技術(shù)可根據(jù)道路的設(shè)計要求，自動調(diào)整交通標志和路燈的數(shù)量和類型，以滿足道路的功能和安全要求。

最后，設(shè)計師利用VR技術(shù)，將道路模型轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實場景。通過戴上VR頭盔，設(shè)計師身臨其境地體驗道路的設(shè)計效果，感受道路的寬度、曲線和坡度等參數(shù)對駕駛的影響。借助漫游道路模型，檢查道路的通行能力和安全性，及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計中的問題，提高公路設(shè)計的質(zhì)量和效率[3]。

2.2" "可視化設(shè)計評審

利用BIM+VR技術(shù)，設(shè)計師將公路設(shè)計模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，以實現(xiàn)沉浸式體驗。通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備，實時觀察公路設(shè)計的效果，并在虛擬環(huán)境中進行設(shè)計評審。在這個過程中，設(shè)計師可發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題，從而有利于提高設(shè)計質(zhì)量。

首先，將公路設(shè)計模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，通過將BIM模型與VR技術(shù)相結(jié)合來實現(xiàn)。使用專門的軟件，將公路設(shè)計模型轉(zhuǎn)換為虛擬現(xiàn)實環(huán)境中可視化的形式。

其次，利用虛擬現(xiàn)實設(shè)備實時觀察公路設(shè)計的效果，通過頭戴式顯示器或其他虛擬現(xiàn)實設(shè)備，將自己置身于虛擬現(xiàn)實環(huán)境中。在這個環(huán)境中，設(shè)計師能夠看到公路設(shè)計的各個細節(jié)，并感受到公路設(shè)計的實際效果[4]，有利于更好地評估設(shè)計的質(zhì)量。

最后，在虛擬環(huán)境中進行設(shè)計評審時，針對潛在的問題，設(shè)計師通過在虛擬現(xiàn)實設(shè)備中進行交互操作，對公路設(shè)計進行修改和調(diào)整。通過這種方式，提高了公路設(shè)計的準確性和完整性。

2.3" "碰撞檢測與沖突解決

2.3.1" "碰撞檢測

設(shè)計師通過BIM技術(shù)，將公路設(shè)計模型與地質(zhì)情況、橋梁等相關(guān)模型進行整合，形成一個綜合的設(shè)計模型。利用虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行碰撞檢測，把整合后的設(shè)計模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中。

設(shè)計師通過VR設(shè)備進入虛擬環(huán)境，可對公路設(shè)計進行模擬和檢測。設(shè)計師通過在虛擬環(huán)境中設(shè)置不同的交通流量場景，模擬不同時間段、不同車輛類型等情況下的交通流量，以便更全面地評估公路設(shè)計的安全性和可行性[5]。

2.3.2" "發(fā)現(xiàn)并解決存在的沖突問題

在虛擬環(huán)境中，可通過觀察和分析交通流量模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)可能存在的沖突問題，如交通擁堵、交叉路口沖突等，以便設(shè)計師及時進行調(diào)整和優(yōu)化。

通過以上步驟，設(shè)計師可以提高公路設(shè)計的安全性和可行性。通過利用BIM+VR技術(shù)進行碰撞檢測和沖突解決，更全面地評估公路設(shè)計的風險和問題，有利于及時進行調(diào)整和優(yōu)化，從而提高公路設(shè)計的安全性和可行性。

2.4" "可視化施工規(guī)劃

BIM+VR技術(shù)的可視化施工規(guī)劃方法，是將公路設(shè)計模型與施工計劃整合，利用虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行施工規(guī)劃。設(shè)計師在虛擬環(huán)境中模擬施工過程，通過觀察和分析，優(yōu)化施工順序和方法，從而減少施工風險和成本。

2.4.1" "根據(jù)模型分解任務(wù)

設(shè)計師利用BIM技術(shù)創(chuàng)建公路設(shè)計模型，包括道路的幾何形狀、材料屬性和施工要求等。這些信息被整合到一個虛擬環(huán)境中，形成一個真實的道路模型。然后，設(shè)計師根據(jù)施工計劃，將施工過程分解為不同的階段和任務(wù)，每個任務(wù)能夠與公路設(shè)計模型相對應(yīng)，形成一個施工任務(wù)列表。

2.4.2" "利用虛擬現(xiàn)實設(shè)備與道路模型交互

利用VR技術(shù)將公路設(shè)計模型和施工任務(wù)，列表整合到一個虛擬現(xiàn)實環(huán)境中。在這個環(huán)境中，設(shè)計師利用虛擬現(xiàn)實設(shè)備，如頭戴式顯示器和手柄，與道路模型進行交互[6]。通過觀察和分析虛擬環(huán)境中的道路模型，評估施工過程中可能出現(xiàn)的問題和風險。例如，檢查道路模型中的施工難點和瓶頸，以及可能導(dǎo)致施工延誤和成本增加的因素。

2.4.3" "利用虛擬環(huán)境模擬施工過程

設(shè)計師可以利用虛擬環(huán)境中的模擬施工過程，優(yōu)化施工順序和方法。例如，模擬不同的施工順序，觀察每種順序下的施工效果和成本，并選擇最優(yōu)的施工順序。設(shè)計師還可以在虛擬環(huán)境中進行施工過程的可視化展示，通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備，模擬施工過程中的各個步驟和操作，展示給相關(guān)人員和利益相關(guān)者。這樣相關(guān)人員能更直觀地了解施工過程，提出建議和意見。

2.5" "景觀設(shè)計與環(huán)境評估

BIM+VR技術(shù)的應(yīng)用在景觀設(shè)計與環(huán)境評估方面具有重要意義。通過將公路設(shè)計模型與景觀設(shè)計整合，設(shè)計師利用虛擬現(xiàn)實環(huán)境展示景觀效果并進行環(huán)境評估。在虛擬環(huán)境中，模擬不同植被、材料和光照條件下的景觀效果，以評估設(shè)計方案的美觀性和環(huán)境影響。

2.5.1" "將設(shè)計模型與景觀進行整合

設(shè)計師可利用BIM技術(shù)創(chuàng)建公路設(shè)計模型，并可將其與景觀設(shè)計進行整合。設(shè)計師通過應(yīng)用BIM技術(shù)，可在模型中添加道路、建筑物和其他基礎(chǔ)設(shè)施，以及植被和其他景觀元素。以便在虛擬環(huán)境中對整個景觀進行全面的模擬和展示。

2.5.2" "利用VR技術(shù)體驗景觀效果

利用VR技術(shù)在虛擬環(huán)境中體驗不同植被、材料和光照條件下的景觀效果。通過虛擬現(xiàn)實頭盔和手柄，自由移動并與虛擬環(huán)境進行互動。更改植被種類、調(diào)整材料質(zhì)地，并觀察不同光照條件下的景觀效果，以便人們直觀地感受到不同設(shè)計選擇對景觀美觀性的影響。

2.5.3" "利用虛擬環(huán)境進行環(huán)境評估

通過模擬不同植被、材料和光照條件下的景觀效果，可評估設(shè)計方案對環(huán)境的影響。例如，觀察不同植被種類對空氣質(zhì)量和溫度的影響，以及不同材料對水資源的利用情況。這有利于設(shè)計師在設(shè)計過程中考量環(huán)境可持續(xù)性，從而制定出相應(yīng)的改進措施[7]。

2.6" "用戶參與與意見反饋

BIM+VR技術(shù)可將公路設(shè)計模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，從而讓用戶參與其中，并提供意見和反饋。具體的參與方式是用戶通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備，可以身臨其境地體驗公路設(shè)計，并提出改進建議。

設(shè)計師先將公路設(shè)計模型轉(zhuǎn)化為BIM模型，并將其導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中。用戶通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備進入到公路設(shè)計的虛擬環(huán)境中。在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，用戶可以自由移動和觀察公路設(shè)計模型，并可通過觸摸、手勢或者控制器來與模型進行交互，例如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作，更好地了解公路設(shè)計的細節(jié)。

用戶提出改進建議的方式有多種。用戶可直接在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中進行標記和注釋，例如在道路上劃線、添加文字等，以表達自己的意見和建議。還可以通過語音輸入或者鍵盤輸入的方式，將自己的想法和建議記錄下來。

設(shè)計師可根據(jù)用戶的反饋進行調(diào)整和優(yōu)化公路設(shè)計。設(shè)計師可通過查看用戶的標記和注釋，了解用戶對于公路設(shè)計的不滿意之處，并可據(jù)此進行修改。此外，還可通過與用戶的交流，進一步了解用戶的需求和期望，從而進行相應(yīng)的改進。

3" "結(jié)束語

在公路設(shè)計中，BIM+VR技術(shù)的應(yīng)用可以提供更直觀、真實的設(shè)計效果展示，提高設(shè)計效率和準確性。通過BIM技術(shù)，將公路設(shè)計的各個要素進行數(shù)字化建模，可實現(xiàn)多維度的設(shè)計和協(xié)同工作。而VR技術(shù)則能夠?qū)⒃O(shè)計模型轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實場景，使設(shè)計師和相關(guān)人員能夠身臨其境地體驗和評估設(shè)計方案。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了設(shè)計效果的可視化和溝通效果，還減少了設(shè)計中的錯誤和改動，節(jié)省時間和成本。因此，BIM+VR技術(shù)在公路設(shè)計中具有廣闊的應(yīng)用前景，有助于提升設(shè)計質(zhì)量和效率。

參考文獻

[1] 涂圣文，楊柳，姚常偉.BIM+VR公路設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)特點及

應(yīng)用現(xiàn)狀[J].公路，2019（2）：164-169.

[2] 王偉，張文彬，郭棟，等.BIM+VR技術(shù)在高速公路設(shè)計與

施工中的應(yīng)用[J].公路，2022，67（7）：268-273.

[3] 張耀庭，劉涇堂，薄士威，等.基于品質(zhì)工程理念的高速公

路設(shè)計實踐[J].甘肅科技，2022，38（22）：17-22+33.

[4] 賈輝，成佳麗，趙立廷.安冠宇山區(qū)高速公路設(shè)計優(yōu)化的思

路和方法[J].公路，2022（5）：217-219.

[5] 白正奎.智能管理模式下高層橋梁穿插施工的應(yīng)用研究[J].

運輸經(jīng)理世界，2021（4）：106-106.

[6] 曾兆文.無損檢測技術(shù)在橋梁道路工程中的應(yīng)用研究[J].運

輸經(jīng)理世界，2020（9）：61-62.

[7] 雷向軍.BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用研究[J].甘肅科技

縱橫，2020（11）：55-59.