BIM模型轻量化问题研究

操锋 张海兵 段高博

[摘 要]目前，国内轨道交通BIM应用正在大力推进，但由于轨道交通体量大、呈带状分布等特征，严重制约着在轨道交通BIM技术的应用。因此，本文研究了BIM模型轻量化的问题，针对轨道交通BIM模型进行轻量化，并应用于具体项目中，以保证在低端设备对BIM的浏览和管理起到了很好的作用。

[关键词]轻量化;GIS+BIM;LOD

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.02.038

[中图分类号]TU-87;TU17;TP393.09[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）02-00-02

0     引 言

目前，轨道交通项目正如火如荼地快速推进，BIM技术成为轨道交通建设管理方面出现的新途径和办法，应用也日益广泛，除了国家层面的推进外，行业和地方也在大力推进BIM技术在轨道交通行业的应用。通过在轨道交通行业的BIM应用可以发现，轨道交通行业BIM模型的体量巨大，再加上其呈带状分布，对计算机的性能提出了严峻挑战。如若要顺畅地进行BIM设计，需要采购高端的图形工作站，成本巨大，对一些小型企业，成本无法接受。在业主层面，也不可能买高端的图形工作站到现场去进行BIM应用，为此，为提高BIM应用在设计、施工、运维等方面的优势，就需要通过减少模型的体量（包括减少点、面等数量），对模型进行实例化等对BIM模型进行轻量化，以保证模型的轻量化程度。

1     轻量化的方法研究

目前，对BIM轻量化的方法比较多，大致就是删除相关顶点、对面片进行折叠、LOD等，如果简化更厉害一点，则是将内层模型删除，只显示外层模型，这种简化方式，存在的最大问题是无法查询内部构件信息。有的在此简化的基础上，对外围的面片进一步优化，将外围作为一个整体，模型体积进一步减少，这样就与3D模型一样了，不能实现BIM信息化的价值。本文提出的轻量化方法主要体现在两个方面，如图1所示。

1.1   几何模型简化

对几何体的轻量化表现在对顶点、面等删除操作，减少三角面片，但是减少的三角面片不能影响构件的完整性。常见的如边折叠算法是几何元素删除法中比较常用的一种方法，算法的核心思路是：通过计算每条边进行折叠时所需的代价，并对其进行排序，从代价最小的边开始对边进行折叠，直至所有边不能折叠为止。如图2所示，将V1、V2两点之间的直线L退化成一个新点V，将点V1移动到新点V的位置上，并将所有与V2相关的边与新点V相连接，最后将退化的三角形与边删除。

以上方法进行简化的程度还不够，还需要对模型进行实例化，即相同的模型只留一个模型，其他的只留一个镜像，并对几何模型的拓扑结构进行重组，去掉重复点、面等，从而使模型体量进一步减小，如图3所示。

1.2   数据模型简化

至于对数据量的轻量化方面，可通过如下的一些手段。

①比较常见的模式，将BIM设计的各阶段数据进行分解，每个阶段所能带的数据仅限一部分，不用全部带，这样就可以减少部分数据量，这种方式在市面上应用的比较多。②对大量重复出现的数据进行镜像，只存一份，与几何模型类似，其他的用索引号代替。③进行数据压缩，根据相关算法对数据库中存储的数据进行压缩，从而减少数据量，只是在读取时需要解压，需要高效的解压算法与之配套。部分厂家为了保护数据的安全，在此还进行了数据加密等操作。

1.3   显示简化

在减少模型体量上，还有一个应用非常流行的做法，即LOD方法，主要应用于显示层面，在几何模型的处理上主要是构件模型的显示层级，根据层级的显示细节对模型进行轻量化处理。

1.4   BIM模型简化的效果

模型简化效果如表1所示。

2     成果应用

轻量化模型在BIM端展示的效果如图4所示。

在本次开发的系统中，通过开发插件，可将BIM模型快速轻量化为较小的模型，并可根据用户的需要，快速在BIM和GIS端展示，并可实现BIM与GIS交互。

主要参考文献

[1]冯光东，许永宏，操锋.BIM技术在武襄十铁路全专业的应用[J].铁路技术创新，2017（1）.

[2]郭思怡，陈永锋.建筑运维阶段信息模型的轻量化方法[J].图学学报，2018（1）.

[3]操锋.铁路行业BIM+GIS综合应用探讨[J].中国新通信，2015（7）.

[4]郭思怡.基于輕量化BIM的城市综合体应急疏散系统研究[D].西安：西安建筑科技大学，2008.