王英宣

（中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司，北京 100071）

0 引言

在建筑行業(yè)數(shù)字化不斷深入的背景下，BIM 作為關(guān)鍵信息技術(shù)，已經(jīng)滲透到了建筑設(shè)計的各個領(lǐng)域，逐漸覆蓋了建筑建造的全生命周期，為復(fù)雜的建筑工程提供數(shù)據(jù)資源和協(xié)同管理等價值，其中也包括了裝飾裝修設(shè)計工程。隨著BIM 技術(shù)應(yīng)用的進一步發(fā)展，逐漸呈現(xiàn)出了與其他新興技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的趨勢，“BIM+VR”技術(shù)就是其中之一。這一技術(shù)組合可以讓設(shè)計者在三維模型的環(huán)境中進行可視化設(shè)計，做到與場景的實時性交互，以更加真實的場景展現(xiàn)裝修裝飾設(shè)計成果。在一些裝修設(shè)計的項目中，該技術(shù)組合得到了初步的嘗試，取得了一定的效果。

同時，諸多學(xué)者開展了對于BIM+VR 技術(shù)在建筑項目中應(yīng)用的研究，大多以項目案例為出發(fā)點，探討該技術(shù)組合的實際應(yīng)用效果。高碩以建筑改造設(shè)計為例，運用BIM+VR 技術(shù)解決了該項目在初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工圖設(shè)計和設(shè)計變更四個階段中存在的難點，認為BIM+VR 相結(jié)合可以提升建筑信息可視化表達能力，BIM 模型為VR 技術(shù)信息表達的載體，VR 技術(shù)可以增強設(shè)計的視覺體驗[1]。呂佰昌探討了BIM+VR 技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用，認為VR 技術(shù)的應(yīng)用能夠更加真實地驗證設(shè)計方案對用戶帶來的心理感受，讓設(shè)計師和用戶身臨其境地感受設(shè)計效果，共同優(yōu)化方案[2]。李良琨指出，BIM+VR 技術(shù)的出現(xiàn)，可打破各階段配合的局限性，建立一個高效的整合體系，并對建筑的各階段進行模擬[3]。周敏分析了該技術(shù)組合在裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用情況，認為BIM+VR 技術(shù)使建筑集成信息與建筑空間體驗精準結(jié)合，提高了設(shè)計效率和精度，激發(fā)全局設(shè)計思維，優(yōu)化設(shè)計工作流程[4]。本文聚焦于室內(nèi)公共區(qū)域裝修設(shè)計，探討B(tài)IM+VR 技術(shù)在項目設(shè)計全流程中的應(yīng)用，打破了當(dāng)前諸多實踐和研究中僅僅將VR 技術(shù)作為一個新興的展示媒介工具，而沒有與BIM 技術(shù)深度結(jié)合應(yīng)用的局限。

1 “BIM+VR”技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

建筑項目通常面臨專業(yè)種類繁雜、協(xié)同效率低、整體管理難度大等問題，BIM 技術(shù)通過結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目集成化管理，為相關(guān)人員提供高效、科學(xué)的項目管理方法，為建筑行業(yè)實現(xiàn)精細化管理、降低管理難度、增強安全性等做出了巨大貢獻[5]。與新興信息技術(shù)的融合使用，推動BIM 技術(shù)進一步發(fā)展，逐漸呈現(xiàn)出了可視化、動態(tài)化、三維化、仿真化的應(yīng)用趨勢，VR 虛擬現(xiàn)實技術(shù)便是其中之一，可以讓使用者對真實空間進行模擬體驗，并可以實現(xiàn)交互式的仿真，通過建筑信息的提取和融合，以三維動態(tài)的可視化展現(xiàn)，感知實體行為下的虛擬世界[6]。在建筑設(shè)計行業(yè)中，已經(jīng)出現(xiàn)了一些應(yīng)用場景，如VR 裝修樣板展示、VR 渲染家裝等[7]。然而，這些應(yīng)用主要集中在設(shè)計成果展示層面，而沒有深度融入到裝修裝飾設(shè)計的全流程中，技術(shù)使用效果不明顯。

新技術(shù)應(yīng)用的最終目的是降本、增效、提質(zhì)。VR 對于裝修裝飾設(shè)計的可視性提升，不應(yīng)僅停留于設(shè)計成果的展示，而是要覆蓋到設(shè)計全流程中，才能發(fā)揮該技術(shù)的深度價值。技術(shù)層面，BIM 技術(shù)與VR 優(yōu)勢互補，VR 可以提升整個裝修裝飾設(shè)計的可視性和真實性，BIM 技術(shù)則可以為VR 提供建筑數(shù)據(jù)和模型。同時，相較于傳統(tǒng)建模方式，VR 增強了具象性及交互功能，反映真實工作場景及其包含的各類環(huán)境因素，使設(shè)計師以虛擬現(xiàn)實的形式開展工作，實現(xiàn)沉浸式的設(shè)計體驗，降低設(shè)計潛在錯誤發(fā)生率，提升工作效率和效果[8]。

2 工程概況

本文以某大型綜合性商場的中庭等公共區(qū)域的裝修裝飾設(shè)計項目為例，探討B(tài)IM+VR 技術(shù)在其中的應(yīng)用特點和效果。該商場位于華中某內(nèi)陸城市的中心商務(wù)區(qū)，總建筑面積約37 萬m2，分為地下二層和地上五層，集零售、餐飲、娛樂和服務(wù)為一體，是該市地標性商場，占地面積廣，客流量大，項目毗鄰景觀廣場、濱河公園、市大劇院，周邊5km 范圍入住近60 萬人。由于使用年久，2022 年，該商場決定對中庭等公共區(qū)域進行裝修改造。

3 基于“BIM+VR”技術(shù)的裝修設(shè)計項目思路

管理方面，通過BIM 模型制定了設(shè)計項目全流程管理規(guī)劃，但由于該項目覆蓋了機電、導(dǎo)向、裝修、監(jiān)控等多專業(yè)工作，且沒有統(tǒng)一的工作流程，難以形成高效協(xié)同，BIM 技術(shù)無法發(fā)揮良好作用。

設(shè)計方面，傳統(tǒng)的設(shè)計方法缺乏基于真實場景的交互性，需要設(shè)計師將三維空間模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S設(shè)計圖紙，在該商場的中庭方案中，需要較為復(fù)雜的造型來提升商場的觀賞性和吸引力，BIM 模型的展示效果差，缺乏對于真實空間的模擬和效果展示，導(dǎo)致設(shè)計模型不理想，且裝修裝飾材料難以提前預(yù)制，拖慢了施工進度。同時，由于該商場由3 個場館構(gòu)成，場館之間由3 條長廊連接，當(dāng)客流量大時，需要用各類標識導(dǎo)航引導(dǎo)顧客流動。使用傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法，難以對整個導(dǎo)航標識設(shè)計、空間擺放位置等的方便性、合理性進行判斷。

該項目決定嘗試使用BIM+VR 技術(shù)，構(gòu)建更加真實的虛擬場景模型，實現(xiàn)裝修設(shè)計項目中各流程、各專業(yè)及相關(guān)數(shù)據(jù)的高效協(xié)同，通過虛擬施工和材料預(yù)加工，提升施工質(zhì)量，保障施工進度。整體思路為，將該商場的中庭及其他公共區(qū)域的裝修裝飾項目中所涉及的各項流程和模型整合，歸并到BIM 模型中，通過BIM 技術(shù)完成空間管理，運用VR 技術(shù)實現(xiàn)場景模擬，以開展全流程的三維立體式仿真設(shè)計。施工方依據(jù)構(gòu)建的BIM模型開展虛擬施工，并輔助實現(xiàn)設(shè)計材料的提前預(yù)制和裝配式施工。設(shè)計前，運用三維激光掃描現(xiàn)場環(huán)境信息，保障數(shù)據(jù)的準確性，為VR 建模提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。設(shè)計中，運用VR 技術(shù)提升設(shè)計的可視化程度，實現(xiàn)沉浸式設(shè)計，提高設(shè)計的準確性和有效性，以視頻等方式展現(xiàn)設(shè)計成果，提升各方溝通效率，實現(xiàn)對模型的快速反饋和調(diào)整。設(shè)計后，利用VR 復(fù)合BIM 模型與現(xiàn)場的配成度，開展虛擬施工，減少后續(xù)施工變更情況，并有效減少安全事故的發(fā)生率。

4 “BIM+VR”技術(shù)在裝修設(shè)計項目中的實踐

4.1 虛擬建模與掃描復(fù)核

在設(shè)計前，項目團隊通過三維激光技術(shù)對該商場的現(xiàn)場信息進行了掃描和提取，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況的一致性，準確掌握現(xiàn)場情況。例如，對長廊的地面進行掃描，運用點云地面模型分析計算地面斜率，設(shè)計師可實時了解地面平整度?；谥饕獏?shù)值進行數(shù)字建模，搭建虛擬場景，對該商場中庭和其他公共區(qū)域的空間和形體數(shù)據(jù)，以及空間關(guān)系的比例、大小等數(shù)據(jù)信息匯總和設(shè)計建模。通過VR 技術(shù)實現(xiàn)更加真實的場景模擬，反映場地、空間、建材等方面的實際尺寸和質(zhì)感，實現(xiàn)仿真化配景。

同時，該項目將三維激光掃描技術(shù)運用于實體結(jié)構(gòu)的復(fù)核工作中，在一定程度上避免了模型與實際需求存在較大誤差的情況，保障了模型與實體結(jié)構(gòu)的一致性，主要方法是將三維激光掃描的數(shù)據(jù)作為裝修、機電設(shè)計的輸入條件，構(gòu)建相應(yīng)的三維掃描模型，將數(shù)據(jù)模型與其他BIM 模型進行對比，軟件可自動計算對比結(jié)果，保障模型的準確性。例如對商城中庭的凈高掃描復(fù)核，綜合三維掃描模型與中庭BIM 模型，進行管線綜合機電模型和內(nèi)裝設(shè)計吊頂?shù)臉烁邚?fù)核。

4.2 可視化交互協(xié)同設(shè)計

該項目基于VR 技術(shù)的可視性和交互性等優(yōu)勢，實現(xiàn)對BIM 模型和整體方案的快速反饋優(yōu)化。例如，通過設(shè)計流線的虛擬漫游，不同專業(yè)的相關(guān)人員可以對有意見、需改進的地方進行標注，從而使設(shè)計者在設(shè)計過程中就可以不斷溝通、及時交流和反饋，以減少溝通錯位情況和返工情況。同時，該項目在設(shè)計過程中基于VR 技術(shù)的仿真性，對中庭設(shè)計圖進行多視角體驗和調(diào)整，可以實現(xiàn)鳥瞰模式、人視點模式等多種空間視角查看，確保不同顧客視角下中庭設(shè)計的美觀度，以及導(dǎo)航標識等在復(fù)雜、狹小空間內(nèi)的合理性，幫助設(shè)計者轉(zhuǎn)換設(shè)計視角和思維，進一步實現(xiàn)沉浸式設(shè)計，并進行提升顧客體驗的有效優(yōu)化。

為了使裝修設(shè)計方案更加貼近于現(xiàn)實，該項目將BIM 模型通過虛擬引擎系統(tǒng)進行處理，使設(shè)計方案以三維虛擬模式在場景中展現(xiàn)，構(gòu)建了一個集聽覺、視覺、互動等感官交互體驗為一體的裝修設(shè)計方案，滿足交互設(shè)計需求，在更貼近實際的場景下發(fā)現(xiàn)設(shè)計細節(jié)問題。例如，設(shè)計者可以體驗真實環(huán)境中的顧客感受，驗證中庭布局、長廊標識導(dǎo)向等設(shè)計的合理性，使整體設(shè)計更加貼切。

在設(shè)計初步完成后，設(shè)計人員通過Modelo 將設(shè)計模型發(fā)送至相關(guān)管理者和客戶，在更加真實的虛擬場景下審核設(shè)計模型，廣泛征集建議，進行調(diào)整優(yōu)化。修改完畢后，將模型導(dǎo)入Mars軟件平臺整合處理，進行碰撞檢測。BIM 技術(shù)已經(jīng)廣泛運用于碰撞測試中，在VR 的加持下，碰撞測試可以更加可視化和立體化。

4.3 設(shè)計成果輸出表達

該項目在設(shè)計完成后，將設(shè)計和虛擬環(huán)境渲染結(jié)果通過云端實現(xiàn)虛擬瀏覽，在PC 端、移動端的各種渠道進行查看和交互體驗。根據(jù)需求利用VR 技術(shù)創(chuàng)建了不同的交互場景和流程，例如創(chuàng)建了安全施工模擬場景，使施工人員可以在VR 技術(shù)構(gòu)建的虛擬體驗場景下，對電擊等事故進行模擬體驗和應(yīng)急救援，讓相關(guān)人員更加直觀地感受安全施工的重要性，減少安全事故的發(fā)生率。項目設(shè)計完成后，將完整的模型導(dǎo)入到Revit中進行深層次加工檢查，導(dǎo)出施工最終所需要的各種圖紙。設(shè)計施工階段，相關(guān)人員從BIM 模型中提取了大量關(guān)于該商場中庭等公共區(qū)域的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)虛擬施工，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，進行及時的優(yōu)化，保障施工進度和質(zhì)量。在施工復(fù)核中，確保BIM 模型與現(xiàn)場的一致性，并實現(xiàn)預(yù)留預(yù)埋作業(yè)，提升了效率。

5 “BIM+VR”技術(shù)在該項目中的應(yīng)用效果與優(yōu)勢

通過對BIM+VR 技術(shù)組合的應(yīng)用，該商場的中庭及其他公共區(qū)域的裝修裝飾設(shè)計項目獲得了良好的效果，相較于過往的裝修裝飾設(shè)計項目，具備以下幾項優(yōu)勢：

5.1 技術(shù)融合度高，優(yōu)勢互補

在建筑相關(guān)的各類工程項目中，具有兩個普遍存在的問題，一是建筑效果難以預(yù)知，二是項目質(zhì)量難以控制，項目中缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃的情況頻發(fā)，設(shè)計方、施工方、客戶之間，甚至是項目組各專業(yè)之間的溝通效率低，進度、質(zhì)量和成本管控難。BIM+VR 技術(shù)組合的應(yīng)用，有效緩解了這些難題。BIM 技術(shù)能夠高效整合項目中的零散信息，構(gòu)建統(tǒng)一的信息數(shù)據(jù)以支撐項目直觀、全方位的管控，有效提升項目管理質(zhì)量和規(guī)避各類風(fēng)險。而VR 技術(shù)則可以把BIM 模型中建筑空間、內(nèi)部構(gòu)造和材料材質(zhì)等信息進行充分的、多元化的表達，使裝修裝飾設(shè)計項目更具可視性、仿真性和交互性，使設(shè)計、施工和相關(guān)管理人員在更為真實的場景中進行模擬作業(yè)和測試。例如該商場裝修裝飾設(shè)計項目基于數(shù)據(jù)和場景掃描，制作中庭及其他公共區(qū)域的裝飾模擬動畫，可以對細節(jié)進行精確的把控，在提升效率和效果的同時，減少潛在錯誤問題。

5.2 整合多專業(yè)，解決傳統(tǒng)弊端

在傳統(tǒng)的裝修裝飾設(shè)計中，主要采取效果圖來展現(xiàn)成果，導(dǎo)致無法整合全部專業(yè)，尤其是在商場的走廊等狹小、密集的區(qū)域，大量視頻監(jiān)控設(shè)施、導(dǎo)向牌體、廣告牌等對整體的裝修裝飾效果有著巨大的影響。BIM+VR 的技術(shù)組合應(yīng)用，可以整合裝修裝飾項目中的各類專業(yè)，解決了公共區(qū)域場景中的細節(jié)設(shè)計問題，使那些對裝修裝飾效果有影響的設(shè)備、設(shè)施可以進行合理的調(diào)整改善，為顧客創(chuàng)造更好的購物體驗，在一定程度上解決了傳統(tǒng)裝修裝飾設(shè)計的弊端。

5.3 模型統(tǒng)一管理，提升整體效果

該項目通過BIM+VR 的技術(shù)組合，實現(xiàn)了各個專業(yè)模型的統(tǒng)一、鏈接、協(xié)同管理?；赗evit 軟件，在設(shè)計工作開始前，對項目的流程、基點、節(jié)點、建模規(guī)則、標高軸網(wǎng)等進行設(shè)置和把控，各專業(yè)模型在命名、著色、標注等方面有統(tǒng)一的規(guī)則，將各專業(yè)設(shè)計人員所制作的BIM 模型文本，使用模型鏈接的形式實現(xiàn)專業(yè)協(xié)調(diào)，根據(jù)工作全流程，在上一個流程節(jié)點的專業(yè)模型完成后，自動傳遞給下一個流程節(jié)點，最后完成施工封模模型，并用VR 技術(shù)在虛擬現(xiàn)實中完成細節(jié)調(diào)整和整體優(yōu)化，最終完成該商場裝修裝飾設(shè)計的整體模型?？梢钥闯?，這一技術(shù)的應(yīng)用，使該項目更具一體性，在模型層面突破了各專業(yè)無法協(xié)同管理的難題。

5.4 多元化效果展示，提高溝通效率

傳統(tǒng)的裝修設(shè)計施工圖是以二維線條的方式展現(xiàn)，客戶、施工方等參與人員需要通過自身的想象和判斷進行理解，面對復(fù)雜場景，由于細節(jié)多、涉及專業(yè)面廣等問題，傳統(tǒng)圖紙缺乏直觀性，相關(guān)人員很難通過圖紙判斷細節(jié)問題，容易導(dǎo)致判斷錯誤、溝通錯位。在該商場的裝修裝飾項目中，首先運用BIM技術(shù)構(gòu)建了三維模型，真實、細致地展示建筑物內(nèi)各個構(gòu)件之間的連接關(guān)系，并將模型導(dǎo)入UE4，進行VR 效果制作，對室內(nèi)環(huán)境、裝修細節(jié)、人員流動等進行三維、動態(tài)模擬展示，施工方可切換場景對項目整體進行全方位的判斷，客戶方可沉浸式體驗。以此，提升展現(xiàn)效果和溝通效率。

5.5 提升設(shè)計效率，實現(xiàn)成本控制

在傳統(tǒng)的裝修裝飾工程中，由于設(shè)計工作的疏漏、實際情況的變化、各專業(yè)的不協(xié)調(diào)和各參與方的溝通協(xié)同效率差、不可預(yù)見的突發(fā)狀況等問題，導(dǎo)致了常常發(fā)生設(shè)計變更情況，返工情況嚴重，在拖慢項目進度的同時，對成本控制產(chǎn)生較大的影響。該商場的裝修裝飾設(shè)計項目，通過BIM+VR 技術(shù)，提升了各個環(huán)節(jié)的工作效率、溝通效率等，在一定程度上輔助了成本的良好控制。例如，設(shè)計人員通過可視化仿真技術(shù)對所建立的模型進行調(diào)整，通過模型參數(shù)在設(shè)計時開展協(xié)同工作，實時把控項目的進度和成本情況，從而緩解了在設(shè)計時可能出現(xiàn)的專業(yè)不協(xié)調(diào)、溝通效率低等問題。同時，由于VR 技術(shù)提升了在公共區(qū)域布局設(shè)計的精確性，使施工方在作業(yè)時，精準定位各物料位置、標高等，可以減少誤差、返工情況，對公共區(qū)域內(nèi)不同專業(yè)間設(shè)備的碰撞、沖突進行合理的排布和快速的調(diào)整。通過BIM 技術(shù)的設(shè)計概算對成本進行模擬和核算，快速生成財務(wù)報表，降低財務(wù)工作量，提升財務(wù)數(shù)據(jù)的準確性。

6 結(jié)論

本文以某大型綜合性商場的中庭等公共區(qū)域的裝修裝飾設(shè)計項目為案例，對BIM+VR 技術(shù)的應(yīng)用進行了探討，認為BIM技術(shù)與VR 技術(shù)相輔相成，BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)建筑的信息化和數(shù)字化，其模型中完善的建筑細節(jié)可以為VR 技術(shù)提供所需的建模數(shù)據(jù)；VR 技術(shù)能夠彌補BIM 技術(shù)在可視化設(shè)計方面的不足，提升設(shè)計的仿真性、交互性。該項目對于BIM+VR 技術(shù)的應(yīng)用覆蓋整個項目設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，包括虛擬建模與掃描復(fù)核、可視化交互協(xié)同設(shè)計、設(shè)計成果輸出表達，解決了項目中各專業(yè)整合難、復(fù)雜空間設(shè)計細節(jié)差、各流程溝通協(xié)調(diào)效率低、設(shè)計與真實情況不符等問題，在一定程度上輔助實現(xiàn)了工程化預(yù)制、現(xiàn)場裝配式施工等工作，最終提高設(shè)計質(zhì)量，保障項目進度，把控整體成本。