基于Fuzor BIMVR在地铁项目的应用探究

2019-08-26李健强刘振奎王张军

智能建筑与智慧城市 2019年8期

李健强，刘振奎，王张军

（兰州交通大学土木工程学院）

【Abstrac】 The advantages of BIM and VR make BIM + VR technology develop rapidly in the field of building cooperation. The value it brings is also applicable to subway projects, but it is in the initial stage of application of subway projects. This article studies the application of Fuzor software in the field of construction virtual reality technology, and organizes the exploration of BIM in the field of rail transit.Finally, based on the Fuzor platform, the application of BIMVR in subway projects is explored.

1 BIM+VR的技术内涵

BIM——建筑信息模型（Building Information Modeling），是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性，可出图性，一体化性，参数化性和信息完备性八大特点。

BIM一般可以从两个角度来理解。一个方面来看BIM可以视为是一种信息载体，主要含有建设工程实体、机械设备以及进度计划等数据信息，并且各构件的各种属性。BIM信息模型包括各专业、各工种的信息。另一个方面来看BIM可以视为建立建筑信息模型的行动，包含信息的采集、分析和共享等。各个参与方在相应权限范围内可以输入工作相关信息数据并且能从中输出得到所需数据，从而为设计和施工提供便利，提高安全管理效率。BIM的定义原本是Autodesk公司内员工使用的专业词，而于2002年广泛宣传得其名称。美国建筑科学研究院对BIM的定义是借助于高科技的计算机集成方式用于表现工程构件的功效性质、物理特性和建设工程各个阶段的管理信息，为工程参与方建立综合数据库，在工程运营阶段为工程实体使用与维修提供帮助。BIM发挥作用的基础是工程参与方在工程不同阶段输入、修改、提取和共享BIM建筑信息模型的数据信息。国内普遍认同BIM定义是BIM以3D建模技术为核心，集成了建设工程实施中各种管理信息的建筑信息模型集，BIM是对建设工程实体功能属性的数字化呈现。

VR——虚拟现实（Virtual Reality），虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术、等多种技术的集合。是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

BIM+VR——建筑信息模型与虚拟现实技术相互协作，使用者可以对已通过建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础建筑的三维模型进行观察、操控。让建筑信息模型在三维中的建立和修改变成现实。

2 Fuzor软件的认识

Fuzor是一款将BIMVR技术与4D施工模拟技术深度结合的综合性平台级软件，它能够让BIM模型转化成带数据的生动BIMVR场景，让所有项目参与方都能在这个场景中进行深度的信息互动。

3 基于Fuzor平台，地铁BIMVR的应用流程

首先，操作者在Revit软件中创建地铁BIM三维模型，接下来在Revit软件中将地铁BIM三维模型同步到Fuzor软件，经过Fuzor软件的渲染之后，操作者就可以进行VR漫游。若再次利用Fuzor软件将地铁模型转化为移动端格式的文件，操作者还能在装有Fuzor软件（移动端app）的手机或者平板直接配合VR眼镜进行三维漫游。

4 基于Fuzor平台，BIMVR在地铁项目的探究

4.1 移动端支持

Fuzor支持多种VR外接设备，不但如此Fuzor有强大的移动端支持，拥有自己的移动端App，可以让大于5G的地铁BIM模型在移动设备里流畅展示。操作者可以在移动端设备里自由浏览、批注、测量、查看地铁BIM模型参数，查看4D施工模拟进度，并且可以通过app使用任何VR眼镜进行3D漫游。

4.2 导入GIS数据以模拟和分析项目的周边环境

GIS——地理信息系统（Geographic Information System或Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

在Fuzor中，可以通过添加地铁场地信息来完善设计。添加了GIS数据后，结合地形、建筑物、水文情况等，就可以发现项目周围环境对项目的影响，从而及时调整设计。

再借助VR模型再结合使用日光分析、天气模拟与GIS数据，有助于更好的了解地铁项目与周围环境间的相互影响。

4.3 双向实时同步+VR设计

Fuzor的LiveLink是Fuzor和Revit、ArchiCAD之间建立一座沟通的桥梁，此功能使Fuzor和Revit两个软件可以双向实时同步两者的变化，Fuzor和Revit任何一个软件中项目的任何修改，都会同步到另一个软件中，再也无需为了得到一个良好的可视化效果而在几个软件中导来导去。

这种双向实时同步功能，也实现了设计者可以通过VR设备对地铁项目内装修进行身临其境般的3D设计、装修、渲染等，同时Revit模型进行同步更新。操作者还可以通过VR设备创建地铁项目内的风管和管道以及其他构件，然后移动至合适的位置，这节省了软件中建模的时间。并且在创建者模式下，操作者可以自由导航，在任意位置创建模型，不需要在多个文件或者楼层间切换（见图 1）。

4.4 强大的渲染功能

Fuzor软件与Revit通用材质库，Revit所做的任何细节都可以体现在Fuzor里，再加上Fuzor软件自带材质库，这为模型的真实性奠定了良好的基础。Fuzor拥有强大的渲染功能，让操作者建立的模型更加真实，让FuzorVR体验者真正的感受所见即所得（见图2）。

4.5 4D虚拟建造观察

Fuzor能够通过简单高效的进度模拟方式来为工作人员创建丰富的4D进度管理场景，可以基于Fuzor平台来完成各种工程类型的施工模拟项目。工作人员也可以通过VR设备进行地铁项目虚拟建造现场观察。

图1 地铁revit与Fuzor模型对比

图2 地铁站模型在Fuzor软件内的渲染图

图3 碰撞检查在Fuzor软件内三维显示

4.6 云端VR协同

云服务器(Elastic Compute Service,ECS)是一种简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务。其管理方式比物理服务器更简单高效。用户无需提前购买硬件，即可迅速创建或释放任意多台云服务器。

Fuzor支持基于云端服务器的多人协同工作，无论在局域网内部还是互联网，地铁项目参与各方都可以通过Fuzor搭建的私有云服务器来进行问题追踪，3D实时协同交流。

Fuzor的实时点对点协作允许多个项目参与方同时在一个项目中进行VR漫游及讨论问题聚在一起，通过Fuzor审查正在进行的项目，解决相关问题，并讨论新项目。

4.7 交互式冲突管理

发生冲突，这是任何工程中一个不可避免的问题，地铁项目也是如此，Fuzor的交互冲突分析让您检测是否有构件冲突，Fuzor可以将不同格式的多个文件整合在一起，并检查这些文件之间的冲突问题，还可以创建HTML和PDF报告。并且通过VR可以观察这些冲突在3D中的具体位置（见图3）。

4.8 沉浸式安全交底和事故体验

利用Fuzor自主研究的简单的手机APP，结合简单的VR眼镜后，仿佛身临其境，整个地铁工程形象逼真地展示在眼前，似乎触手可及。体验者手持手柄进行操作，可以在虚拟的地铁项目驻地、施工现场随意“进出”或“攀爬”，可以清晰明了地查看工程结构的每一个部件、也可以全方位掌握施工过程中的工艺工法等。不仅如此，这项技术也使得安全交底和工人们的事故体验变为现实。