BIM+VR技术在交通智慧照明工程中的全过程管理

王振坤，赵伦俊，李俊豪，熊鹏程

(黑龙江科技大学，黑龙江 哈尔滨 150020)

1 BIM+VR技术在交通智慧照明工程设计施工中的应用

虚拟现实技术(VR)旨在营造出一种和现实十分相似的、立体的虚拟世界，其在军事、医学、建筑工程等领域所发挥的作用日益提升。使用VR技术完成工程建模、仿真工作能大幅度降低工作量，同时能够采集系统信息、提高决策正确性，极大地提高施工效率。BIM技术与VR技术集成运用，使交通智慧照明工程建设管理人员和建设人员能够顺畅沟通和交流，为管理人员决策提供更多信息，避免信息不足导致的决策失误，提升城市道路、隧道等交通照明工程现场管理效率。虚拟现实关键技术的研究应用，是通过对该工程前期规划、设计，后期施工、运维等项目全生命周期内进行虚拟现实场景搭建，通过脚本模块的开发实现工程参与者各方充分利用虚拟现实平台，从而达到与工程本身的实时交互性。

BIM技术贯彻于整个城市道路智慧照明项目全生命周期中，其可视化、数据化、协调化、模拟性、优化性等特点决定了BIM技术必将成为交通行业信息技术的核心所在。将工程信息化、将沟通便捷化、将决策科学化，使项目自身的发展发生根本性变革，能够有效减少人、材、机的消耗，在提升道路智慧照明工程效率、工程质量、经济效益方面带来重大突破性进展，在对整个项目的设计、施工、运营进行宏观把控的同时，能够更加精细化、精确化、精准化，可利用软件协同效果进行各项模拟、碰撞检查、方案优化，实现科学化管控、集约化管理。

由于BIM所呈现的城市交通智慧照明三维渲染图只能通过固定路径或视角进行展示，无法使设计方和施工方对工程进行精准把控，极大地制约了设计者理念的表达，甚至会导致最终效果与预想不符。同时，项目设计主要以专业设计师为主，在此基础上由施工单位组织修建，因此导致使用者在项目设计中的参与度较低，所能获取的项目信息也十分有限，极有可能出现设计理念与使用体验相背离的情况，造成资源浪费的同时难以达到理想效果。BIM+VR技术的使用将从根本上解决这个问题，以人机互动为基础，以BIM模型为依托，兼具可视化与信息属性的特点，使设计者与使用者达到一定程度的技术沟通和体验沟通，更重要的在于利用BIM+VR技术，可有效直观地从多方面、多角度提前计算城市道路照明、隧道照明能耗，针对业主体验感进行能源分配，利用BIM平台进行可视化推算和演示，最大程度上将供给能源进行合理利用，以此达到节省能耗，绿色环保可持续发展的特点。

基于BIM+VR技术的交通智慧照明工程全过程管理借助大数据、云平台、气象模拟、地理信息等高新技术，将交通照明与绿色城市、可持续发展计划相结合，利用BIM技术的三维建模功能将模型作为基础，利用虚拟现实交互功能实现交通智慧云平台的搭建，以此为根本，对城市道路、高速公路、桥涵工程等交通工程照明进行集约化管控。同时，利用该平台进行设计施工期间的工程管理，沟通设计方、施工方、业主方等各方技术理念，实现多方一体化进程发展，5G/4G网络的应用是系统的核心所在，其高效性、迅捷性为项目实施期间、运营期间提供信息监控，该系统配备地理信息系统、空间系统感知技术，对施工期、使用期进行环保检测、气象监测，使用虚拟现实技术进行模拟，提早预防，减少由于环境问题、气候问题对交通照明系统产生损坏可能性，该管理平台的合理化应用，将为目前交通智慧照明现状提供崭新思路。

2 交通智慧照明工程全过程管理在微环境中的模拟

目前城市道路照明系统面临着能耗大、技术指标低、经济适用性和安全性较差的问题，实现城市道路智慧照明，减少能源消耗已刻不容缓。将BIM技术与VR技术全面结合，通过AI技术进行图像解析，将日常生活中真实的光照、降水、气温等条件进行逐一模拟，通过大量信息的多专业协同处理，更直观、更简便地了解该路段气候环境等情况，利用漫游进行虚拟化演示，对整个地区日照条件、采光效果、空气流动、城市规划可视度分析、噪音分析等进行精准把控，配合光照吸收转换装置进行能源再利用，在保障地区照明需求的同时尽可能地实现光能转换，减少能耗。同时，利用BIM技术在交通运用中的仿真效果，模拟将道路行车光照、道路路面光照进行合理利用，避免由于天然光源不足或由于天气原因造成的城市局部照明供应不足。数字化城市、低碳环保型城市、资源节约型城市的建设需要以现代信息技术作为支撑，通过大量数字信息的共享、多专业多产业协同，建立起精细化、信息化、人性化城市交通新模式，交通智慧照明工程全过程管理在微环境中的模拟将在新型城市交通建设中起到主导作用。

随着城市立交的高度密集化和复杂化，城市道路之间的联通性逐步加强，交通能耗已不仅仅是简单的局部消耗。利用微环境中对交通智慧照明工程的模拟，将BIM技术、VR技术、AI人工智能、大数据等进行融合，确定合理的系统布局模式，在道路、集散场地、地下通道等进行精确布局以实现精准化管理。同时，一座城市在交通视觉景观方面的控制是塑造合理城市规划设计的核心内容之一，利用BIM+VR技术进行可视化分析可以将城市视觉景观的感官认知转化为可量化的指标。该方式的实行是城市交通规划设计中科学化、直观化的决策辅助技术手段之一，可视性分析的结果也将作为对城市形态和空间布局结构进行控制和调整的重要依据，将成为未来城市发展、增强虚拟环境真实体验感、虚拟世界与现实世界进行实时交互的重中之重。

3 交通智慧照明工程在虚拟现实中感知交互体验综合分析

交通照明行业在发展过程中出现了诸多问题，其中最为严重的也是一直存在的两个技术难点：交通照明效果未知和工程质量控制困难。交通照明效果的无法预测导致设计方无法完全把控施工状况，而施工方也难以全面理解设计意图。因此在设计方与施工方之间难免出现沟通不便，难以进行的情况，从而导致工作效率低下、设计意图落实困难，大大提高施工成本。BIM+VR技术的出现使交通照明行业在虚拟建筑感知的交互体验上实现了质的飞跃，极大地加强了对交通照明设计、施工、运营全方面的周期预测，在BIM技术的基础上融入VR技术，全面提高了交通建筑模型的可视性、具象性和交互性。

交通智慧照明虚拟仿真模型旨在通过计算机软件来模拟城市道路、通道涵、隧道、城市立交等交通情况、环境状况、流量状况，以此来确定各个交通照明要素之间所存在的关系。普通的仿真技术只能实现对交通涉及表象的仿真，大体是在宏观层次进行分析，无法进行更深一步的模拟，所呈现的结果大都不尽人意。基于BIM+VR技术的微观环境模拟感知交互体验能够完整地诠释交通环境中的各个细节，其中包括交通流特性与交通环境之间的相互关系、交通控制系统与驾驶车辆状态行为之间的关系。同时，在感知体验交互过程中可确定人为因素对于交通的影响，最大限度地模拟实物，进行交通安全仿真、路段仿真、路网仿真、隧道山体等的仿真，利用场景构建，从根本上解决由于未知对交通照明建设带来的影响。

BIM+VR技术的应用在交通智慧照明中的交互式体验可提高模拟的真实性。BIM技术可以在宏观上把控施工进度、管理、信息传递、模型建立、碰撞检查等各个方面，但BIM技术存在部分缺陷，其3D模型只能看到一定范围、一定角度的视界，容易被现实情况限制全方位观察事物的能力。VR技术的出现，使人们能够充分利用虚拟现实技术，使人仿佛置身其中，比传统方式更容易让人有细致化、真实性的感受。同时，利用VR技术可以更好地判断交通照明模拟过程中存在的各种问题，用更直观的方式发现并修正，便于对交通智慧照明系统进行指导、设计、施工、检测等。

BIM+VR技术在交通智慧照明行业的交互式体验全面提高了建设项目的质量和效率。利用BIM技术建立虚拟模型，使项目施工更加信息化、集约化，便于整个项目的管理和问题的处理，将BIM技术和VR技术结合，在实际施工之前可以进行模拟展示，提前发现施工过程中将会面临的各项问题，进行及早的解决。同时，利用碰撞检查可以有效避免施工过程中一些重大问题的出现，有效减少施工时间和成本，在保证施工质量的同时提高施工效率，从根本上减少施工隐患，为设计单位、施工单位提供极大便利。

BIM+VR技术在交通智慧照明行业的交互式体验能够有效提高模拟工作中的管理联动性。在实际的施工过程中往往会有多个施工方案进行比选，以最优的施工方案进行施工，多种方案作为协同，从而保证施工的工期、消耗保持在正常水平，但由于信息传递过程中出现的纰漏或管理层短期内无法身临其境往往会导致问题无法解决而出现窝工、返工状况，一定程度上制约了施工过程的有序进行。利用BIM+VR技术建立的3D模型可有效地解决这一问题，利用该技术在时间场景下模拟各个施工方案在不同阶段出现的各种状态，可以更直观便捷地进行方案对比，从而对施工方案进行实时交互，不断筛选现有施工方案，最终选择最具有代表性的方案进行施工。同时，利用该技术可任意切换对比，对选择的施工方案进行再次优化，使其成为施工过程中的最优路径，减少因停工、返工带来的工期延误和经济损失，模拟工作中的可交互性也使施工过程中文件、信息的交流更加快捷，有利于及时解决施工问题。

现如今，BIM技术已全面渗透到交通行业的各个领域，该技术的广泛应用成为交通行业的一次历史性变革，全面改变了传统的施工方法，使交通行业迈入了崭新的时代，VR技术的诞生使人们的思维模式进行一定转变，带来不一样的感知交互体验，BIM技术与VR技术的成功结合将不断相互增强各领域间的技术感知交互体验，实现“1+1>2”的技术效果。该技术可以在智慧照明项目设计前期的各项方案评审、项目招投标中提前规避各种风险；在项目进行过程中进行三维方案模拟，可以使各项安全风险降至最低，从根本上减少施工过程中可能发生的各种事故，全面提高项目管理水平。同时，BIM+VR技术的不断完善，将会在智慧照明项目的规划阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段带来一次显著变化，以信息技术为主导，以5G为先锋，超越裸眼3D，推动交通智慧照明行业创造无限可能。

4 基于BIM+VR技术的交通智慧照明工程全过程管理在城市规划当中的发展

随着社会经济的不断发展，创建智慧城市、绿色城市已成为当下城市规划发展的主题，以智慧照明工程为核心的前沿技术相继出现，城市交通智慧照明时代已经到来。

城市交通智慧照明建设需要在原有建设基础上引进以信息技术为核心的各项高新科技，其中包括互联网技术、大数据技术、编码识别技术、地理信息技术、BIM技术、虚拟现实技术、定位技术等，以此建立以城市道路、立交等交通照明为核心的智慧照明系统全资产、全过程、全生命周期的管理模式，进一步实现对城市照明的监控管理、资产管理、运维管理等一体化管理模式，适应综合智慧城市、绿色城市、低碳化城市发展需求，以实际需求为出发点，打造资源节约型、环境友好型、促进发展型新城市，创建以地理信息模型、建筑模型、空间模型为基础，虚拟现实技术为辅助的一体化、规范化、标准化数字资源信息整合平台，从而推动由传统管理向智能AI管理的转变，由原本的被动服务转换为主动服务，从根本上解决交通照明能耗大、安全性能差的特点，确保城市交通照明绿色、低碳、环保运行。

智慧城市交通照明的根本要素在于地理信息技术的平面扩展功能，通过GIS+BIM+VR全面实现地理形态、交通照明能耗、光能吸收利用状况的可视化管理，利用虚拟模拟实现对各个立交、街道、城市道路状态信息的精准把控，从而使管理更加科学化、协调化。同时，智慧城市要求对城市的生产方式、生活方式、交换方式、公共服务、政府决策、市政管理和社会民生等七个方面进行深远变革，全面提高城市规划、管理和运行的效率和水平，城市交通智慧照明工程作为建设智慧城市的重中之重，应当全面采用“创新、协调、绿色、开放、共享”新理念，全面结合信息强国、数字中国的战略部署，全面推动新型智慧城市建设，同时为造就城市发展提供更多可能性和发展性，最终为推动社会经济快速发展提供助力。

5 结 语

基于BIM+VR技术的交通智慧照明全过程是在共享经济背景下，将高新技术与传统技术联合创新的结晶，该项技术以各处交通与照明之间的虚拟模拟为基础，以智慧城市为核心，以人与人活动空间体验为根本，以自然发展态势为趋势，利用目前国内前沿技术达成人与自然之间永久性和谐相处的长远目标。

目前，随着BIM技术的高新产业不断兴起，BIM技术已经融入交通行业的各个领域并发挥着重大作用，其可视化、协调化、集约化、模拟性的特点受到业界一致肯定，以BIM技术为基础建立的各项科研平台相继推出，使交通行业发展迎来一次全面革新。虚拟现实技术的快速成熟打造出全新技术体验，其沉浸感、交互性、想象性为用户提供多信息、多角度、多方面的仿真模拟。近年来，虚拟现实技术在社会生活各个领域的应用日益广泛，通过感性认识和理性认识将人与事物之间达成由被动向主动的转换，深化概念理解并产生认知上的新意和构想。BIM+VR，这两项前沿技术的深度结合必将增强各有关领域间的技术融合，未来BIM与VR技术的进一步融合将给予交通智慧照明领域一场虚实交互、全方位各层次的全新感知体验。利用BIM+VR技术整合各项交通信息资源，能够有效减少信息纰漏，提高道路工程建设管理效率与施工质量，促进交通智慧照明行业信息化与工业化发展。该项技术的采用必将全面推进城市智慧交通建设，为未来城市交通建设发展提供极大助力。