基于鐵路動車所“BIM+GIS”模型配色規(guī)則研究

孟煒

摘 ?要：鐵路工程具有專業(yè)多、工藝復雜、體量大的特點，一條長大鐵路往往長達幾百甚至上千公里，如此大的體量很難用BIM軟件將其空間信息全部展示，故通常將BIM模型轉入到GIS中來解決。BIM模型通常采用中間格式文件來導入到GIS平臺中，而在這個過程中往往會出現(xiàn)模型信息的丟失。模型配色信息是區(qū)分設備模型及保證展示效果的重要手段，為測試BIM模型導入到GIS中配色信息的丟失及異常的情況，文章以主流BIM軟件3D EXPERIENCE和GIS軟件SuperMap為基礎，3DXML為中間格式文件，以鹽通鐵路南通動車所設備設施為例，探究在此過程中模型配色信息的損失情況，研究表明：3D EXPERIENCE及SuperMap中顏色定義優(yōu)先級存在較大差異，這是模型導入到SuperMap平臺中發(fā)生顏色丟失及異常的主要原因，為保證3D EXPERIENCE及SuperMap中配色顯示統(tǒng)一，通常要在模型的Feature級、PartBody/Body級定義顏色。

關鍵詞：鐵路工程;BIM技術;GIS技術;模型配色規(guī)則

中圖分類號：U279 ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）19-0006-04

Abstract： Railway engineering usually has the characteristics of multiple professions， complex process and large volume. A main rail line is often hundreds or even thousands of kilometers long， and it is difficult to use BIM software to display all the spatial information of such a large volume. In order to solve this problem， BIM model is usually transferred to GIS platform. BIM models use intermediate format files to import into the GIS platform， and in this process， model information is often lost. The model color information is an important means to distinguish equipment and facilities and ensure display effects. In order to test the loss and abnormality of the color information in the BIM model transferred to the GIS platform， This paper is based on the mainstream BIM software 3D EXPERIENCE and the GIS software SuperMap. 3DXML is an intermediate format file. Taking the equipment and facilities of Nantong EMUD of Yantong Railway as an example， this paper explores the loss of color information of the model in this process.The results show that there is a big difference in the priority of color definition in 3D EXPERIENCE and SuperMap， which is the main reason for color loss and abnormality when the model is imported into SuperMap platform. In order to ensure uniform color display in 3D EXPERIENCE and SuperMap， it is recommended to define colors at the Feature and PartBody/Body levels.

Keywords： railway engineering; BIM technology; GIS technology; model color rules

引言

自BIM概念年正式提出之后，BIM技術就在工程領域，尤其是建筑領域得到了迅速的發(fā)展。相比民建工程，鐵路工程往往具有專業(yè)多、工藝復雜、體量大的特點，因此對BIM技術的需求也更加迫切[1]。BIM模型中往往包含著豐富的模型信息，但只包含建筑物自帶的信息，缺乏外部空間的信息，而GIS技術是以地理空間技術為操作對象，對模型的空間信息、屬性信息等進行操作，彌補了BIM技術的不足[2-3]。一條長大鐵路往往長達幾百甚至上千公里，如此大的體量很難用BIM軟件將其全部承載展示，因此實現(xiàn)“BIM+GIS”技術在鐵路方面的應用是非常重要的。

在實現(xiàn)“BIM+GIS”的過程中，將BIM數(shù)據(jù)導入到GIS軟件中，保證BIM數(shù)據(jù)在轉化為GIS數(shù)據(jù)不丟失精度和信息是重要且關鍵的一步。常用的BIM軟件都支持將自身的數(shù)據(jù)格式轉換為GIS軟件所需的格式，這種轉換通常是借助軟件自帶的導出功能或者是開發(fā)的插件來進行，但是由此可能帶來的幾何失真和信息損失，對不同GIS應用的影響程度有待在實際應用中加以驗證[4]。在實際項目應用，將BIM模型導入到GIS軟件時，存在配色信息丟失甚至顯示異常的問題，這極大影響到GIS模型的展示效果，也為后續(xù)設備設施運維深化帶來不便。

為驗證BIM模型轉GIS這個過程中模型配色信息的損失情況，本文以主流BIM軟件3D EXPERIENCE（CATIA V6，以下簡稱3DE）和主流GIS軟件SuperMap為基礎，3DXML為中間格式文件，以鹽通鐵路南通動車所設備設施為例，研究在此過程中配色信息的丟失及顯示異常情況，并對配色顯示優(yōu)先級（存在多級顏色定義時，優(yōu)先顯示的顏色）及導入導出規(guī)則進行測試。

1 “BIM+GIS”轉換過程中配色存在的問題

BIM模型的配色是區(qū)分設備、保證設備模型展示效果的一種簡單而高效的方法。通常設備模型在3DE平臺是以模型樹的形式來顯示模型的組織結構，在3DE平臺，通常一個模型為自上而下的樹形結構：Product（產品）-Part（零件）-3D Shape（3D形狀）-PartBody/Body（實體）-Feature（特征）-Face（Sketh級，面），如圖1（a）所示。動車所內機電設備有著多而復雜的特點，在構建BIM模型的時候，不同的設備模型由不同的廠家提供，這些模型來自不同的三維設計軟件，其格式、類型差異較大，在模型定義方面也存在著較大的差別。

將外部三維模型導入到3DE平臺中，設備模型在Product級、Part級、3D Shape級、PartBody/Body級、Feature級和Face級上均可能存在顏色，且每一級在3DE均可定義配色。圖1（b）為Part級屬性，在屬性的Graphic選項卡內可以對模型的配色進行定義，且每一級定義的顏色可同時存在。

在完成BIM模型建立后，為了彌補BIM在展示和承載能力上的不足，將在3DE 平臺上創(chuàng)建的BIM模型通過3DXML格式導入到GIS軟件SuperMap中。圖2（a）為動車所檢查庫機電模型在3DE中配色顯示情況，所有模型均按照現(xiàn)場實際的配色進行定義，圖2（c）為該模型在3DE中的局部放大圖，此區(qū)域主要包含三層作業(yè)平臺、安全聯(lián)鎖安全門、安全聯(lián)鎖門禁控制器、標識標牌等內容。圖2（b）、（d）為（a）、（c）模型相同部位在SuperMap的配色顯示情況，可以看出，GIS軟件中三層作業(yè)平臺、安全聯(lián)鎖安全門、安全聯(lián)鎖門禁控制器、標識標牌與3DE中的配色均存在著較大的差異，存在著配色信息丟失、異常的情況。

為進一步闡述在模型轉換過程中配色信息的異常及損失情況，以安全聯(lián)鎖電動接地安全門及門禁控制器在3DE及SuperMap中顯示情況為例，論述模型配色信息丟失、異常的兩種形式：如圖3所示，圖3（a）為模型在3DE 配色顯示情況，（b）為同一模型導入到SuperMap中配色顯示情況。從圖中可以看到，安全聯(lián)鎖電動接地安全門輔助立柱在3DE平臺中有配色，配色顯示為黃色，而導入到SuperMap中配色顯示為白色，白色在SuperMap中通常意味著模型不包含配色信息，此處模型存在配色丟失的情況;圖3（a）中間安全聯(lián)鎖模型門禁控制器開關面在3DE平臺顯示為黑色，導入到SuperMap后開關面顯示為紅色，兩者顯示色彩存在巨大差異，此處模型存在著配色顯示異常的情況。

對于上述描述的兩種配色丟失及配色顯示異常，在3DE及SuperMap幫助文檔中并未找到統(tǒng)一說明，為了解決上述問題，需要對3DE及SuperMap配色顯示優(yōu)先級及導出導入規(guī)則進行測試。

2 配色顯示優(yōu)先級測試

2.1 測試方法

在3DE中，設備模型在Product級、Part級、3D Shape級、PartBody/Body級、Feature級和Face級上均可定義顏色，所以對于同一個模型同一位置可能存在多次配色定義的情況，所以需要對模型配色顯示優(yōu)先級進行測試。模型可以為產品，也可以為零件，當模型為產品時，可以在3D Shape級的Graphic選項卡中進行配色定義;當模型為零件時，可以在3D Shape級的Color選項卡中進行配色定義。

為研究在3DE及SuperMap中配色顯示優(yōu)先級及導入導出規(guī)則進行測試，對同一模型的同一部位的Product級、Part級、3D Shape級、PartBody/Body級、Feature級和Face級對模型進行配色定義，探究產品及零件模式下，兩級（兩級指模型樹中六級中任意兩級存在配色）或兩級以上存在配色，測試共110種情況下，配色顯示的優(yōu)先級情況，得到結果如表1所示。

2.2 測試結果分析

從表1可以看出，3DE和SuperMap中配色顯示優(yōu)先級存在較大差異。

3DE產品模式下，配色定義顯示的優(yōu)先級為：Product級>Part級>3D Shape級>Face級>Feature級>PartBody/Body級，而同樣的模型導入到SuperMap中，Product級、Part級、3D Shape級所定義的配色會丟失，F(xiàn)ace級、Feature級、PartBody/Body級所定義的配色不會發(fā)生丟失，其顯示的優(yōu)先級依次為：Face級>Feature級>PartBody/Body級。

3DE零件模式下，只有3D Shape級定義的配色優(yōu)先級略有改變，其余均與產品模式下配色優(yōu)先級相同： Product級> Face級>Feature級>PartBody/Body級>3D Shape級，同樣的模型導入到SuperMap中，Part級的配色會丟失，3D Shape級定義配色與產品模式不同會保留下來，但其優(yōu)先級最低：Face級>Feature級>PartBody/Body級>3D Shape級。

可以看出，在3DE中Product級、Part級及3D Shape級所定義的配色優(yōu)先級總是最高，但導入到SuperMap中配色都會發(fā)生丟失，而Face級、Feature級、PartBody/Body級所定義的配色導入到SuperMap中配色不會發(fā)生丟失，這是模型導入SuperMap軟件中配色丟失的主要原因;同時模型存在多級定義顏色的情況下，在3DE配色顯示優(yōu)先級導入到SuperMap會發(fā)生較大變化，這是模型導入SuperMap軟件中配色顯示異常的主要原因。故模型同一部位，存在兩級或者兩級以上配色定義時，模型會按照表1所示的優(yōu)先級進行顯示。

2.3 效果應用

通過上述測試，明確了模型在3DE及SuperMap中配色顯示優(yōu)先級及導入導出規(guī)則，按照上述規(guī)則對動車所內所有存在配色異常的模型進行檢查并進行修正。圖4（a）為3DE動車所檢查庫及周圍配套設施配色情況，圖4（b）為同一模型導入到SuperMap中配色顯示情況?？梢钥闯觯凑丈鲜雠渖?guī)則進行配色修正后，SuperMap中展示效果與3DE相同，模型配色丟失、配色顯示異常的情況已經解決。為后期動車所及全線實現(xiàn)“BIM+GIS”功能及設備設施運維深化管理平臺創(chuàng)建了良好的先提條件。

3 結論

為了解決將BIM模型導入到GIS軟件模型配色存在的問題，本文對3DE及SuperMap平臺本身配色優(yōu)先級及導出導入規(guī)則進行測試，通過測試發(fā)現(xiàn)由于兩個平臺配色顯示優(yōu)先級及導入導出規(guī)則存在差異，導致模型從3DE導入SuperMap軟件中配色存在丟失及異常。由于3DE平臺模型導入到SuperMap平臺時，F(xiàn)ace級、Feature級、PartBody/Body級定義的配色均不會丟失，且BIM模型通常很少會單獨對Face級配色進行定義，故推薦在Feature級、PartBody/Body級定義配色，可以保證BIM模型導入到GIS軟件中配色及顯示效果同步，達到區(qū)分設備模型及保證展示效果的目的，并為后期設備設施運維的搭建創(chuàng)建良好的先提條件。

參考文獻：

[1]段熙賓.大型鐵路工程BIM設計的探索及實現(xiàn)[J].鐵道標準設計，2016，60（12）：124-127.

[2]劉萬斌.基于BIM和GIS的三維建筑信息管理系統(tǒng)研究[D].華北水利水電大學，2019.

[3]郭瑞陽.BIM模型和3D GIS的融合技術研究及其實現(xiàn)[D].西安科技大學，2018.

[4]蔡文文，王少華，鐘耳順，等.BIM與SuperMapGIS數(shù)據(jù)集成技術[J].地理信息世界，2018，25（01）：120-124+129.