BIM 數(shù)據(jù)提取技術(shù)在工程資料工作中的應(yīng)用

胡宏彪

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑管理學(xué)院，江蘇徐州 221116）

0 引言

建筑工程資料是對(duì)建筑工程項(xiàng)目建造過(guò)程的真實(shí)記錄，是工程質(zhì)量的客觀見(jiàn)證，也是對(duì)建筑工程進(jìn)行檢查、維修、管理、使用、改建、擴(kuò)建的重要依據(jù)，因此，國(guó)家建設(shè)主管部門(mén)對(duì)工程資料工作十分重視，明確規(guī)定“任何一項(xiàng)工程，如果工程資料不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，則判定該項(xiàng)工程不合格”[1]。為了系統(tǒng)化、程序化、規(guī)范化記錄工程建設(shè)過(guò)程中的各項(xiàng)信息，目前工程資料主要使用制式表格的形式進(jìn)行記錄。

建筑工程資料包含的表格、文檔不僅數(shù)量巨大，而且種類(lèi)繁多，填寫(xiě)這些資料是一個(gè)非常耗費(fèi)人力的過(guò)程。而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前，在實(shí)際工作中已廣泛使用工程資料管理軟件輔助工作，這些軟件能完成工程資料所有文檔、表格的錄入、管理、查詢(xún)、備份、導(dǎo)入、導(dǎo)出等任務(wù)。雖然和以前相比，管理軟件的應(yīng)用大大提高了資料工作的效率和質(zhì)量，但是以現(xiàn)在的信息化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，目前所有的工程資料管理軟件只是實(shí)現(xiàn)了表格的電子化而已，表格中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)依然完全依靠人工輸入的方式進(jìn)行填寫(xiě)，由于輸入的數(shù)據(jù)量大，圖紙復(fù)雜，人工方式不僅速度慢，還非常容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。另外，在二維施工圖時(shí)期，由于圖紙上的設(shè)計(jì)信息只能依靠人工讀圖進(jìn)行提取，資料管理軟件和建筑設(shè)計(jì)軟件之間的信息隔離是可以接受的，而現(xiàn)在進(jìn)入BIM 時(shí)期后，由于可以從建筑設(shè)計(jì)模型上提取信息，這種信息隔離的軟件設(shè)計(jì)思想就顯得非常落后了。

國(guó)內(nèi)外的研究者已經(jīng)關(guān)注到建筑軟件信息連通這個(gè)領(lǐng)域，并開(kāi)展了一系列研究，張翼飛[2]通過(guò)開(kāi)發(fā)Revit 插件提取三維模型的幾何信息注入AR 建模軟件，實(shí)現(xiàn)了建筑模型的AR 展示和信息查詢(xún)。葉鵬等[3]以鐵路車(chē)站的BIM 模型為載體，通過(guò)Unity 平臺(tái)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了車(chē)站模型與資料的關(guān)聯(lián)，使得資料的查詢(xún)、展示便利化。潘月宇[4]論證了BIM 在施工項(xiàng)目工程資料管理上的適用性，并提出了總體要求和框架體系。但目前的研究還基本沒(méi)有達(dá)到通過(guò)軟件信息連通實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)化的深度，尤其對(duì)于這方面具體實(shí)施技術(shù)的研究還比較缺乏，因此對(duì)BIM 數(shù)據(jù)提取及應(yīng)用進(jìn)行研究具有較大的實(shí)用價(jià)值。

1 開(kāi)發(fā)思路

由于工程使用BIM 建模后，建筑信息可以從模型中直接提取，當(dāng)需要向工程資料表格中填入信息時(shí)，關(guān)于建筑物本身的信息，比如構(gòu)件尺寸、材質(zhì)、位置等，就可以自動(dòng)從模型中提取并填入表格，工作快速準(zhǔn)確，大大節(jié)約人力成本。另外，在自動(dòng)獲取建筑設(shè)計(jì)信息后，工程資料管理軟件還可以大幅增強(qiáng)其自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)判別結(jié)果的功能，使軟件更加智能化。以柱子模板安裝施工驗(yàn)收記錄為例，說(shuō)明在該設(shè)計(jì)思路下工程資料管理軟件的改進(jìn)效果。

在傳統(tǒng)方式下完成工程資料的操作步驟：

（1）測(cè)量一個(gè)柱子的模板安裝尺寸；

（2）從圖紙上找出此柱子的設(shè)計(jì)尺寸；

（3）計(jì)算兩者之間的偏差；

（4）根據(jù)規(guī)范規(guī)定判定驗(yàn)收結(jié)果是否合格；

（5）將結(jié)果輸入工程資料管理軟件。

本文設(shè)計(jì)的操作步驟：

（1）測(cè)量一個(gè)柱子的模板安裝尺寸；

（2）在BIM 模型中找到此柱子的ID 值；

（3）在軟件中，輸入ID 值和測(cè)量值。

人工完成本文設(shè)計(jì)的步驟后，資料管理軟件根據(jù)ID 值從BIM 模型中提取出柱子的設(shè)計(jì)尺寸，然后和測(cè)量值比對(duì)，計(jì)算出偏差，再根據(jù)資料管理軟件中設(shè)定的規(guī)范要求，自動(dòng)判斷施工質(zhì)量是否合格，最后將各項(xiàng)所需數(shù)據(jù)自動(dòng)填入表格中。兩者相比，后者自動(dòng)化程度更高，所需人工工作量更小，計(jì)算過(guò)程及判定也不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2 BIM 數(shù)據(jù)提取技術(shù)

在本文設(shè)計(jì)的工作模式中，從BIM 模型中提取所需數(shù)據(jù)是技術(shù)核心。BIM 數(shù)據(jù)主要包含在其核心建模軟件中，我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的建模軟件是Autodesk 公司的Revit，Revit 不僅創(chuàng)建了三維模型的幾何實(shí)體，更包含了模型的數(shù)據(jù)信息，并使信息與模型保持完整的關(guān)聯(lián)性，即模型與信息之間可實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)動(dòng)，方便后續(xù)信息提取的研究。Revit 擁有較強(qiáng)的開(kāi)放性，Autodesk 公司為該軟件保留了大量的API 應(yīng)用程序接口，用戶(hù)可以通過(guò)Revit 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)使用API 來(lái)擴(kuò)展和定義所需的功能或模塊。利用 RevitAPI 接口可以訪問(wèn) BIM 模型的圖形信息、訪問(wèn) BIM 模型的參數(shù)信息、自動(dòng)創(chuàng)建項(xiàng)目文檔、集成第三方應(yīng)用及轉(zhuǎn)換傳遞 BIM 模型數(shù)據(jù)信息等，因此，本文選用 Revit 進(jìn)行BIM 數(shù)據(jù)提取方法的研究。

在進(jìn)行Revit 二次開(kāi)發(fā)之前，需安裝好相應(yīng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)并對(duì)開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行搭建。本文使用Revit 2019 版軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，并使用Visual studio 2019 搭建相應(yīng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用C#編程語(yǔ)言和API 程序接口對(duì)Revit 軟件進(jìn)行功能命令的二次開(kāi)發(fā)。Revit 的基本開(kāi)發(fā)流程為：首先創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)庫(kù)（Class Libriary）項(xiàng)目，在這個(gè)類(lèi)庫(kù)項(xiàng)目上添加兩個(gè)引用RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll；然后在程序中添加命名空間Autodesk.Revit.UI、Autodesk.Revit.DB，在程序中添加事件屬性；最后建立一個(gè)IExternal Command 的派生類(lèi)，在Execute () 函數(shù)中通過(guò)編寫(xiě)代碼進(jìn)行重載實(shí)現(xiàn)需要的功能。開(kāi)發(fā)流程如圖1 所示。

圖1 Revit 基本開(kāi)發(fā)流程圖

在RevitAPI 中，Document 類(lèi)用于表示打開(kāi)的Autodesk Revit 工程，Document 對(duì)象用于存儲(chǔ)Revit 的元素、管理視圖和數(shù)據(jù)，通過(guò)這個(gè)類(lèi)的GetElement 方法獲取元素，從元素的族實(shí)例、族類(lèi)型尋找所需的參數(shù)，有GetParameters 和Get_Parameter兩種方法。GetParameters 方法使用name 參數(shù)，Get_Parameter方法可以使用BuiltInParameter 參數(shù)、Definition 參數(shù)、Guid 參數(shù)，從效率上講，最快的是BuiltInParameter 內(nèi)建參數(shù)，其次是Definition 參數(shù)和Guid 參數(shù)，最慢的是name 參數(shù)。

3 實(shí)例分析

以一個(gè)框架結(jié)構(gòu)中的柱子為例，使用上述技術(shù)方法提取其在模型中的高度和截面尺寸。首先在模型上選取一根框架柱，在revit 軟件中點(diǎn)擊“管理”-“選擇項(xiàng)的ID”，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框顯示選擇構(gòu)件的ID 值，值為“473860”，如圖2 所示。

圖2 查詢(xún)柱子的ID 值

提取柱子高度的編程思路為：由柱子的ID 取得族實(shí)例，在族實(shí)例中有底部標(biāo)高、頂部標(biāo)高參數(shù)，取得這兩個(gè)參數(shù)后，用頂部標(biāo)高減去底部標(biāo)高即為柱子高度。

取得底部標(biāo)高的核心代碼如下：

頂部標(biāo)高代碼類(lèi)同，將底部標(biāo)高和頂部標(biāo)高數(shù)值使用對(duì)話(huà)框顯示出來(lái)，分別如圖3、圖4 所示。

圖3 柱子底部標(biāo)高數(shù)值顯示

圖4 柱子頂部標(biāo)高數(shù)值顯示

可以看出得到的底部標(biāo)高為-49.9999999948539mm，原始設(shè)計(jì)值為-50mm，此偏差對(duì)后續(xù)計(jì)算沒(méi)有影響；得到頂部標(biāo)高為5950mm，柱子設(shè)計(jì)高度為6000mm，提取的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)值兩者相符。

提取柱子截面尺寸的方法更為復(fù)雜，因?yàn)樽鍖?shí)例沒(méi)有表示柱子截面邊長(zhǎng)的參數(shù)，需要先由族實(shí)例取得族類(lèi)型。在族類(lèi)型中有“b”“h”兩個(gè)參數(shù)分別表示柱子兩個(gè)方向的截面尺寸，取得“b”參數(shù)的核心代碼如下：

將“b”參數(shù)數(shù)值使用對(duì)話(huà)框顯示出來(lái)，如圖5 所示。得到的數(shù)值為900mm，與設(shè)計(jì)值一致，“h”參數(shù)操作類(lèi)同。

圖5 柱子截面邊長(zhǎng)數(shù)值顯示

在工程資料管理軟件中加入上述提取信息的代碼后，就可以獲得構(gòu)件的模型信息，然后在資料軟件內(nèi)部進(jìn)行使用了。

4 結(jié)論

本文針對(duì)目前工程資料管理軟件自動(dòng)化程度低，與BIM 模型信息隔離的問(wèn)題，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)提取BIM 模型中的數(shù)據(jù)信息到工程資料軟件中進(jìn)行自動(dòng)工作的技術(shù)路線，并以工程實(shí)例驗(yàn)證了工程資料所需信息的提取過(guò)程，主要結(jié)論如下：

（1）工程資料所需的模型信息可以提取，數(shù)據(jù)精度符合工作需要，證實(shí)了在工程資料管理軟件和BIM 建模軟件之間建立信息連通是可行的；

（2）在信息連通背景上設(shè)計(jì)的軟件工作方式可以節(jié)省大量的人力，與BIM 模型信息連通將是下一代工程資料軟件的技術(shù)發(fā)展方向，依據(jù)這一技術(shù)路線設(shè)計(jì)的新一代資料管理軟件必將具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

在本文的研究基礎(chǔ)上，下一步還需對(duì)工程資料中各個(gè)具體記錄環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)需要何種模型信息數(shù)據(jù)，以及在工程資料管理軟件中如何處理和使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，進(jìn)一步的研究工作將為最終實(shí)現(xiàn)下一代工程資料軟件更新打下良好基礎(chǔ)。