BIM虚拟样板+VR在基础设施工程中的应用

文/中建一局集团第二建筑有限公司 田 野 牛小犇 李佩佩 张 桥 郭耀龙

1 样板概述

样板的意义在于展示工程中节点的质量把控关键点、质量把控要素、施工注意事项等，并结合工程重要节点的施工工艺进行技术交底，使接受展示的人员可清楚了解该节点的质量要求、施工工艺及注意事项等内容。

2 虚拟样板

随着BIM应用的深入，虚拟样板+VR技术被发掘。利用BIM三维可视化特点，结合VR技术切实展现施工特殊过程、关键工序施工要点、施工质量、施工安全要求等内容，形成更易于展示和推广的虚拟样板。

3 样板应用现况

样板分为结构信息展示样板、特殊工法虚拟样板及实体样板3类。在基础设施项目中，大多以实体样板为主，通常需结合实际施工内容及展示区大小制作样板，包括路基路面标准横断面、墩柱样板、钢筋加工及连接样板、雨污水检查井及相关特殊构造节点等。在实体样板准备过程中将遇到诸多问题，如样板展示区场地受限、造价高、制作团队不专业等问题。虚拟样板可规避实体样板的大部分问题，成为其替代品，但其在项目上的应用远不及实体样板普及。

4 实体与虚拟样板应用对比

根据经济、功能等主要影响因素，对实体样板与虚拟样板进行综合对比，具体内容如表1所示。

5 虚拟样板+VR制作

近年来，虚拟样板制作标准、所含信息内容、虚拟样板+VR制作流程及成果展示方面得到优化，在基础设施领域获得更广泛应用。

5.1 虚拟样板制作标准及信息内容

虚拟样板的仿真性及应用性建立在模型精准、信息完整的基础上，因此需对模型及注入信息进行规定。

1）模型制作标准 在制作模型时，完全按照设计尺寸进行建模，需还原其结构层次、材质、钢筋、安全防护措施等。

2）样板信息内容 样板信息内容是虚拟样板的核心内容，应包含工艺样板中的质量标准、对应图纸内容、检验资料及施工注意事项等。通过信息录入，增强样板的针对性及应用性，必要时还可在VR中插入动画展示施工重点工序。

5.2 制作流程

完整的工艺虚拟样板分为建立模型、渲染出图、VR+二维码制作、成果导出4个阶段，每个阶段都有不同的操作流程，最终达到一致效果。本文以Revit和3Dmax为出发点介绍整体流程。总体流程如图1所示。

5.2.1 模型建立

在模型建立阶段，使用Revit及3Dmax等软件均可完成，在软件同版本前提下，Revit可以以.rvt格式单向导入3Dmax进行后续渲染操作。在基础设施项目中，模型多以层次结构、1/2剖面、3/4剖面及透视作为主要表达方式，如路面结构层（层次结构）、雨污水检查井（3/4剖面）、桥墩施工（半侧透视），表达方式的选取决定最终样板完成后展示的清晰程度（见图2）。主体模型完成后，还需考虑其余非主体部分布设，其中包括基坑安全防护措施、排水措施等内容。

图1 虚拟样板+VR制作总体流程

表1 实体与虚拟样板对比

图2 雨水检查井3/4剖面模型

5.2.2 渲染出图

1）渲染 在模型阶段结束后进入渲染阶段，本文以Lumion及Vary渲染器为例（见图3）。基于完成的建模，需对每个图元给予仿真材质以更好地表达实际施工情况，通常材质采用仿真贴图的方式进行赋予，贴图可从现场取样达到材质的真实性。如表2所示，以桥墩的固结为例进行阐述。按此流程完成其余各图元的材质赋予，Lumion软件同理。最终达到整体模型尺寸、材质等与实际保持一致。

2）出图 由于后期需要虚拟样板与VR展示结合，所以出图采用全景图配合后期制作。不同渲染软件出图方式不同，以Lumion、Vary为例进行介绍。①Lumion 在Lumion中找好合适角度，通过软件VR全景照片输出功能，设置指定参数，导出VR全景照片；②Vary Vary作为搭载在3Dmax上的渲染器，遵循3Dmax基本操作原则，设置摄像机位置，按2：1固定比例设定图宽高比例，提高分辨率，将相机类型改为球形，勾选覆盖FOV，设定为360°，便可出360°全景图，FOV可根据需要调整（见图4）。

5.2.3 信息注入+VR

信息注入作为制作虚拟样板的核心原则，在720云平台上完成。发布完成全景图，进入编辑页面，针对展示部分、特殊施工节点等进行相关信息汇入，必要时添加照片、视频热点，通过插入图片、视频展示重难点、特殊工艺等内容。在添加场景栏可添加多张全景图，以不同角度展现交底、质量把控要点等内容。保存场景记录二维码形成完整虚拟样板+VR制作。

图3 样板制作流程

表2 桥墩渲染流程

图4 全景成图

5.2.4 内容展示制作

成品可用于现场摆放交底及样板区展示，在成品展示方面采用更直观的视频剪辑达到最终效果。根据各样板重点质量、检验、注意事项等内容进行录屏记录，采用视频剪辑软件将各样板视屏展示拼接，并在对应的视频片段上附加该样板二维码以及语音介绍，达到最终展示效果。

6 结语

BIM技术的不断发展使虚拟样板+VR技术逐渐成熟，经过综合对比与分析发现，该技术可解决基础设施项目实体样板受场地制约、造价高、展示信息缺乏等问题，且借助二维码发挥便捷性，随时随地进行清晰交底，最大限度发挥样板的实际价值，从而达到工程重要节点施工工艺做法展示、统一质量标准、提高项目工程质量的最终目的。