基于BIM+UE+低代码技术的三维数字化汇报演示技术研究及平台开发

黄方贞HUANG Fang-zhen

（深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司，深圳 518001）

0 引言

近期，交通运输部诸多信息化政策文件中均明确表示要促进以BIM（建筑信息模型）技术为核心的三维技术在交通设计、建设规划、运维管理等阶段的全方位运用，实现精细化管理规划设计、动态化的工程施工管理和智慧化的运营管理养护。随着BIM 和虚幻引擎技术在现在重大交通基础设施项目中的普遍应用，如何形象、逼真、不卡顿的快速配置出可以直接面向重要领导和行业专家的方案汇报演示系统也变得至关重要，根据统计，我单位承接的重大基础设施项目中90%的项目需要根据业主的需求定制化的制作三维动画视频展示方案设计效果。

基于此背景，本文研究依托单位承接的重大项目规划、设计成果，综合利用BIM、虚拟引擎、GIS、三维仿真、数字孪生等先进技术构建城市交通立体模型和动画，实现对三维底图、道路、桥梁、隧道、车辆、绿植等的三维可视化管理，通过“低代码”技术[1]自主、方便、便捷的构建三维数字化汇报演示平台，满足工程方案三维形象、直观、定制化的汇报需求，有效减少汇报材料制作时间，降低与业主的方案沟通和修改成本。

1 基于BIM 和UE 的三维立体模型与动画构建方法

依托单位承接的重大交通基础设施项目各阶段成果，逐步建成道路、桥涵、隧道、车辆、绿植等带有详细构建信息的三维立体模型和动画视频。其具体技术路线如图1 所示。

1.1 BIM 模型构建方面

①通过Autodesk、Bentley 等软件快速建立虚拟的建筑道路工程三维模型[2]，利用数字化技术，为交通规划设计模型提供完整的、与实际情况一致的交通工程信息库，提高交通工程的信息集成化程度，满足项目的建模要求。

②使用Civil3D 创建地形曲面及道路实体模型[3]，通过Infraworks 整合道桥隧、地形、倾斜摄影等模型用作可视化展示[4]，运用Navisworks 进行碰撞检测及三维审阅[5]。

③通过EICAD 软件进行道路二维设计[6]，不改变既有设计习惯，通过RIM 文件将EICAD 设计数据直接导入EIRevit，自动生成Revit 三维模型文件。

1.2 数字资产处理能力方面

①使用3DsMax 进行BIM 模型资源整合和格式转换[7]，以适配可视化演示平台进行加载。

②使用数字资产管理平台建设对三维模型数据、GIS数据等建造过程中产生的各类数据进行数字资产管理，满足信息之间进行高效、便捷地汇总与交互。

③基于航拍图形文件通过Smart3D 生成倾斜摄影图形数据，输出格式采用OSGB 格式。该格式采用二进制存贮的、带有嵌入式链接纹理数据（.jpg），能通过辅助插件外挂在本地空间，在平台内根据LOD 分级进行快速加载。即使是数据量巨大的倾斜摄影模型也可以在可视化演示平台中流畅运行。

④通过水经注地图下载器，下载超高清卫星影像、高程DEM 图像以及全国房屋道路矢量数据。

⑤基于shp 矢量文件通过CityEngineCGA 编程规则快速生成城市道路集群模型。

⑥运用Houdini 通过基于C++构建的VEX 语言快速编写程序化生成工具，根据面对对象的设计思路开放参数，用以在虚幻引擎中二次加载快速生成所需模型，粒子效果等，减少人工重复劳动。

⑦运用PTV-VISSIM 进行车流仿真模拟[8]，最大程度还原项目改造前后的真实路况。

⑧运用Twinmotion 整合优化数字资产，作为导入UE4虚幻引擎前的准备工作。

1.3 模型演示能力方面

①使用UE4 虚幻引擎整合各类资源（视频，图片，音频，模型，角色动画），根据交互功能的需求，按照使用对象的逻辑通过虚幻引擎（UE4/5）自带的蓝图与C++进行功能开发。

②最终打包成多种格式文件，供可视化演示平台调用。

2 采用“低代码”技术的三维数字化汇报演示平台快速搭建方法

采用SpringBoot 微服务、前后端分离架构[9]，在WebGL、CesiumLAB 等技术底层和已有插件的基础上，利用Vue 前端框架和Cesium 进行二次开发，在低代码的“微服务”设计开发思想框架下，构建用于汇报演示的低代码系统，封装针对交通规划设计业务的“漫游”、“定位”、“图层”等常见功能，实现了一个可以通过思维导图进行配置、灵活变换多媒体素材、交互演示三维对象的方案演示信息化平台。

平台可流畅加载BIM+UE 轻量化处理的三维立体模型和动画，采用模板、组件的设计模式，可自定义LOGO+项目名称、汇报的一级目录和二级目录、背景素材、演示素材、模型交互按钮等汇报演示素材内容。数字化汇报演示平台展示界面示意图如图2 所示。

其中模型交互按钮中封装了添加定位、添加漫游、添加动点、添加动线、添加广告牌、添加显示/隐藏、添加范围7 类控件，设置界面如图3-图9，使用人员可以通过点击、拖拽、填写文字的方式快速设计和构建方案演示过程中需要重点突出和展示的方案预期效果。

相比于传统的软件开发方法，低代码技术可大幅降低应用平台开发的技术门槛，并显著提升开发效率，大幅缩短开发周期。构建的数字化汇报演示平台前期一次投入建成后，后续只需少量人员花费少量时间即可配置出面向领导和专家的汇报演示系统，可有效节约汇报材料的制作时间和成本，具有较好的推广应用价值。

3 成果应用与效果

本研究技术已成功应用于本单位承接的梅林关及周边片区交通组织优化方案项目中，并获得市领导的高度好评：汇报形式新颖、直观、省时高效，应全面推广。梅林关及周边片区交通组织优化方案项目是为了缓解梅林关及周边交通拥堵问题，由本单位规划部门研究制定该片区交通组织优化方案。

①方案汇报可融入PPT、视频、图纸、图像、音频等不同信息载体，避免频繁切换系统造成卡顿。如图10-11 所示。

②将BIM+实景轻量化处理，在快速搭建的汇报演示平台上流畅加载，无需到现场，直观了解项目全况。如图12 所示。

③关注地区本身及周边自然地理环境状态，方便进行多方案可视化比选、优化、汇报展示。如图13 所示。

④基于地理信息三维空间的标注标绘功能：支持标注点，绘制线、绘制面、绘制箭头。如图14 所示。

4 结束语

本文研究突破传统BIM 和ppt 来回切换以及BIM 体量大加载卡顿的汇报模式，综合利用BIM、虚拟引擎、GIS、三维仿真、数字孪生等先进技术，通过“低代码”技术开发了一套三维数字化汇报平台，方便无编程基础人员自主、方便、快捷的配置出面向领导和专家的汇报演示方案，满足工程方案三维形象、直观、定制化的汇报需求。本文技术路线已成功应用于梅林关及周边片区交通组织优化方案项目汇报中，并得到了市领导的高度好评，证实该技术路线可行，未来平台功能在应用过程中还会不断优化。