数字孪生技术为社区建筑总体规划带来新突破

现代城市与社区的规划具有极大的复杂性，因此在建筑工程实施前进行建筑总体规划是一项必不可少的程序，而建筑总体规划本身即是一项困难且艰巨的任务，如何合理进行总体规划，如何降低总体规划中花费的成本以及如何确保在总体规划设计中每一个部门都能够参与其中成为了一个行业难题。如今，随着虚拟现实技术的不断发展这一难题将有可能得以解决。Grape Architects是一家总部设在奥斯陆的多学科实践机构，他们目前正在开发一个项目，该项目的目标是帮助IFE（Institutt for Energiteknikk）在挪威利利斯特伦北部的Kjeller社区开发一个“研究和创新区”。在项目中他们使用了数字孪生技术以帮助他们快速完成项目的总体规划设计流程。

“IFE的目标是将Kjeller社区打造成为北欧地区最具吸引力的可再生能源、石油、核医学和数字系统研究园区，以提供世界一流的研究基础设施。”该项目由IFE的首席技术和地产部门负责人Siw-Hege Gundersen负责开发。自2016年以来，Isabel Ruiz Lopez在Grape的团队一直在为该项目制定总体规划方案，但是在总体流程中他们遇到了许多障碍，包括：取消核业务，为开发新的地产项目清理安全区，确保园区内复杂物流流程的正确运行，以及实现作为总体规划愿景中那些具有吸引力、创新性和可持续化的目标。现在随着VR&AR技术研发的突破，该项目也取得了突破性的进展。

数字孪生与Varjo Aero头戴式显示器

Grape Architects绘制的IFE研究与创新区总体规划（轴测图）

项目中实现的突破是通过两个平行的团队同时协作而实现的，他们通过技术的融合形成了自然的联系。由Michael Louka领导的IFE虚拟和增强现实部门，专注于数字模拟技术的应用，该团队通过虚拟现实模拟的方式将现实世界中的资产与虚拟空间进行连接、映射，这种新方法能够帮助他们更好的验证一些与能源和医疗行业（石油和天然气、风能、癌症研究和医药行业等）相关的设计方案，使得总体建筑规划更加合理。与此同时，Grape团队则通过VR-Zone成功建立起了一个固定的从客户到顾问再到员工的工作流程——流程中的所有人都能够通过VR-Zone定期会面，讨论和迭代他们的项目，这大大提升了总体规划项目中的工作效率，避免了因错误流程与决策所导致的成本损失。

Grape和IFE在项目构建中都使用了拥有3D资产的数字孪生，以帮助他们对项目的实施进行总体规划。来自IFE虚拟现实团队的Peter Christopher Bach和Mikel Salazar参与了研究与创新区虚拟现实模型的开发。他们在奥斯陆的工作给了他们体验 Varjo Aero虚拟现实头戴式显示器的机会——在经过短短几分钟测试过程后，他们对该设备的清晰度和高分辨率做出了极高的评价。鉴于他们在其部门25年的工作中一直使用各种各样的虚拟现实头戴设备的经验，他们最终决定将Varjo Aero作为IFE内部用户会议活动的一部分。

2020年IFE/Grape的早期总体规划草图

当前数字孪生电池实验室演示画面（实时工作的虚拟现实模型）

3D视图展示了作为研究和创新区总体规划一部分的IFE新校区新研究药物生产设施和测试实验室的内部概念

来自规划大规模设施的挑战

Grape对于研究和创新区的总体规划包括大约12座新建筑，其中82，000平方米新建筑面积的加入使其现有设施（现有设施建筑面积56，000平方米）占地面积扩大到两倍之多。

建成后的研究和创新区不仅仅为研究人员打造，同时也服务于学生、外国工人等其他人员，当然还有当地居民在那里生活、工作和学习。他们将这一地区视为一个集体科技园，充满创新，并保持着高水平的知识多样性。

研究和创新区中广场、人行道和道路等建筑元素相互融合，园区中还有一些自主机器人，它们会为园区中的人员提供各种服务，这让整个科技园区弥漫着一种科幻小说的味道。

IFE的虚拟和增强现实部门专注于对建筑群进行数字孪生模拟，并通过数字虚拟化的方式将流程与其数据集和研究联系起来。建筑设计和城市规划要求的建模涉及许多非常相似的方法，它们都需要通过使用VR和AR技术并行数字孪生模型。这使得用户能在VR/AR环境中更真实的验证他们的设计。

通过Rhino和Enscape制作的虚拟现实模型展示了Kjernen的研究和创新区广场（图为夏季）

通过Twin Motion的VR建筑模型显示同一区域并快速调整到冬季，我们能够看到雪中的机器狗

虚拟现实模型呈现出用于举办用户会议的现有礼堂和图书馆建筑

解决工作流中的兼容性问题

Grape与IFE的合作始于项目需要解决繁重的3D文件交换以及硬件和软件的不兼容等问题。在数字化时代，成功的3D协作工作的核心是生产管道，这是好莱坞电影行业中始终在做的事情，然而建筑和科研领域对于这种技术还涉及未深。挪威的大多数建筑主要使用Revit作为基础设计工具，Revit中包含BIM功能，这让每个3D对象都能够被语义标记和参数化，以帮助改善建筑流程。当然IFE也编写了一些自己的建模软件，这些建模软件也应用于建筑之外的各种行业，如石油和天然气、核能和医药等行业。但是创建协作环境最重要的是需要各种软、硬件兼容，因此IFE选用了兼容性更强的虚幻引擎作为他们虚拟现实工作流程的基础。

结语

创建城市、社区的数字孪生不仅能够更加直观，更加合理的完成对其的规划项目，而且能够帮助参与其中的每个人更准确的了解项目进行的阶段，帮助利益相关者制定更好的决策方案，从而避免因决策失误或流程错误所导致的成本损失风险。

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