基于市政工程信息模型的虚拟现实技术在成本估算中的应用研究

摘要：在市政工程项目中，前期成本估算的准确性是十分重要的，为了更准确地估算市政工程的前期成本，以基于BIM的虚拟现实技术作为初步的解决方案，基于BIM的虚拟现实技术（VirtualReality，VR）使工程估价能够在利益相关者随时执行修改时自动更新，允许在整个项目中进行快速和高度准确的设计调整，采用技术验收模型来确定虚拟现实技术的验收水平，研究表明：可以提高成本估算的效率和准确性。

关键词：成本估算市政工程信息建模虚拟现实技术验收模型

中图分类号：TU17

ApplicationResearchofVirtualRealityTechnologyinCostEstimationBasedonMunicipalEngineeringInformationModel

DONGXinhong

GansuTianzhuConstructionEngineeringCo.，Ltd.，Lanzhou，GansuProvince，730030China

Abstract：Inmunicipalengineeringprojects，theaccuracyofpreliminarycostestimationisveryimportant.Inordertomoreaccuratelyestimatepreliminarycostofmunicipalengineering，thispapertakesBIM-basedVirtualReality（VR）technologyasthepreliminarysolution.VRtechnologybasedonBIMenablesengineeringestimatestobeautomaticallyupdatedasstakeholdersperformchangesatanytime，allowingforrapidandhighlyaccuratedesignadjustmentsthroughouttheproject，usingtechnicalacceptancemodelstodeterminethelevelofacceptanceofvirtualrealitytechnologies.Researchhasshownthatitcanimprovetheefficiencyandaccuracyofcostestimation.

KeyWords：Costestimation;Modelingofmunicipalengineeringinformation;Virtualreality;Technicalacceptancemodel

由于市政工程项目的高度复杂的性质，低效的成本估计一直是当今市政工程的一个关键问题。高水平的活力和复杂性最终导致了建设项目的不确定性的不断升级，高度的不确定性最终会导致这些项目出现成本超支等更大的问题。所以，成本超支也是建设项目中最常见的问题之一，这一趋势在发展中国家尤其明显，这些国家的成本超支有可能超过初始预算的100%，最常见的情况是在施工阶段发生的疏忽，导致返工和额外的成本，工程估价中也非常容易出现人为错误，由于估算人员的原因会产生很多错误，如遗漏、重复计算和滥用图纸等，因此引入BIM来简化施工专业人员之间的协作具有重要意义。

1成本估算方法

1.1类比估算法

类比估算法是通过利用过往的与当前项目类似的项目的实际成本，来对当前项目的成本进行估算，同时还适用于对项目情况了解不多的项目初期，因此这种估算方法是一种专家判断法，又称“自上而下法”。这种方法估算出的成本通常精度较低，对参与估算的个人和团体的专业素养要求较高[1]。

1.2资源单价法

在分析评价项目执行过程中所需要的所有资源的基础上，通过每项资源的单位费率，来计算项目所需的每种资源的价格，从而获取项目的总成本的估算。这种估算方法要求参与估算的个人或团体要清晰地了解项目所需的各项资源的单位费率，如工时费、材料费等。

成本估算的目的是评估一个项目的可行性，并提供一个全面的预算计划，一般来说，项目成本估计可分为初步估计和详细估计两类。初步估计在初始阶段进行，其中限制了设计信息和时间，以产生精确的估计，相比之下，在执行阶段和关闭阶段之间进行了详细的估计，这自然会产生更准确的预测。因此，本研究建议从建设项目的初始阶段就重点实施基于BIM的VR，从一开始就发现并纠正相关错误。

2技术验收模型建立

技术接受模型（TechnologyAcceptanceModel，TAM）是一个成熟的预测单个技术采用决策的模型，本研究采用TAM来衡量用户的使用意图如何收到好处、感知有用性、感知易用性、态度和挑战的影响，图1描述了TAM及其构造[2]。

基于BIM虚拟现实技术的TAM模型具有BIM作为外部变量的优势，这可能会影响用户的感知有用性（PerceivedUsefulness，PU）和感知易用性（PerceivedEaseofUse，PEU）。PU被普遍认为可以用该技术提高工作绩效，但PEU是学习使用这项技术更好的选择，它让评估操作这项技术变得更加的容易[3]。TAM的提出，态度问题是用户行为意图的一个重要前提，态度还表现为一种心理倾向，表现出某种程度的好坏评价，基于BIM-VR的挑战会影响客户的使用意图。根据该理论，积极或消极原因是态度和使用意图之间的一个重要联系，因为该因素是客户作出决定的重要因素。

3研究方法

本研究选择了定量的方法来达到研究目的，采用目的抽样方法收集数据，发送180份邀请，接收104个样本，92个有效回复，回复率为51%。根据G-Power计算器计算的样本量，92个有效样本是足够的。受访者来自AEC（建筑、工程、承包商）和数量测量学科，他们拥有BIM和VR方面的知识。

从样本中，42.9%处于初级执行水平，其次是34.1%的中层执行、23.1%来自高级执行。初步筛选结果显示：86.8%的受访者了解BIM、VR和成本评估，并有资格继续进行问卷调查；13.2%的受访者对BIM的主题并不了解，没有资格继续回答问卷。由此可以得出结论，大多数受访者都对BIM方面的知识有一定的了解，但并不是所有的人都了解它，也有一部分受访者知道基于BIM的VR技术，但是很少或没有受访者在项目中练习使用VR，这可能是由于较高的实施和维护成本，以及政府没有强制性政策在项目中实施BIM。

为了证明样本的可靠性和抽样充分性，采用克朗巴哈（Cronbach'salpha）系数检验内部可靠性，同时采用凯泽-梅耶-奥尔金（Kaiser-Meyer-Olkin，KMO）对抽样充分性进行抽样充分性评估，如表1所示。

4结果与讨论

4.1主成分分析

本研究采用主成分分析（Principalcomponentanalysis，PCA）作为降维方法，在保持重要信息的同时，降低数据集的大维数，在本研究中对于样本量小于100，且0.6的因素负荷被设为临界点。研究结果显示，节约成本和资源是促进基于BIM的成本估算效益的最关键因素，其因素负荷为0.846。这可以用BIM执行自动工料估算的能力来解释，它允许估计者跟踪任何即时的变化，以确保项目保持在预算范围内。而轻松审查设计选项并做出更改是最不重要的组件，因素负荷<0.6。这可能是因为审查设计方案主要有助于确定最具成本效益的模型，但它并不直接影响成本估计的准确性[4]。

4.2结构方程建模

本文通过建立反射性测量模型，以检验模型的综合信度、收敛效度（Convergentvalidity）和判别效度，对复合可靠性进行了评估，以确保模型达到高水平的可靠性，其中收敛效度是为了解决一个构造收敛的程度来解释其元素的方差，判别效度是确定一个结构在实验中与结构模型中的其他结构之间的不同。在结构模型评估下，将相应地得出共线性统计量方差膨胀系数（varianceinflationfactor，VIF）、R2、路径系数。

采用VIF来评估自变量之间的关系的强度，当两个或两个以上的自变量之间显著相关时，就会出现多重共线性问题。多重共线性可能会导致倾斜或误导性的结果，从而影响模型的准确性，并导致可解释性问题[5]。

用确定系数R2来确定回归分析中的拟合优度，R2测量了在每个内源性结构中可以解释的变异。因此，揭示了模型的不足预测能力的信息，R2为0.75、0.50和0.25被认为是实质性的、中等的、弱的，由此可知，R2值越高，解释力越强。除此之外，一个较高的R2也表明该模型符合观测数据。然而R2可以根据不同的学科而有所不同。在本研究中，态度、使用意愿（IntentiontoUse，IU）和感知有用性（PU）具有中度相关性，IU的R2值为0.7031，说明有70.31%的因变量被自变量预测，表明模型拟合较好，而感知易用性是弱关联的，因为其值为<0.25。

标准化路径系数是指在SEM中，变量之间的关系通常会用箭头表示，箭头两端的数字即为标准化路径系数。这个系数在0～1之间取值，表示变量之间的关系的强度和方向。如果系数为正，表示变量之间呈正相关；如果系数为负，表示变量之间呈负相关；如果系数为0，则表示变量之间没有关系。根据结果显示，路径系数具有非常高的显著水平，为99.99%。相反，来自PU>IU的路径表现出最小的显著性水平，因为p﹥0.05，表明该关系在统计学上不显著，应被拒绝。

4.3调解结果

为了更好地了解结构之间的关系，本文在Smart-PLS中对5000个引导样本进行了引导分析。结果表明，专业人员的态度问题通过基于BIM的VR挑战的中介，对使用基于BIM的VR的行为意图产生间接影响（β=0.0254，p=0.1814），根据结果可知不存在中介效应，在中介者中没有影响，采用基于BIM的VR所面临的的挑战并不大，不会阻碍施工专业人员使用它的意图。

4.4假设测试

假设测试揭示了基于BIM的成本估计的好处与使用BIM之间的重要关联，掌握了BIM的好处，将增加评估者在其职业中采用BIM操作的意愿。研究表明：如果向用户告知BIM的投资回报率（ROI）将更容易说服其使用BIM，这是为了训练用户预测BIM的长期利益，投资回报率最终将在几年内实现稳定和平衡[6-7]。

研究结果表明：使用基于BIM的VR技术所面临的挑战不会阻碍用户采用该使用的意图，这是由于精通技术的一代专业人员能够非常敏捷地管理创新技术的新变化，他们完全接纳新技术，因为发明先进的技术是为了提高工作和生活质量。技术验收模型确实有助于理解市政工程专业人员对基于BIM的VR技术，考虑BIM-VR技术的好处，新一代专业人员并不会抵制该技术带来的新变化，并会采用新技术[8]。

5结语

BIM模型可以导出到VR开发软件中，并将不同类型的交互整合到对象中，如评审成本、调度、材料类型，以及在BIM和VR模型之间进行实时变化，通过TAM模型，研究人员可以对市政工程从业者在市政工程项目中采用基于BIM的VR时的行为意图进行测试，本研究对软件开发人员和其他组织评估从业者对基于BIM的VR的接受程度具有重要意义，本研究揭示的重要因素，如软件的易用性，可以被软件开发者用来构建BIM-VR平台。

参考文献

[1] 刘利，成栋.高校科研团队内部信任对移动即时通信技术使用意愿的影响研究：基于TAM多层扩展模型[J].教育理论与实践，2016，36（30）：36-38.

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[3] 刘欣，姜韶华，李忠富.基于本体的建筑成本估算知识表示研究[J].工程管理学报，2015，29（3）：19-24.

[4] 黄国刚.面向建筑工程设计阶段的BIM技术在结构成本控制中的应用[J].中国建设信息化，2023（19）：79-83.

[5] 乔秋峰，吴瑾.基于BIM技术的建筑工程项目施工阶段成本控制研究[J].城市建筑空间，2022，29（S2）：824-825.

[6] 国元贺.基于BIM技术的建筑产品化设计研究：以既有住宅加装电梯项目为例[D].天津：天津大学，2020.

[7] 郭峰松，侯志强，王晨，等.基于BIM的隧道钻爆法机械化施工仿真应用研究[J].科学技术与工程，2023，23（16）：7074-7079.

[8] 李春丽，高项荣.基于BIM技术的建筑生命周期碳排放计量分析[J].城市建筑，2023，20（1）：205-208.