BIM VR：打破感知的边界

近年来，BIM技术逐步在建筑工程领域普及推广。针对BIM技术的应用和发展，住建部在2015年6月发布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中，对BIM这一概念又进行了新的诠释。

BIM是在计算机辅助设计（CAD）等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。换言之，就是用数字信息为项目各个参与者提供各环节的“模拟和分析”。

BIM打破了传统CAD二维图板的工作流程和方式，实现在三维空间进行工程设计和协同工作。新的数据形式和工作流程，势必会带来工作方式的转变，虚拟现实（VR）为BIM从二维到三维的感知和协同提供新的手段。“BIM+VR”有助于连通BIM模型与人的感知，实现更高的沟通效率和质量。

Virtual Reality，即虚拟现实技术，其实是20世纪发展起来的一项实用技术。

在1996年出版的《计算机研究与发展》（第33卷7期）中，就对“虚拟现实”给出了明确的解释：虚拟现实是采用以计算机技术为核心的现代技术生成逼真的视、听、触觉一体化的一定范围的虚拟环境，用户可以借助必要的装备以自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互作用、相互影响，从而获得等同亲临真实环境一般的感受和体验。其具有四个重要特征：沉浸性(Immersion)——人们在模拟世界中，能够感受到虚拟世界里的环境和事物是真实存在的；交互性(Interaction)——人们用手触碰虚拟环境中的物体时，就会有手握东西的感觉，并感觉到物体的重量，视场中的物体也会跟着手的移动而移动；构想性(Imagination)——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以任意构想客观不存在的，甚至是不可能发生的环境；多感知性（Multi-Sensory）——除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、味觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等，理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。

随着社会生产力和科学技术不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。

2016年中国工程院赵沁平院士表示：“经过三十年的发展，虚拟现实的基本概念和基本实现方法已初步形成，并在许多行业取得可喜的应用成果，成为其发展的新的信息技术支撑平台。VR+X（应用领域）的关系，类似数学和物理，VR+成为发展趋势。”

《中华人民共和国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》在“加快数字化发展，建设数字中国”中，也将“虚拟现实和增强现实”列为未来五年数字经济七大重点产业之一。

2021年10月19日，中国工业和信息化部副部长王志军在2021世界VR产业大会云峰会开幕式致辞中提到：推动虚拟现实技术更好赋能实体、服务社会、造福人民。为了进一步深化融合应用，还将编制《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划》。

BIM+VR技术已经越来越多地应用在交通工程中。交通工程通常具有量大面广线长、大面积地表模型、地质模型复杂、不规则路基、长距离的空间地理位置关系等特点，完全采用专家现场勘察进行方案对比评价成本高、难度大，缺少对交通基础设施设计的直观感知与评价手段。“BIM+VR”连通人的感知、交通运行和基础设施的模型数据，提供多种虚拟现实感知手段，有助于实现以人为本的设计评价与协同工作。

利用全景拍摄、图像拼接、虚实融合、轻量化发布等关键技术，对交通工程关键点位建设前中后场景进行全景对比，支持工程BIM模型与实景采集图像的全景虚实融合，实现工程的瞻前感知与沉浸式评价。

对BIM模型的关键构件进行精细建模和3D打印，直观展示重要交通基础设施的内部结构、隐蔽工程等设计细节，实现隐式结构的显示表达，并支持对打印构件的施工组织与预拼装。

对交通基础设施控制性工程的施工工艺、工序、工法进行基于BIM的动态模拟，并以全息成像的形式进行直观展示，供多人协同共享与施工组织方案讨论。

基于BIM模型研发虚拟驾驶系统，实现驾驶员第一视角的视距检查和工程设计合理性评价，提前发现线状工程存在的设计不足和安全隐患，给出基于驾驶员行车体验的设计优化建议，降低安全风险。

虚拟驾驶视距分析

内河旅游航道虚拟划船感知

研发虚拟飞行系统，提供飞行视角的工程沿线地形和景观BIM模型感知方式，基于MYO控制臂环的自然交互设计，实现对基础设施与周边环境相符性的自由飞行查看与中观评价。

研发基于BIM的混合现实虚拟骑行系统，提供自行车道等慢行系统骑行体验平台，实现在虚拟场景中对不同选线方案的景观骑行感知和慢行系统设计对比，辅助业主方瞻前未来场景、优化设计方案，提升交旅融合的宣传效果。

研发虚拟步行系统，实现在BIM场景中以步行的方式自由漫游，以更自然的方式直观感知和评价交安设施、标志标线标牌、景观设计、交通诱导设施、交通无障碍设施等细节设计，提升工程设计的人性化与合理性。

基于VR蛋椅的交通无障碍设施评价

利用增强现实（AR）技术将BIM模型和施工标注信息增强到二维施工图纸上，通过手机扫一扫，支持BIM模型、施工过程动画、信息辅助标注的增强显示与实时交互，实现施工人员从二维图纸到三维BIM的感知延伸。

对工程全线进行交通适用性仿真，对交通基础设施对区域交通影响和客货通行效率进行分析评价，并将输出的仿真结果导入虚拟驾驶系统中，为用户提供数据驱动的交通运行场景感知与仿真分析。

除此之外，BIM+VR还可以应用于施工现场虚实融合一体化安全监控、机电设施虚拟装配与远程辅助维修、BIM+VR+IoT+AI的实景数字孪生应用等。

BIM技术在我国交通工程中的应用已经广泛开展，在交通基础设施工程规划、设计和建设阶段，已经具备支撑工程实际应用的能力，BIM+VR是BIM数据形式和工作方式转变的必然选择。全息成像、全景发布、3D打印、虚拟驾驶、虚拟飞行、虚拟骑行、虚拟步行、AR施工交底等BIM+VR的应用创新，有助于探索BIM在交通工程中正向设计与协同工作的应用方法，打破人、车、路之间的数据壁垒，实现人的感知、交通的运行和基础设施的智能化之间的连通，为BIM在交通工程中的更好应用提供案例参考和技术支持，在交通行业具有较好的示范作用。