建筑行业作为国民经济的支柱产业,对中国经济发展的拉动作用明显。通过国家统计局数据显示,从 2009 年开始我国建筑业产业不断增长,截至 2018 年建筑业产值增加了 2.06 倍,预计未来几年建筑行业仍会带来巨大产值。但随着市场经济的发展,建筑行业竞争愈加激烈。同时建筑行业一直以手工业生产方式主导,导致其信息化程度低、数据孤岛等弊端日益显露,建筑行业急需谋求转型发展之路。

    数字建筑下的BIM轻量化应用 - 图1

    2009-2018 年建筑业总产值(来源:国家统计局)

    政府在《2016~2020 年建筑业信息化发展纲要》中明确指出信息化在支撑建筑业改革发展起着十分关键的作用。随着互联网、大数据、云计算、人工智能等技术的发展,推进 “互联网 + 建筑” 已成为必然趋势。不仅政府大力推进建筑行业信息化发展,同时建筑信息化也将更好助力建筑产业转型升级。

    建筑信息化,简单来说就是运用一系列信息技术手段,改变建筑业传统粗放式手段,优化产业模式,提升产业效率。提到建筑信息化就不得不提两个概念:“数字建筑” 和 “BIM”。如果说建筑信息化是大势所趋,那么数字建筑和 BI 则是实现建筑信息化的有效手段,BIM 则是实现数字建筑的关键要素。

    数字建筑下的BIM轻量化应用 - 图2

    建筑信息化、数字建筑、BIM 三者关系

    数字建筑是以 BIM 为基础,结合 VR/AR、云计算、大数据、物联网等先进技术,通过虚拟建筑与实体建筑映射,形成具有感知、分析、执行能力的 “数字双体”。数字建筑不是一个单纯的建筑本体数字化的概念,而是包含设计、采购、施工、运维全过程、全要素的数字化。其中 BIM 是实现数字建筑,完成建筑信息化转型的关键因素。那么到底什么是 BIM?

    其实简单来说,BIM 的就是一个包含了建筑工程信息的三维模型,数据主要包含两个方面:构件的几何信息、专业属性及状态信息;非构件(如空间、运动行为)的状态信息;同时 BIM 也具备:可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等重要特质。

    如此专业的三维模型,其涉及到的文件自然是比较庞大的,传统的 BIM 应用程序都基于桌面客户端且对电脑配置要求高。伴随着互联网的发展,越来越多的用户希望使用手机或者登陆浏览器即可浏览三维模型,因此为了更好的利用 BIM 模型,BIM 轻量化需求也应运而生。

    一个 BIM 模型的轻量化,其目的是为了尽可能缩小 BIM 模型的体量,使其可以更加适宜 web、移动端。在这个过程中,BIM 模型实际经历了两阶段处理过程:几何转换与渲染处理。几何信息主要指日常生活中可见的二维、三维模型,通过参数化方式描述单个构件的几何信息可以对其轻量化。除此之外还可以通过三角面片、相似性算法减少图元等方式对模型进行几何优化转换。渲染处理过程可使用八叉树快速剔除不可见图元,减少进入渲染区域的绘制对象,这部分技术在桌面端的三维显示引擎已非常成熟。此外还可以使用多重 LOD(Levels of Detail),加速单图元渲染速度。

    中国具备庞大的建筑体量,目前国内很多企业都还是比较传统的建筑方式,对于建筑信息化、数字建筑等并没有很强的概念。同时相较于国外,国内建筑信息化起步晚、技术匮乏。这些都迫切要求国内建筑企业要不断强化数字建筑核心技术,加速建筑产业转型升级。而在加速转型升级过程中 BIM 具有举足轻重的地位,BIM 轻量化技术实现数字建筑、加速建筑行业信息化转型不可或缺的关键引擎。

    几何转换、渲染处理是 BIM 模型轻量化的核心技术,具有一定的技术门槛,要求开发者需要掌握一定的图形技术。因此,现在市场上不断涌现出各式各样的 BIM 轻量化引擎。诸如 forge、广联达 BIMFACE、modelo、葛兰岱尔 webglBIM 轻量化引擎等。在后续的篇章里我会挑一款市面上认可度比较高的产品和大家一同分享学习。
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