基于UNTIY 的交互式BIM 展示系统开发

2020-07-16上海市政工程设计研究总院集团有限公司胡震张引玉

中国建设信息化 2020年12期

文｜上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司胡震张引玉

近年来，随着BIM 应用的不断普及和深入，逐步改变了传统工程项目信息的组织和表达方式。BIM 技术开始成为工程项目管理的技术支持，各种项目信息通过编码、参数化的方式与BIM 模型关联起来，BIM 模型成为成果交付、方案汇报等工作的基础。因而，BIM 模型可视化技术是基于BIM 的工程项目管理应用的核心技术支撑。

1 BIM 展示技术现状

BIM 模型是集成了建筑几何信息和非几何信息的多维度信息模型，与二维CAD图纸相比，信息量大得多；同时三维模型得表现力更强，在打开和运行时占用的计算机资源也大得多。

BIM 软件众多且操作复杂，在大型市政项目中，为了满足不同的应用方向，需要使用不同的软件。而在整合多源异构的BIM 模型过程中经常遇到BIM 数据整合困难的问题，主要可以分为如下三种情况：

（1）模型材质或纹理丢失，导致展示效果不佳。由于不同软件建模方式不同，造成整合及展示过程中材质贴图易丢失，最终展示效果失真。

（2）多源异构模型的文件格式繁多，几何数据量大，导致模型整合难度高而且浏览体验差。不同BIM建模软件之间标准不统一，不能做到信息的无损传递，难以整合全部专业的BIM 模型进行展示。市政工程中BIM模型包含的构件较为精细，整合形成的模型体量大，浏览和操作时不流畅。

（3）无法进行客户定制化展示，以满足不同场景应用需要。多数厂家提供的BIM 模型展示软件都是独立的商业软件产品，基本以实现自由漫游、第三人称和第一人称漫游等功能为主，缺乏二次开发接口，无法按照项目需求进行定制化开发，以满足各种汇报场合和展示场景的应用。

2 交互式BIM 展示系统开发技术路线

交互式BIM 展示系统基于Unity 图形引擎进行二次开发，利用3D 模型存储BIM模型的几何数据，关系型数据库存储BIM模型的属性数据，信息解析模块将3D 模型库和关系型数据库中的数据信息输出到交互式同步模块，输入模块获取外部操作指令，以控制虚拟摄像机的运动，交互式同步模块根据输入模块的外部操作指令，对3D 模型库和关系型数据库中的数据信息进行逻辑处理，显示模块实时显示交互式同步模块的逻辑处理结果。系统开发的技术路线如图1 所示。

3 系统关键技术

3.1 数模分离技术

本系统将模型的几何信息和属性信息进行了分离，几何信息在建模软件中完成，而属性信息在信息管理系统中完成，这样当模型修改时，不影响属性信息，当属性信息修改时，不影响模型，可以分别进行维护；在进行三维场景漫游的同时能即时的访问场景中的模型的详细信息，而这些信息可以来源于数据库或者是其他的信息管理系统，比如企业信息管理系统，施工管理系统等等，甚至能接受某些预警系统推送的报警数据。

3.2 兼容各种主流BIM 模型格式

大型市政项目需要配合的专业多，每个专业基于自身的应用特色所使用的BIM软件也不尽相同，本系统可加载多个模型，单个模型最大可达900MB，整体模型大小没有限制。同时，系统支持当前所有主流三维模型格式导入，支持不同格式的模型文件在此整合，并且提供开放的数据接口方式。目前已支持的文件格式主要有rvt、nwd、skp、3ds、fbx、stp 等常见文件格式。

3.3 浏览操作方式人性化

本系统能够实现三维信息即使传递，模型查看无卡顿。系统采用LOD 加载方式，完美协调了整体细节的把握和大场景构建的丰富程度。系统提供游戏式操作，符合绝大多数人的操作习惯，能通过自由模式、第一人称模式、第三人称模式进行浏览，并支持行车、行人等漫游方式，同时在任意画面下都可以切换为模型信息查询操做，为用户提供全新式交互体验。漫游场景如图2 所示。

图1 系统设计技术路线图

图2 第一人称视角漫游

图3 模型树

3.4 紧贴市政工程项目特定需求

市政工程中的路桥隧项目大多数为大型线性工程，大型水务工程项目单体结构及工艺设备系统系统复杂，传统的图形引擎很难支持。本系统针对不同大型工程项目的展示特点，基于游戏引擎进行开发，整合了BIM 模型资源，并根据项目需求进行C#自主开发。同时，系统提供二次开发接口，可按照市政工程的行业需求进行定制化开发。