虚拟现实技术在工程建设管理中的运用

虚拟现实技术在工程建设管理中的运用

于伟红

黑龙江省尚志市市政建设服务中心

摘要：国民经济发展局势的多元化、一体化转变，推进了城镇整体规划建设的优化调整，建筑房屋、高速公路、大跨度桥梁等工程项目的建设数量大幅度提升。一方面，经济发展带来的建设需求量逐步提高，使得建设相关技术的研究与应用更深入，推动了建设产业的规模化、集成化发展；另一方面，由于各项基础设施铺设范围逐步拓展、城市空间规划布局的要求向着更专业化的方向发展，在实际工程管理中，加强虚拟现实相关技术的引进与应用，成为施工建设单位提升工程项目管理质量的重要路径。

关键词：工程设计；建设模拟；数据测量

虚拟现实作为现代技术研究的重要实践成果，是一种结合虚拟仿真、现实增强、三位模拟、数字传感等技术为一体的综合性技术应用，在工程建筑相关领域合理运用虚拟现实工程管理技术，可以从设计阶段出发，构建工程三维建设模型，将平面测量数据转化为立体的建筑模型，直观呈现工程施工环境、建筑构造等信息，同时，还能够提前演示工程施工完成后的效果图，能够借助技术手段优化工程设计、提升建设资源配置质效、提高工程建设整体管理水平。

1.工程建设领域虚拟现实的主要技术优势与应用原理

1.1技术原理

虚拟现实是借助于计算机系统，融合仿真、传感、三维动态等相关技术，构建虚拟环境的技术手段，基于真实世界相关数据模拟环境，给予使用者互动性强、真实度高的空间体验。在现代工程建设中运用虚拟现实系统对工程相关数据进行分析、汇总与整合，可以构建起高效交互、自主感知的工程环境，为工程建设的设计、建设、测量、宣传、质量检测等工作提供可靠的技术支持。

1.2技术优势

1.2.1有利于实现全过程工程管控的目标

在工程管理实践工作中构建虚拟现实相关管理系统，能够将施工管理全过程囊括到系统中，将相关数据以数字化的形式呈现出来。如，可以将二维平面图纸经由计算机平台的分析与整合，以三位动态立体影像的形式呈现出来，同时，由于数据模型可以根据数据的变化进行调整，还具有实时交互、渲染、可视化操作、自主修订等方面的优势。管理者不仅可以结合三维模型，全方位、多角度的掌握工程相关数据，还可以动态性的了解数据变动情况，强化对隐蔽工程、视觉空间死角等环节的质量管控。虚拟现实技术还可以全方位多角度截取高清大尺寸的效果图，为工程建设全过程提供宣传素材，还可以将工程建设相关数据进行数字化转化、存储，为后期运用管理提供数据参考。

1.2.2有利于工程建设设计规划的优化调整

工程建设需求的不断转变，使得现阶段高层建筑、大跨度工程、复杂工程结构等项目数量大幅度增加，在工程实际管理阶段，建筑空间、时间、成本、功能等方面的关系表现较为复杂。将虚拟现实与工程管理有效结合起来，可以更全面、系统的分析工程各项环境、成本、需求等因素，提升工程设计的实际质效。同时，管理者也无需更多的想象，对设计一目了然，直观观察虚拟现实的三维影像、模型等信息，前瞻性地优化规划及设计理念。而虚拟现实工程管理的交互性优势则表现为，管理者可以根据需求变化，调整工程结构、占地面积、位置、颜色与布局等数据，进行多方案的有效切换，提升设计方案与建设决策的可行性与科学性。

2.工程建设过程中虚拟现实的具体应用方向

2.1工程设计

工程设计是工程建设的重要基础，不仅关乎着工程建设的质量与效率，同时，对于建设资源的调配情况直接影响着建设成本。由于施工环境的复杂性、多变性、不确定性等特点，在过去，设计人员通常要花费很多的精力和时间去采集土木工程建设数据，并对这些数据进行全面的分析后，才能根据设计标准与工程要求制作相关的工程设计图纸。现阶段，在工程设计中合理运用虚拟现实信息技术，可以利用信息系统大数据、物联网、云平台等相关技术，对数据进行全面收集、有效分析、高效整合，并利用三维动态建筑数据建模技术，转化为可视化的工程立体设计图，通过计算机模拟力学性能试验，对影响工程建设的各项气流、压力、应力与摩擦力等因素进行模拟试验，基于虚拟现实平台，对设计数据进行实时优化调整，全方位展示设计效果图

2.2建设模拟
现阶段，工程建设整体形势向着规模化、复杂化的方向发展，建设周期较长、成本投入较大，随之而来的影响工程质量与效益的因素也更多变。与此同时，工程施工的环节较多，各个施工环节之间又具有密切的关联，不管在哪一个环节中出现差错，都会引发一系列的后续影响，甚至会埋下安全隐患问题。基于此，利用虚拟现实的仿真、传感、三维建模以及可视化等技术，可以模拟工程现场环境，将各项工程量、工序安排、造价成本等信息集中到系统中，并对其进行自动化、智能化分析，筛选出最优方案。从虚拟现实工程管理技术的实践应用成果来看，依托于虚拟现实的全过程管控机制，可以有效对工程进度、成本、质量等关联因素进行平衡，在优化建设资源利用形式方面效果显著。

2.3工程测量

虚拟现实工程系统在建筑数据测量方面也有着优势作用。工程建设项目的设计、施工方案制定需要详细、全面、系统的数据支持，在进行工程测量方面，包括工程距离、高程、角度等测量内容。在实际工程管理虚拟现实管理系统中，为实现精准、快速测量的目标，需要先录入相关环境信息，形成相应的虚拟模型后，虚拟现实系统会自动的对土木工程虚拟模型进行测量，并制作测量报告，不仅减少了土木工程测量人员的实际工作量，还能够利用大数据、云平台的技术提升测量数据的准确性与可靠性，全面提升工程测量的工作质效。

2.4成果展示

由于部分工程建设成本较高、施工环境较为复杂、工艺应用流程繁复，因此，在工程设计极短，利用虚拟现实相关技术对设计具体成果进行展示，可以为相关单位的投标、招标与后期建设施工管理等提供支持，并出具工程建设可行性分析报告。借助虚拟现实工程管理系统，就能从多个细节方面入手，对方案进行演示，提前将工程成果呈现在人们面前，若有不足，提前进行整改与优化。如，当某个大跨度桥梁工程进行扩建时，利用虚拟现实系统，可以对桥梁原有的建设数据进行调用，根据实际改建需求，对扩宽、扩长的具体设计数据进行整合，在初步确定施工方案后，在系统中录入扩宽值，系统会结合原始数据、扩建数据等，形成相应的三维模型，得出桥墩架设的实际技术参数，同时，展示建设完成的成果，对桥梁扩建后的承重力、工程结构、相关应力条件等进行计算、分析，借由模型进行直观的显示，便于相关工程管理人员对方案进行评估、判断，得出可行性分析报告。

结语：新时期，工程建设产业迈入转型的关键时期，面对日益复杂的市场竞争形势，为满足工程建设的成本管控、质量检测、进度控制等方面的管理需求，积极运用虚拟现实工程管理技术，基于虚拟现实交互性、自主性、多感知性等方面的技术优势，将工程相关建设数据利用三维动态模型展现出来，实现对工程全过程的综合管控，可以有效为设计优化、模拟建设、工程测量、成果展示等功能的实现奠定基础，借助于可视化系统对工程各项复杂数据进行整合，对于现代工程建筑领域的快速、高效发展有着积极作用。

参考文献：

[1]吴昆,韦智勇.基于BIM的虚拟现实技术(VR)在建筑工程中的创新应用[J].建材与装饰,2019,574(13):29-30;

[2]苑世腾.在建筑领域中虚拟现实技术的应用分析[J].产城(上半月),2019(6):85;

[3]李君强.虚拟现实技术(VR)和增强现实技术(AR)在工程机械领域的发展与研究[J].中国市场,2020,1042(15):177-179;

[4]滕菲,李庆华.虚拟现实技术在新工科建设中的应用研究[J].长春大学学报,2019,29;232(06):78-82+86.