浅谈BIM+VR技术在建筑保护中的应用

何武林

摘要：目前建筑信息模型（BIM）技术和虚拟现实（VR）技术都得到了越来越多的应用，已逐渐转化成为建筑行业内各种任务的技术支持。本文在建筑数据化工具BIM系统、建筑保护和景观建筑这三个学科背景下，探索了虚拟现实和建筑信息模型的其他用途，即BIM+VR技术在建筑保护中的应用。通过数据输入、模型建立、环境渲染、虚拟成像的过程，轻松复原建筑样貌，再根据模型来对建筑进行修复，从而达到对建筑保护的作用。

Abstract： At present， building information modeling （BIM） technology and virtual reality （VR） technology have been applied more and more， and have gradually been transformed into technical support for various tasks in the construction industry. This paper explores the other uses of virtual reality and building information models， namely the application of BIM+VR technology in building protection， in the context of three disciplines： building data tool BIM system， building protection and landscape architecture. Through the process of data input， model establishment， environment rendering， and virtual imaging， it is easy to restore the appearance of the building， and then repair the building according to the model， so as to achieve the role of building protection.

關键词：建筑信息模型;虚拟现实;建筑保护

1  研究背景

1.1 事件背景

2019年4月，法国著名的巴黎圣母院失火，大火导致巴黎圣母院的塔尖和整个屋顶的塌陷，世界著名的玫瑰花窗被烧毁。同年11月，法国邀请中国专家前往，就巴黎圣母院修复工作签署了合作文件，开展对巴黎圣母院的修复工作。中国古建筑修复的理念是恢复原状，中国专家参与巴黎圣母院的修复，对修复工作提供有价值的理念和帮助。

1.2 建筑保护现状

每个年度或多或少都有建筑物因各种原因消失在人们眼前，针对这些建筑物消失的原因，本文通过查阅大量资料后总结出以下三点：

1.2.1 人为损坏

许多建筑物，不管是普通的住宅还是一些著名的结构，目前或多或少都在被一些人为因素影响，造成建筑物的部分构建损伤或者改变从而使建筑物的寿命减短。

1.2.2 自然损坏

一些自然因素的影响，例如化学风化，构建受到酸碱盐的侵蚀使构建材质发生化学变化改变了一些结构特性，生物腐蚀建筑结构受到一些微生物侵蚀使构建发生改变。物理损害，即发生一些自然灾害使得建筑物的结构承重发生改变，或者直接坍塌。

1.2.3 没有完整的保护体系

由于一些著名的建筑物修建时间较早，在工艺和材料上能很难在将其修复复原，缺少对建筑保护的一套完整体系。

国外优秀文化建筑的逝去令人惋惜，而国内同样如此。国内的建筑保护缺少一个完整可行的体系，而古建筑保护更是还在争论“保存现状”和“恢复原状”的问题，建筑物一旦损毁将难以修复或无法修复，至今还未有一项技术能够在建筑还原中提供主要的技术帮助，由此可见建筑保护现状不是很乐观，需要新技术出现。

2  BIM技术和VR技术的概述

2.1 BIM技术

建筑信息模型（BIM）是通过将建筑各个周期的信息载入模型中以供人员使用的一种技术。广泛运用在建筑设计、施工、装配式建筑等方面，目的在于降低成本、缩短工期、模拟规避建设过程中存在的一些风险问题。BIM在我国建筑领域的应用逐步兴起，也引起了政府的重视，由中国建筑科学研究院会同有关单位编制的国家标准《建筑信息模型应用统一标准》也自2017年7月1日起开始实施。

有数据显示，现今BIM技术的应用市场广阔，BIM技术的价值被更多的企业认可，详细情况请见图1。

2.2 VR技术

VR是Virtual Reality的缩写，即虚拟现实，是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术。VR因其强大的虚拟效果，被广泛运用在娱乐、影视方面，已是当代潮流趋势。

2.3 BIM技术和VR技术的关系

BIM与VR相辅相成，BIM拥有快速建模，3D成形能力，而VR能够将模型展现出来。它们需要用彼此优势来填补劣势，相辅相成。在当今这个VR元年，将科幻的VR技术融入到工程的BIM技术中，绝对不失为一个良好的创效方式。

3  BIM+VR技术的运作方式

BIM和VR技术在建筑保护中的运作模式，主要分为以下四个过程：

3.1 三维建模

如果要进行建筑物的保护得需要利用软件将其先给还原出来。还原建筑得需要保存建筑物的结构尺寸、建筑用材、内部装饰、和整体外观，再利用BIM建模手段，对其进行建筑整体建模。然后将内部的装饰和细小结构给展现出来就得到了一个完整的三维立体模型。

3.2 上传模型

在建立好三维立体模型后，利用相关互联网设备将其上传到对应的VR数据模型库，再将其进行分类保存，便于下次检索。

3.3 VR虚拟实现

根据VR技术的相关特性，使用者只需要佩戴相应的VR设备，就能看到对应的三维立体图形，其视角能跟随使用者转动而转动。当然看到的效果和感受也跟设备有很大关系，就拿最简单的VR眼镜来说，其仅仅只能在视觉上看到物体体验感较差，良好的VR设备不仅能看见物体还能有声音的互动，更栩栩如生。

3.4 实现建筑还原

前二者的目的都在于将真实的建筑物体给虚拟化，用于保存到互联网站、数据库等数据存储设备，区别于传统的建筑保存。而后者最主要的就是實现建筑的还原和展示，通过虚拟展示一方面宣扬建筑文化，另一方面复原建筑，达到修复和保护的目的。

4  技术前景

4.1 技术前景

BIM和VR技术现都广泛应用于建筑市场上，但是两者结合目前在市场上存在很少，许多都是概念设想市场空间巨大，有较好的发展前景。

4.2 建筑保护前景

建筑保护每年各个国家在对于建筑保护这一块花费的资金不算少数，但还是会有损耗，况且建筑保护的体系不够完善各国对待的态度也不一样市场空间巨大，基于BIM技术和VR技术提出全新的建筑保护概念以来实现建筑物“永久”保存和无损耗的目的。

5  结语

BIM技术在建筑领域突飞猛进，不断改进和完善传统工艺，使其在建筑领域更加电子化、信息化。VR技术是现代社会的科技产物，以3D技术的视觉体验，告别传统的二维视图。本文以法国巴黎圣母院的修复为例，提出了BIM和VR技术相结合将建筑物按比例复制还原。许多文化建筑都需要进行保护，但是如何保护一直是个问题，而BIM+VR技术的可行性研究将发起保护建筑的新方式。

作为社会输送人才的重要基地，高校对新技术的研究和教学理应有足够的前瞻性。目前，BIM和VR技术都还需完善改进，BIM的建筑设计还是VR的虚拟现实技术都需要不断整合，共同进步。BIM和VR技术相结合，不仅仅能在建筑项目中减少时间、节约资源，更能有效的保护建筑物，将建筑文化留存百世。

参考文献：

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[3]Davide Simeonea， Stefano Cursia， Marta Aciernob. BIM semantic-enrichment for built heritage representation[J]. Automation in Construction ， 2019：122-137.