BIM與VR在實際項目中的具體結合應用方法
如今BIM技術與VR技術都是建設工程行業里比較受關注的新技術。BIM技術的特點是以模型為依托，兼具可視化與信息屬性的特點，而VR技術的最大特點是沉浸式體驗方式。
BIM技術的理想目標之一即是一個核心BIM模型可以最大化反復應用到工程建設各個階段各個專業，即模型的重復利用，那么如何將BIM技術或者說BIM系統下的既有模型與VR技術緊密結合，優勢互補，就變得越來越受行業關注。
即BIM技術與VR技術結合，通過一定的技術手段，將BIM模型及相關信息與VR虛擬設備相連接，利用VR的沉浸式特點對工程BIM模型進行較為直觀的體驗、互動與分析。
一
BIM與VR技術整合的應用形式
BIM技術與VR技術結合從形式上來說一般可分為間接效果結合與直接數據結合，用我們行業內習慣的說法即分為BIMVR與BIM+VR兩種形式。
1
BIMVR
BIM模型與VR設備的無縫連接，基于BIMVR的工作方式，在VR眼鏡里不僅可以體驗BIM模型的空間與外在展示效果，更可直接選擇與讀取源BIM模型中構件的屬性，如尺寸、材質、功能、wbs劃分等原始BIM信息，另外可在VR眼鏡中仿現實的進行BIM模型的構件顯示切換、間距數據測量、分析甚至構件調整等操作，達到傳統桌面端BIM模型瀏覽方式前所未有的體驗感；
圖一：利用VR設備沉浸式讀取BIM模型中風管的各項尺寸信息
圖二：利用VR設備讀取BIM模型中構件的凈高數據進行直觀分析
2
BIM+VR
通過已有的BIM模型，進行模型的基礎格式轉換、提取，進行一定程度的幾何形體輕量化和效果處理，摒棄BIM模型本身的屬性及信息，處理后的模型僅具有外觀形體，以此作為VR體驗后續開發的模型，進行外觀效果的優化，外加特定的動畫互動，不具有BIM數據的實時讀取和分析性；
圖三：南航基地公寓項目利用VR設備進行BIM精裝樣板間瀏覽體驗
二
BIM與VR技術的具體結合手段
基于實際工程項目，BIMVR與BIM+VR的具體結合手段與操作有著共通點，區別主要在于結合平臺的功能差別。整體流程如下圖所示：
1
BIM源模型處理要點
無論對于哪種形式，對BIM源模型的處理操作都是基礎與重點，直接影響后續工作以及VR體驗產品的質量。
1.材質：所有的規范BIM模型都是單個信息構件的集合，每個構件以及構件的分解單元都含有與現實相符的材質屬性，而幾乎所有的三維效果或實時展示平臺對外部模型的識別讀取都是以材質名稱為基礎。因此為保證可編輯性，須保證BIM源模型中每個構件與現實材質名稱一一對應，不同材質構件的材質參數名稱不可混淆，也不可用系統默認材質參數，現實中為相同材質的構件盡量用同一種材質名稱，以BIM軟件最普遍的revit模型為例，材質處理如下圖所示：
2.模型面數：由于所有的三維效果軟件及VR處理平臺，運行速率與處理效率受模型面數的影響非常大，因此BIM源模型在滿足項目需求的前提下盡量優化降低曲面構件的數量。另外基于第三方專業插件進行BIM源模型導出時，在不影響外觀效果和屬性的前提下盡量選擇對垂直物體進行自動優化。
2
模型傳遞
1.中間格式選擇：
很多時候基于不同的平臺以及具體工作形式，BIM與VR的結合應用常需要利用第三方格式模型的傳遞與讀取，常見的第三方中間格式有IFC、FBX、DAE、OBJ等等。整體來說，基于實際中的工程BIM項目經驗，筆者認為FBX格式是其中最為完善的。以revit模型為例，優先建議考慮將模型導出為fbx格式傳遞至后續處理軟件。
2.中間格式生成：
中間格式模型的生成方式有多種，一種是用BIM源模型建模軟件自帶的格式導出器，如revit可以直接導出fbx、IFC等，不過效果不完善，不建議此種方式。另外一種是用第三方外部插件進行導出，其中會有眾多導出選項，導出的格式效果較好。
3.中間格式導出器展示：
眾多導出插件中，筆者較為常用和推薦的有以下兩種：
備注：在BIM源模型如revit模型導出時，有時須結合兩種導出器分別使用，如revit中的某些設備機電族須用dae導出插件，其它族使用FBX導出插件；
3
VR體驗系統生成平臺選擇
目前支持生成VR體驗系統的平臺主要有一些3D游戲開發平臺以及實時效果展示平臺，具體舉例如下：
1
Unity3D及U4E等
以BIM源模型導出的FBX等作為中間格式文件，載入平臺進行效果編輯、渲染烘焙，繼而生成可供效果展示與場景互動的VR體驗系統，屬BIM+VR的形式；
BIM項目推薦指數：★☆☆☆☆
2
Enscape
內置于Revit、Sketchup、ARCHICAD等建模平臺的第三方專業插件，無須中間格式傳遞，可直接將BIM源模型如revit模型一鍵加載至其中，進行材質場景效果編輯調節，然后可一鍵啟動VR體驗系統，利用HTC VIVE及Oculus等主流VR設備進行體驗，但不可在虛擬現實環境中進行BIM源數據的讀取與操作，屬BIM+VR的形式；
3
Twinmotion
內置于Revit、Sketchup、ARCHICAD等建模平臺的第三方專業插件，有中英文多種語言版本，內置插件選項豐富，兼容性與模型識別讀取度較高，既可進行較為完善的FBX格式模型導出與優化，又內置一鍵無縫加載BIM模型的功能，材質場景光線等實時效果非常優秀，實時效果堪比lumion等軟件下的渲染后效果，可快速生成高清全景及效果圖和漫游模型。另外內置一些模型分析工具如剖切面、測量等功能，可一鍵啟動VR體驗系統或者打包生成VR-EXE體驗系統，利用HTC VIVE及Oculus等主流VR設備進行體驗，目前最新版本支持BIM數據讀取，但不可進行沉浸環境下的數據功能，后續版本或繼續豐富數據功能，介于BIM+VR與BIMVR的形式之間；
4
Fuzor
內置于Revit、Navisworks等建模與漫游分析平臺的第三方專業插件，同時也是一個豐富完整的BIM設計施工協同軟件平臺，對施工項目針對性較高，基于設計與施工的功能眾多，兼容性與模型識別讀取度較高，一鍵進行無縫加載BIM模型，而且可以進行模型同步反向調整，可一鍵啟動VR體驗系統或者打包生成VR-EXE體驗系統，利用HTC VIVE及Oculus等主流VR設備進行體驗，支持在眼鏡設備中沉浸式讀取與分析BIM數據，以及進行多項調整操作，模型顯示實時效果較好，沉浸式效果優，但材質效果精度不如Twinmotion，屬于目前少有的能夠無縫鏈接BIM模型及數據的專業BIMVR平臺；
BIM項目推薦指數：★★★★★
發表評論