BIM建模與漫游技術(shù)集成模型的研究

程才

摘 ?要：BIM三維數(shù)據(jù)模型的建立可以直觀地查看建筑數(shù)據(jù)信息，便于項目的后期優(yōu)化和管理。但由于目前主流的建模軟件在漫游技術(shù)上存在“觀測死角”的問題。為了更加高效地檢測出建筑設(shè)計是否合理、場布是否符合安全文明施工的要求，并能夠?qū)鹘y(tǒng)的BIM-3D提升至BIM-4D，甚至于BIM-5D，BIM建模與漫游技術(shù)集成模型的研究也就成為了目前建筑行業(yè)的一個重要研究課題。

關(guān)鍵詞：BIM ?漫游技術(shù) ?集成模型 ?Revit ?漫游動畫

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2020）10（a）-0014-04

Abstract： The establishment of BIM 3D data model can directly view the building data information， which is convenient for the later optimization and management of the project. However， the current mainstream modeling software has the problem of "observation dead angle" in roaming technology. In order to more efficiently detect whether the architectural design is reasonable and whether the site layout meets the requirements of safe and civilized construction， and to upgrade the traditional BIM-3D to BIM-4D and even BIM-5D， the research on integrated model of BIM modeling and roaming technology has become an important research topic in the current construction industry.

Key Words： BIM; Roaming technology; Integrated model; Revit; Roaming animation

BIM（Building Information Modeling）是以建筑物的信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立三維建筑模型的技術(shù)。其應(yīng)用的最大價值在于打通了建筑工程項目的全生命周期，支持建筑工程集成化管理，最大程度地減少推倒重來式的浪費和建筑風(fēng)險。

基于BIM建模與漫游技術(shù)的集成，能真實地建立“在建”或“擬建”項目的全部工程信息，幫助設(shè)計方設(shè)計出新穎的模型概念;幫助施工方模擬真實的施工場景，及時規(guī)避可能出現(xiàn)的建筑風(fēng)險與建筑錯誤;幫助業(yè)主方全局把控整個工程項目，促進業(yè)主與施工單位之間更直觀的交流。

1 ?BIM建模技術(shù)分析

1.1 建模流程

BIM建模流程，首先通過建模軟件平臺創(chuàng)立新模型，輸入項目信息便于后期管理和輸入地理信息便于模型的定位，之后通過項目結(jié)構(gòu)層層高和設(shè)計地坪標(biāo)高創(chuàng)建立面標(biāo)高，通過如墻體中心線等信息創(chuàng)建平面軸網(wǎng)。完成之后，便可建立工程項目的建筑、結(jié)構(gòu)與安裝模型。

1.2 常用BIM建模軟件

1.2.1 Revit建模

Revit作為目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的建模軟件之一，能夠幫助建筑設(shè)計師設(shè)計并建造質(zhì)量更好、能效更高的建筑物。Revit軟件支持碰撞檢查、可持續(xù)設(shè)計、施工規(guī)劃和建造等。幫助建筑方、設(shè)計方與業(yè)主之間更直觀的溝通。其面向建筑信息模型而構(gòu)建，通過參數(shù)化模型的創(chuàng)建，真實地模擬或設(shè)計建筑工程項目的建筑、結(jié)構(gòu)、安裝模型，幫助設(shè)計師在設(shè)計流程前期探索出最新穎美觀的設(shè)計概念。

針對Revit的基本建模流程相對于整個建筑物來講過于繁瑣的問題，可通過使用如晨曦BIM算量中BIM土建、BIM鋼筋和BIM翻模插件來解決。該插件基于二維平面CAD圖紙，可完美秉承Revit的所有功能特點，利用Revit軟件提取想要翻模的構(gòu)件，實現(xiàn)快速建模。晨曦BIM算量的功能具有指導(dǎo)施工、一模多用、無縫對接、模擬手算、報表系統(tǒng)、操作簡便等特點。

1.2.2 Bentley系列軟件及與Revit的區(qū)別

Bentley產(chǎn)品是基于Microstation開發(fā)形成的一系列專業(yè)軟件，常用在工業(yè)設(shè)計（如石油、電力等）和基礎(chǔ)設(shè)施（如市政、道橋等）中。與Revit軟件相比其區(qū)別可以主要分為以下3個方面。

（1）模型的處理速度方面。

簡單來說，Revit軟件可能由于我們的疏忽沒點擊“保存”按鈕而丟失掉之前所有的成果。這里所謂的“保存”就是指軟件將內(nèi)存里的東西，保存進入硬盤的過程。但是相對于Bentley來講，不論何時，只要我們繪制構(gòu)件進入模型中，都將直接保存進入硬盤。對于一般設(shè)備而言，硬盤的儲存空間要遠(yuǎn)大于內(nèi)存。這也是Bentley建模速度遠(yuǎn)超Revit的原因。

（2）預(yù)制積木的數(shù)量。

在這個概念上，Bentley是在Microstation的基礎(chǔ)上開發(fā)出了許多建模軟件，其中最著名的當(dāng)屬ABD系列軟件。所謂系列便是ABD軟件包括建筑應(yīng)用、結(jié)構(gòu)應(yīng)用、機電應(yīng)用、電氣應(yīng)用等獨立的軟件。這樣的好處就是不同領(lǐng)域的人，能在自己專門的軟件上更精細(xì)化地完成自己的任務(wù)。Revit軟件，只能在自己相關(guān)的面板中操作進行。

（3）軟件交互方面。

在這個層面上，Bentley所有相關(guān)軟件都是基于Microstation的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。換個思維來講，Microstation針對不同的行業(yè)人員，搭建不同的預(yù)制積木，并賦予其相應(yīng)的信息。其導(dǎo)出的所有格式均為DGN格式，彼此之間可以相互打開。而Revit模型本身輸出RVT格式，在后期渲染或者進行其他操作的時候，不論是導(dǎo)入或?qū)С鯨BIM、IFC等格式都會造成部分信息丟失。

2 ?BIM模型的“觀測死角”

當(dāng)我們創(chuàng)建好一個BIM模型之后，總會有部分建筑構(gòu)件被其余構(gòu)件遮擋，不利于直觀地查看所需要的建筑信息。例如：當(dāng)我們完成建筑模型的一層創(chuàng)建，生成樓板，開始二層建模時一層模型只能通過剖面或者構(gòu)件顯隱等操作才能查看，步驟較為復(fù)雜不利于及時發(fā)現(xiàn)建模錯誤。

BIM漫游技術(shù)的出現(xiàn)巧妙地解決了這個問題，我們可以通過如Revit建模軟件自帶的相機功能查看，具體見圖1。

也可通過Revit自帶的漫游技術(shù)查看，但缺點是其自帶的漫游技術(shù)只能按照預(yù)先設(shè)定好的路線前進查看，缺乏靈活性。具體來說Revit漫游技術(shù)存在的問題如下。

2.1 自身功能的局限性

其自帶動畫漫游制作功能需要導(dǎo)出至Navisworks等軟件才能進行，但是這些軟件不具備模型編輯功能，操作者在發(fā)現(xiàn)問題之后需要返回Revit模型中修改才能繼續(xù)操作，這樣的反復(fù)導(dǎo)入導(dǎo)出極大地增加了設(shè)備的運行負(fù)擔(dān)，具有不便性。

2.2 漫游視頻效果差

Revit軟件本身定位于項目工程建筑與結(jié)構(gòu)軟件，其漫游技術(shù)并不是很成熟。由于軟件對于設(shè)備要求較高和Revit自身漫游模塊不成熟等問題導(dǎo)致導(dǎo)出物體缺乏真實性、美觀性和模擬自然光與燈光的真實性，圖片畫質(zhì)的清晰度與導(dǎo)出動畫的流暢性都受到了限制。

2.3 缺乏可操作性

Revit漫游功能只能在軟件中預(yù)設(shè)路徑，然后按照該路徑前進查看。無法轉(zhuǎn)換視角、改變方位。這樣會導(dǎo)致操作者不能及時地發(fā)現(xiàn)模型的碰撞錯誤或者屬性錯誤等問題。且路徑的預(yù)設(shè)過程需要綜合考慮視角、方位等問題流程復(fù)雜，漫游過程缺乏可操作性。

3 ?BIM漫游技術(shù)

3.1 BIM漫游技術(shù)

BIM漫游技術(shù)的出現(xiàn)，方便了人們直接預(yù)覽建筑形態(tài)與物體屬性，能節(jié)省大量的時間和精力。它的便捷之處在于，人們能直接在自己的設(shè)備中造景虛擬的空間來模仿現(xiàn)實環(huán)境或者模擬虛擬的施工環(huán)境，便于項目管理具體見圖2。

其操作方法可以理解為：以自己為第一視角，通過操作鼠標(biāo)實現(xiàn)視角的轉(zhuǎn)換，以此漫游在虛擬的模型空間中觀測其外部環(huán)境和形態(tài)以及內(nèi)部裝飾和設(shè)計。在房地產(chǎn)開發(fā)等方向有重要用途。

3.2 BIM漫游技術(shù)的軟件分析

3.2.1 Lumion、Fuzor

Lumion與Fuzor作為一個實時的3D可視化工具，具有很強大的渲染效果。模型構(gòu)件方面，上百種花草樹木、建筑形態(tài)、交通工具等助力我們完整地還原真實場景;環(huán)境與天氣插件能帶我們還原真實的天氣情況甚至能模擬出海洋效果;燈光方面能完整還原建筑內(nèi)外一整套照明體系，展現(xiàn)完美夜景;建模動畫設(shè)計方面其內(nèi)置視頻編輯器能完美制作一整套渲染視頻等。

但是其導(dǎo)入Revit模型之后，會造成模型的數(shù)據(jù)信息及屬性的丟失，嚴(yán)格意義來講他們只是做了渲染并不能保留BIM模型的建筑信息。

3.2.2 魯班場布、廣聯(lián)達場布

魯班場布主要用于建設(shè)工程項目臨建設(shè)施的科學(xué)規(guī)劃場布。其高清渲染技術(shù)，采用全新的三維平臺，做到對臨建設(shè)施的實時渲染。軟件內(nèi)嵌數(shù)百種常見的構(gòu)建模型，極大地提升了場布速度，如果剛好項目模型本身就有使用廣聯(lián)達或者魯班體系就可以形成互補作用。但是缺點也很突出，就是場布軟件無法與其他軟件交互。并且相對于Lumion、Fuzor等軟件來看，其場布模型死板、功能性弱、畫質(zhì)差。

4 ?建模軟件與漫游軟件集成過程中的缺點

4.1 軟件不兼容

當(dāng)完成模型建立進行渲染時，總會存在不同格式不兼容的問題。如Revit導(dǎo)出RVT格式而Lumion卻無法識別該格式。我們就必須通過Revit to Lumion Bridge 轉(zhuǎn)換為Lumion所能識別的格式。又如魯班BIM系列軟件，必須要通過導(dǎo)出和導(dǎo)入LBIM或者IFC格式才能實現(xiàn)軟件之間的互通，操作具有不便性。但是對于上文提到的Bentley系列軟件導(dǎo)出均為DGN格式就解決了這個問題。

4.2 數(shù)據(jù)丟失

對于模型添加的族構(gòu)件，導(dǎo)入漫游軟件不能全部識別。這就使物體失去原有屬性，造成數(shù)據(jù)丟失。更改的過程就要重復(fù)導(dǎo)入與導(dǎo)出不同的格式，操作過于復(fù)雜。但是對于項目本身，完整的建模數(shù)據(jù)也是極其重要的。

5 ? 結(jié)語

基于BIM建模技術(shù)，在目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的軟件之一當(dāng)屬Revit。Bentley系列軟件雖然在很多方面要優(yōu)于Revit，但是由于Bentley系列軟件的產(chǎn)品定位是：面向基礎(chǔ)設(shè)施專業(yè)人員的解決方案。該方向更支持大文件，及多人員的協(xié)同作業(yè)，并配備有相應(yīng)的協(xié)同管理平臺，故更適合于企業(yè)完成大型復(fù)雜項目。而Revit本身瞄準(zhǔn)于普及度更高的民用項目市場，具有易操作性、功能性、集成性、用戶廣泛性等特點，產(chǎn)品更著重小團隊的工作體驗。

漫游技術(shù)在BIM建模中的應(yīng)用旨在為用戶提供更好的可視化體驗，為解決如Revit等BIM建模軟件自帶漫游功能極易形成的觀測死角問題，引入Lumion等專業(yè)渲染軟件。但是由于軟件兼容性等問題的出現(xiàn)，在渲染軟件中無法準(zhǔn)確查看前期建模信息，給軟件操作者帶來了極大的不便。綜上而言，為解決BIM建?！坝^測死角”問題，需參考專業(yè)渲染軟件從渲染效果、操作方式、動畫制作、漫游場景等方面優(yōu)化BIM建模軟件的漫游功能。為了優(yōu)化BIM建模與漫游集成具有的操作不便性，需參考預(yù)制積木模式下軟件集成的方法，優(yōu)化軟件兼容性差的問題。打造兼具美觀+信息的建筑信息模型。

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