BIM与VR技术在酒店装饰工程中的应用研究

张学辉 王丽洋 杨 菲

(河北科技大学 建筑工程学院,石家庄 050080)

引言

BIM即建筑信息模型，是建设工程的核心技术之一，是建筑设计、施工、交付、运维、管理的统一工作平台，也可以称之为一种项目管理过程。它通过其三维可视化、信息化管理和各阶段协同工作等优势，使其在建筑供应链中的应用越来越重要，在全球范围内得到业界的广泛应用和发展[1-3]。BIM技术可将各专业信息整合于同一个三维模型中，由设计团队、施工单位、设施运营部门、运维团队以及业主等各方人员在平台中进行协同工作，直观地提升效率、节省资源、指导施工、优化结果、促进各专业人员整合。[4-5]

应用BIM技术有利于提高设计建造效率、施工管理水平、机电设计水准、设备安装精度、装配式建筑水平、工程量统计精准度、运维管理水平等，以及有利于建筑全生命周期维护和管理，减少项目误差和遗漏，提高生产力，降低返工率，节约建筑工程成本与工期。

VR虚拟现实是一个重要的仿真技术方向，可以实现创造与虚拟体验于一体，是仿真技术、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。VR技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感交互等方面，除图形技术的视觉感知外，还有听觉、触觉、运动等感知。人的头部转动，眼睛、手势等发出的行为动作，计算机会产生相对应的数据，再分别反馈回用户的五官，从而构成仿真系统[6]。

随着科技的快速成熟与发展，VR不仅受到学术领域的重点关注，在建筑领域也逐渐被青睐，展示出其惊人的发展趋势与优势，在城市仿真中具有不可撼动的地位，尤其在地产装饰的效果展示方面得到飞速发展[7]。它能够将体验者的视觉系统和运动感知系统联系起来，从而展示出更加真实的装饰效果[8]。

随着“互联网+”时代的发展，BIM 与VR技术的交集也越来越多。BIM与VR技术结合可实现真实体验漫游、渲染、测量尺寸、查看材料属性等功能。对于装饰信息集成有很重要的意义，利用VR可视化技术还能够进行实时交互[9]。此外，BIM在装饰工程量统计方面也具有高效的优势，结合VR虚拟现实技术还能够进行施工现场的施工模拟体验[10]。

本文将BIM 与VR技术应用到装饰工程进行研究，通过提出的新型装饰方法，解决现阶段装饰工程存在的问题，有效提升装饰效率，并通过实际工程案例进行探索研究。

1 工程概况

本文将BIM与VR技术应用于某酒店装饰工程项目，该项目坐落于河北省石家庄市，该项目结构形式为钢筋混凝土框架结构，建筑红线面积为2 583.0893m2，建筑物长81.640m，宽31.640m。地上六层(含塔楼)，建筑高度25m。建筑物1至3层为一般客房， 4至5层为高档客房， 6层为观光塔楼。首先以BIM核心建模软件Revit为基础创建该酒店的BIM建筑模型，如图1所示。随后将该BIM模型导入到Fuzor展示平台，并关联VR设备对装饰BIM模型进行深入研究，如图2所示。

图1 酒店BIM建筑模型Fig. 1 Hotel BIM building model

图2 装饰BIM模型关联VR设备Fig. 2 Decorative BIM model associated VR appliance

2 BIM与VR技术在项目中的应用研究

2.1 新型装饰方法的提出

装饰工程是用建筑材料、建筑制品、雕塑、绘画等可进行装饰的艺术品对建筑物室内外进行装潢和修饰的工作总称。随着时代的快速发展与进步，在人民日益增长的物质文化需要的背景下，装饰工程的应用范围越来越广，建筑材料与装饰物品的选取在很大程度上决定着最终的装饰效果以及所需成本，在建筑物的风格与功能上起着至关重要的作用。随着生活水平的不断提升，人们对装饰工程不再局限于满足基本的使用功能，而是越来越注重精神方面的需求[11]。

传统装饰方法中所选物体都是由设计师进行设计选择的，展示给业主的是成果图[12]，业主自由选择放置物品的机会并不多。传统方法中业主只能被动选择设计方案，通过频繁变更设计方案的方式达到业主满意，造成时间、精力、金钱的大量浪费，因此本文基于BIM与VR技术提出一种新型装饰方法，即“装饰自主设计法”。通过BIM与VR技术结合，业主可以根据自身喜好实现自主选择装饰物，从而进行自主设计，在组合出符合自己需求方案的同时，随时对不满意的地方进行修改与调整，业主具有更强的主动性，更加符合“上帝”的角色。该方法有效解决了设计师与业主由于意见不统一而频繁变更设计方案造成时间浪费现象的发生。新型装饰方法的提出有利于改变传统装饰设计中业主被动接受的局面，为装饰行业带来一种新的突破。

2.2 BIM与VR技术在装饰工程中的应用

2.2.1 装饰时效性

传统装饰方法无法使业主了解到全部设计信息[13]，对业主提出的变更无法进行及时修改。在装饰工程中应用BIM与VR技术是一种新的装修理念，可以实现业主身临其境感受装饰效果。通过Revit三维设计平台将BIM与VR技术结合应用于装饰工程，不仅可以实现设计师与业主间的无障碍信息沟通，同时对业主提出的变更可进行实时修改，拓宽业主与设计师的沟通渠道和方法。

BIM与VR技术结合业主可根据需求实时、直观地调取各类装饰构配件、厨卫洁具、家具家电等相关信息，如图3所示为酒店某内墙墙体模型，该墙体装饰为白色粉刷、墙顶部偏移-100mm、底部偏移0mm(以楼层标高为基准)、厚度为280mm以及砌块规格等信息，同时可以根据实际需要在BIM模型中添加任何所需信息，在VR中进行实时更新，这是传统装饰中所不具备的。与传统的装饰方法相比，“装饰自主设计”法展示了装饰工程信息时效性的优点。

图3 墙体属性信息Fig. 3 Wall properties information

2.2.2 装饰交互性

VR技术在建筑物仿真中占有不可或缺的重要地位。装饰装修设计过程中结合VR技术，可以更好地展示建筑物的装饰效果，能够弥补传统图板绘制、沙盘演示、平面效果图等展示方式的不足，以更直观、生动、网络化以及可交互的方式，使业主全方位动态的展示建筑物所处的地理环境、建筑物外观、内部构造及各种附属设施[14-15]。

传统装饰方法无法进行实时交互体验，缺少信息实时沟通的载体，只能滞留在单一效果图中，费时费力，效果不佳。BIM与VR技术结合应用到装饰工程中可有效弥补交互性差的缺点，该方法遵循“一切从业主出发”的理念，实现让业主自主进行选择设计，根据所提需求进行交互，让交互性体现在装饰设计过程中，将是一种全新服务于装饰业主的理念。

BIM与VR技术相结合具备的交互性特点，实现了业主由被动方向主动方的转变，满足了业主的感知需求，实现了身临其境感受装饰功能的效果。BIM与VR技术结合使业主不再过分受约于设计师，业主可自由漫游到任何房间，并对感兴趣的装饰构配件进行交互体验，可实现如图4所示开门走入或开窗瞭望等行为交互。

图4 门位置交互应用Fig. 4 Door position interactive application

2.2.3 装饰全天候性

现如今装饰装修效果不再局限于某一个时间点的展示，因此在设计装饰装修方案时需要从传统文化特征和应对气候变化入手，结合本土固有的建筑形态，提出全天候的设计理念。实现建筑与全天候环境一体化设计，让装饰效果更佳完美[16]。

BIM与VR技术结合可实现一天之内阳光明媚与灯火通明、白天与夜晚不同时刻不同时间段的光照变化以及一年四季不同天气影响下的装饰效果，业主可以自行选择模拟在不同环境影响下的装饰效果，在“自主设计”的同时，可通过全天候性的优势，进行装饰装修方案的比选。

2.2.4 装饰自主选择性

“装饰自主设计法”的设计思路是以业主为中心，设计师只需要根据业主的需求制定出一个设计方案，业主根据BIM模型中提供的多种可更替素材，按照自己的喜好进行材质的调整、颜色的变更、物品的选择、物体的摆放、物体位置的调整等，使业主参与到设计过程中。

图6所示为设计师根据业主需求搭建的基础设计方案，该方案满足了业主的基本要求，通过业主的进一步自主设计选出最适合的装饰方案。

图6 基础设计方案Fig. 6 Basic design scheme

如图7所示为设计师初始壁纸设计，业主根据自身喜好，通过“装饰自主设计法”将墙壁纸进行了重新定义，如图8所示，实现了自主设计壁纸的生动效果，满足业主需求。

图7 初始壁纸设计Fig. 7 Initial wallpaper design

图8 自定义壁纸设计Fig. 8 Custom wallpaper design

业主通过BIM与VR结合的平台，使用“装饰自主设计法”在基础设计方案中自主设计了墙饰条装饰品，效果如图9所示。

图9 墙饰条设计Fig. 9 Wall decoration strip design

业主通过BIM与VR技术结合的平台，使用“装饰自主设计法”在基础设计方案中，自主设计了电视柜周围摆放装饰物，设计后效果如图10所示。

图10 电视柜装饰物设计Fig. 10 Design of TV cabinet decoration

业主通过BIM与VR结合的平台，使用“装饰自主设计法”自主设计了衣柜、桌子、双人床、电视机柜、台灯等装饰品，得到最符合业主满意的装饰方案，如图11所示。“装饰自主设计法”避免了业主与设计师多次的变更方案，减少了设计阶段的时间，提升了装饰效率，是一种装饰新思路。

图11 自主设计成果方案Fig. 11 Autonomous design result scheme

装饰自主设计法在符合规范的前提下，业主可快速更换选择出符合自己喜好的装饰物品，更换物体的速度是即时的，有效减少设计方与业主间沟通不当造成的损失，提升了装饰装修效率。

通过“装饰自主设计法”业主可自主参与装饰设计，自主选择装饰物品，自主查看装饰效果，改变了以往传统装饰工程中业主被动的局面，减少了繁杂的设计变更，极大地提升了装饰装修效率。

3 “装饰自主设计法”创新与优势

本文基于BIM与VR技术提出的“装饰自主设计法”，其创新源于Revit不同族组合形成不同的设计方案。由于族的结合无固定形式，组合方式多种多样，每种组合方式带来的装饰效果也不同，因此本文只对族库进行展示，如图12所示。Revit族库数据是基础数据，族库数据不完备的方案效果较差，因此对族库数据的完备性提出更高要求，现今族库数据系统很庞大并可对族库进行不断积累，将涉及到的族加入族库，应用到以后的项目中。

图12 家具族库展示Fig. 12 Furniture family library display

“装饰自主设计法”与传统方法相比优势如下：业主可通过VR平台进行自主更换方案中不喜欢的材质，如壁纸颜色、花纹，业主可自主选择变更，直至满意； 业主可按照自己的喜好进行房间布局，如沙发位置、灯具位置、移动桌椅、旋转家具角度等，配制出完美的家居效果； 根据虚拟的真实性选择出最优的家具样式和规格，业主根据平台中的家具库进行自主装饰设计，提前感受到新家的装饰效果。通过项目应用分析表明，“装饰自主设计法”可以提升设计师与业主间的满意度与契合度。

4 结论

BIM与VR技术应用在装饰工程中，实现了整个装饰工程的内涵提升与设计优化，提高了设计效率与业主满意度； 实现了装饰工程中的信息时效性、全天候性、交互性等功能； “装饰自主设计法”的提出实现了业主由被动选择变为主动设计的理念，使业主更具主动性，更加符合业主需求，业主不再局限于传统的平面效果图，通过VR技术的应用使业主身临其境地感受到装饰效果，使装饰工程更契合智能时代的需求。

尽管BIM与VR技术应用在装饰工程中的潜力巨大，但由于两种技术在装饰工程实际应用中仍停留在初级阶段，相应二次开发软件、智能化产品尚不完善，与物联网技术的融合还没有进入到市场应用阶段，业主接受信息技术下的装修思想仍需引导改变。可见建筑信息技术在装饰工程的全面应用仍有很多方面需要研究探索。