VR与BIM技术在机场工程建设中的应用研究

杨嘉鹏 赵飞燕 刘成婕

天津理工大学中环信息学院 天津 300380

引言

随着科技的不断发展，VR（virtual reality 虚拟现实）技术在社会中的应用已经十分普遍，其浸入式的特点让人们能够身临其境去进行感知，给了用户良好生理及心理上的体验，BIM（building information models 建筑信息模型）作为一种目前在工程管理中尚未广泛推广的技术，其有着可视化、一体化、参数化、仿真性及协调性的优良特点，通过VR与BIM两者的紧密结合能够将BIM中的平面3D以一种空间4D的形式具象地表现出来，更加深了人对建模物的感知。VR和BIM技术对于建筑行业而言，是两项先进且直观的技术，对建筑工程管理工作也起到了很大的推动作用。随着民用机场建筑中塔台及航站楼的单体性及大型化、滑行道及跑道土层构造的复杂化，VR和BIM技术在机场工程建设中的应用已成为必然趋势。

1 VR与BIM在工程设计上的应用

1.1 VR与BIM在初步设计上的应用

依托设计任务书中的设计要求，设计单位可以将设计任务中的机场各建筑参数输入到Revit中构建出立体的BIM模型，通过VR设备进行现实虚拟交互，让佩戴VR设备的设计单位人员能够对依据参数设计的机场建筑有着更好的视觉感知，并通过虚拟成像及时提出改进方案，方便设计单位依据甲方要求进行实时更改，从而缩短设计周期。

1.2 VR与BIM在施工图设计上的应用

当机场外观整体设计出来后，依靠BIM协调性与可视化的特点，能够清晰地将机场中复杂的土建、供水、供电、给排水、航管等大类在不互相干扰的情况下进行单一化设计，并在设计后将各单项结合起来形成完整的机场基础体系，并通过VR设备直观的体验出来，同时搭配有着不同极端天气及气象条件的软件插件对设计出来的机场进行模拟测试，设计单位能在虚拟现场观察到机场整体运行情况，并依据模拟得出的数据，对机场各部分进行设计优化[1]。

2 VR与BIM在工程施工上的应用

2.1 VR与BIM在单体航站楼上的应用

航站楼作为机场工程中最重要的单体建筑物，在设计上一般都会朝着大型化及复杂化的方向考虑，就像北京大兴国际机场T1航站楼，光航站楼面积占地就有140万平方米，而传统CAD图纸显然不能够支撑整个建筑详细的构造体系，在VR与BIM的支持下，我们可以对现实中航站楼的坐标点建立基准站进行大地坐标定位，通过测量把数据传到 Revit软件中来建立BIM平面实体模型，再结合Lumion或Fuzor软件与VR设备进行连接，从而让工程管理人员在佩戴VR设备下对航站楼的整体建设有着更为直观的了解，同时佩戴者通过手柄或者虚拟触控，能够到达楼内任意位置并随意放大航站楼内每一个细部，让工程人员清晰了解其工艺及具体施工步骤，从而提高管理及施工效率，进而加快航站楼的施工进度。

2.2 VR与BIM在隐蔽工程施工上的应用

在现实工程施工过程中往往都有着许多隐蔽工程，特别是在航站楼或塔台这类建筑尤为明显，这类工程在基础施工完成后一般都需要进行覆盖处理，而在覆盖后监理工程师倘若要进行检查往往都需要一个个进行剥离，这也势必导致成本的增加及工期的延误，而VR与BIM能够很好解决这个问题，在施工人员进行施工时通过携带的VR成像设备，自动记录下这些数据（如钢筋的类型，钢筋的绑扎及放置），并在施工结束后能将数据自动传送到监理人员的电脑软件中，进而转化为相应的虚拟立体图形，让监理人员在办公室戴着设备就能够观察到每个隐蔽工程的施工细节与程度。

2.3 VR与BIM在飞行区建设上的应用

机场中的飞行区大体上是由停机坪（包括远机位、近机位）、滑行道、跑道三部分组成，从表面上看都是由混凝土或沥青铺设，但三者之间的路基结构却有着本质的不同。比如，飞行跑道的路基就要求有着超高强度的密实性与卓越的抗高温性，以适应飞机在起飞时引擎的高温与着陆时机身巨大的撞击力，而停机坪则不同，其要求路面在不降低自有摩擦力的前提下有着极佳的平整度，以防止飞机在引擎发动时有异物飞入其中，而这些路面复杂的具体构造往往需要大量的施工设计图纸，这不但加重了设计的复杂性，也对施工人员的自身经验提出了很大考验，但通过佩戴VR与BIM关联设备，这些问题往往都可迎刃而解。对于佩戴者而言，他可以从设备中通过具象的图形直观地获取到每部分路基具体的层次结构图及施工工艺说明，并通过实时引导式的施工，加快施工效率，从而不但节省了施工人员的识图时间，也节省了人才费用[2]。

3 VR与BIM在机场后期维护及维修的应用

机场在经过一段时间的实际运行后是需要进行维护的，如机场电力工程及燃油管道工程，在地下大规模线路及管道的布置下，如若依照传统图纸进行布置，后期维修将很难找出线路及管道的具体走向及位置。但在VR及BIM结合的应用下，能够极大的方便其中的维修，早在施工时，通过定位好每个管道和线路，把定位数据输入软件中形成具体的管道路线图并加以保存，在后期维护及维修时把路线图导入到VR设备中，通过其设备可视化的特征，能够让我们隔着土层观察到管道及线路的方位，便于我们在现实中定位到具体的故障点坐标，极大地方便了后期的维修管理。

4 结束语

通过VR与BIM技术的结合能够有效地解决许多民用机场建设中现有存在的问题，极大地提升了施工与管理人员的工作效率，也为今后的民航基础设施建设提供了新的思路。