Revit三維顯示技術的開發及應用

賈盈平　李春祥

(上海大學土木工程系，上海　200072)

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Revit三維顯示技術的開發及應用

賈盈平李春祥

(上海大學土木工程系，上海200072)

建筑模型的可視化，是數字化建模技術在各個專業之間信息交換與共享的重要途徑，直觀、高效、準確的模型顯示是項目順利進行的有力保障。目前，Revit通過“剖面框”功能實現基于區域的模型三維顯示，但此功能受模型大小、硬件配置的制約，在實際應用過程中，還存在反復旋轉模型視圖、不斷伸縮剖面框邊界、重復操作、工作效率低下的問題。基于此基礎，論文分析了Revit模型可視化技術的應用要點，假設出一種新的基于區域的三維模型顯示功能，并且結合RevitAPI開發技術，實現了此功能的研發。最后介紹了研發的關鍵流程，同時以一裝配式鋼結構為應用實例，展示應用效果，為推動BIM軟件其他技術的發展提供參考。

BIM； 可視化； 剖面框； 區域顯示

引言

BIM思想來源于卡耐基梅隆大學的 Chuck Eastman，是計算機數字信息技術與圖形技術的結合。BIM本質上是一個包含建筑工程生命全周期的數據庫，在項目不同階段，模型信息能夠沿著項目鏈雙向傳遞、動態關聯、實時共享與轉化，保證了信息技術在整個項目中的唯一性，實現了造價咨詢，設計、施工各個參與方的協同合作，避免了“孤島現象”的產生[1-3]。另一方面它通過三維圖形技術將模型信息可視化，實現了從傳統二維施工圖紙到三維空間模型的轉變，使得模型能夠直觀地展示各種構件之間的關系。同時，BIM模型附帶工藝設備屬性、建筑材料材質、模型環境、燈光渲染等信息，使得模型具有真實性[4-5]。

BIM可視化技術在投資方、設計方以及施工各方有重要應用意義。在Revit中它不僅可以實時展示各種設備、構件的空間布局，為初步建模提供設計依據，還可以對復雜節點的構造、相鄰構件的位置、尺寸信息進行全方位展示，大大提高了后期碰撞檢查的效率。

BIM技術是建筑協同設計[6-7]的有力手段，由于各個專業技術軟件都有自己的數據存儲形式，自己的命名規則與映射關系，故如何準確高效地實現各專業之間的信息互通成為BIM技術應用的難點。目前，基于Revit軟件插件的研發大多集中在研發插件使得不同專業的信息能夠互通共享。高效準確地顯示項目工作人員所要的模型信息，豐富視圖顯示功能，真正實現所想即所現，同樣是BIM技術得到更全面的應用的關鍵。而對于可視化技術方面的研究，大多數國內外學者也只是針對標準化圖層以及三維模型的視圖管理實施方法進行了研究[8-12]，并未實現技術的二次開發，創新實用性不大。雖然市面上個別軟件研發公司開發了相關視圖顯示功能，但基于研發公司的性質，不會對后臺研發關鍵技術步驟作闡述，理論背景不足，廣大研發學子找不到任何頭緒進行深入學習研究，因此學術研究意義并不大。

結合上述情況，本文對Revit模型可視化應用作了分析，結合Revit二次開發技術，實現了對三維顯示技術的二次開發，并對關鍵研發技術做了闡述。

1　三維顯示技術應用分析

Revit中將各個圖元對象按照不同類別，族，類型進行分類如圖1。不同的類別按照對象自身功能屬性的不同進行類別大類的分類如：墻、梁、板、柱、門、櫥柜等為模型類別； 參照線、參照點、剖面則歸屬于注釋類別。每個類別按照對象材質、外形構造、參數定義、施工工藝等方面的不同又分為不同的族。對族的進一步實例化，如尺寸大小的不同又將族分為不同的類型。因此，Revit中“可見性圖形”、“過濾器”等基本的構件三維視圖顯示命令，都是基于這種歸類原則的。

圖1　Revit 圖元分類

然而以Revit自帶的建筑樣板一層廚房中的廚房家具模型為例(位置信息，構件類型信息圖2， 3所示)，可以看出同一個模型構件可能包含不同的類別信息，因此Revit中引入“剖面框”命令，通過不斷伸縮剖面框邊界，確定要顯示的空間，使模型能夠實現區域顯示。

圖2　廚房家具模型在當前視圖中的位置

2　二次開發效果的提出

雖然Revit實現了基于區域的三維顯示功能，但是實際操作中會發現，確定剖面框的位置需要反復旋轉整個模型，若是模型信息量較大，硬件配置一般，無疑需要一定的等待時間。除此之外，對于模型組合復雜的區域，很難將剖面框伸縮到恰當位置，建模師通常還會借助顯隱功能將不需要的類型隱藏起來，操作過于繁瑣。

圖3　模型的圖元類型信息

如何快速確定剖面框的邊界？能否根據當前視圖中的對象直接確定剖面框的位置、尺寸，實現如下圖4所示的功能？

當選擇任意一個對象，該對象區域內全部類型被顯示，如圖4(a)，由于①、②兩處沒有選擇，因此剖面框將直接切割區域以外的部分。當選擇多個對象時，如圖4(b)，由于④被選中，而剖面框又是平行六面體，故顯示區域在(a)的基礎上沿Y方向增加了部分龍頭高度，③處也被顯示。

(a)

(b)圖4　三維實體顯示效果對比圖

本文在以上需求下，借助Revit二次開發平臺，對三維區域顯示技術進行了二次開發，實現了上述功能效果。

3　技術研發要點

3.1開發工具

Revit具有完善的二次開發平臺，用戶可以通過Revit的應用程序編程接口(Application Program Interface，簡稱“API”)，參考Revit SDK手冊，借助Visual Basic.NET、C#以及C++/CLI等任何與.NET兼容的編程語言進行編程，實現應用程序的開發[13]。本技術研發依托Revit2016版本，借助VS2012開發程序，C#編程語言。

3.2開發流程

每個視圖都有一個裁剪盒，它的作用就是決定模型在視圖中顯示哪部分。BoundingBox XYZ定義了一個三維的平行于坐標軸的長方體盒，空間位置由坐標點Max(盒子的上-右-前角)，min(盒子的下-左-后角)兩個屬性參數確定。對于三維視圖來說，存在另一個概念-剖面框(SectionBox)，SectionBox屬性接受一個BoundingBox XYZ 實例，用來確定三維模型的可見部分[14-15]。雖然可以通過視圖的裁剪盒屬性(View，CropBox)定義視圖的邊界，但剖面框決定了模型的可見性，在剖面框外面的部分即使在裁剪盒內部也無法顯示。基于上述理論基礎確定本文的關鍵研發流程。

1)創建一個新的裁剪盒BoundingBoxXYZ box，一個新的剖面框SectionBox box2；

2)在當前三維視圖界面中選擇對象，并生成集合ListelementIds。box2通過存儲elementIds的位置信息，確定其位置參數Max()，min()；

3)將box2的空間位置參數傳遞到box；

4)將裁剪盒box空間位置參數更新到當前三維視圖中，實現所選區域的三維顯示。

3.3編程要點介紹

由于本技術應用前提是在三維視圖中，因此程序開始時要判斷doc.ActiveView是否為View3D，不滿足條件時跳出警告框。elementIds是用戶通過鼠標單擊直接獲得的模型對象集合，因此需要首先定義一個 IList集合存儲拾取到的對象。

本技術采用了擴展存儲技術，需要引用Schema類。在面向對象語言中，一個Schema好像是一個類，而一個Entity就是它的一個對象。利用此技術可以把任何的數據保存在Revit中的任何一個Entity上，并且可以設置訪問權限。本文首先創建了一個Schema，box2則是基于該架構創建的一個Entity類型，當box2的的Max()，min()參數值確定以后，將它與上步定義的裁剪盒box相對應的參數關聯，實現了空間位置的傳遞，完成了局部對象的三維視圖顯示，此過程主要借助函數 view.SetEntity(box2)實現。

4　工程應用

4.1項目背景

圖5　項目模型圖

本工程是位于安徽省池州市的某宿舍樓。工程基底面積約500m2，總建筑面積約3 000m2，建筑為六層，高度18m。結構類型為鋼結構采用裝配式施工技術，如圖5所示。本工程嚴格按照Revit建模及加工圖要求、2015年9月28日項目裝配式BIM協調會會議紀要等相關要求，完成Revit模型創建以及加工圖設計說明。

4.2應用效果

4.2.1快速展示區域模型

建模過程中，建模師一般選擇“三維視圖+平面視圖”的界面環境，平面視圖中建模，三維視圖中實時觀察模型效果。過大的整體模型會影響視圖瀏覽效果，因此三維視圖通常是區域模型視圖。另一方面，鋼結構BIM模型是完全按照結構施工圖進行建模的，但有些節點的建模是按照施工圖節點詳圖大樣創建的，即加工圖必須要結合詳細的BIM模型圖與結構施工圖，才能保證裝配式模塊順利安裝。所以本項目中需要大量使用區域模型視圖。

以電梯間區域模型視圖為例，由于此整體模型信息量偏大，采用“剖面框”命令時，模型旋轉、剖面框拉伸過程中會出現停滯，視圖不流暢現象，而此過程需要反復幾次，使得效率大大降低。采用本文開發的技術，如圖6，在當前視圖界面下選定4個對象(圖中標記處)作為剖面框邊界條件，不需要旋轉視圖即可以生成相應的模型視圖，一次操作既可以完成，為建模師節約大量時間。

圖6　電梯間區域模型顯示

4.2.2快速查看構件間位置、尺寸

雖然建模人員是嚴格按照設計圖紙創建模型，但由于二維圖紙的局限性，避免不了三維模型中會出現構件位置尺寸設置不合理的情況。為了提高模型質量，Revit模型完成后，進入下一工作流程之前，建模人員首先會檢查復雜部位是否存在碰撞交叉，位置尺寸不合理現象。此項目中機電管線復雜，管線位置尺寸是否合理不容易查看。利用本文開發技術，如圖7(a)，在模型“上視圖”中確定剖面框的四個邊界，將會得到相應區域的管線視圖，同時由于視圖內模型信息量的減少，通過鼠標“放大”、“縮小”、“拖動”就可以快捷的查看任意關鍵部位，不會出現卡機不流暢等現象，如圖7(b)。

(a)

(b)圖7　復雜管線的位置、尺寸顯示

5　結論

可視化技術是一門語言，化抽象為具體，準確流暢的溝通了不同專業之間的工程信息，基于區域的三維顯示技術在模型設計，項目交流方面發揮尤為重要的作用。“剖面框”功能使用時，剖面框的位置、尺寸必須通過反復旋轉，伸縮操作才可以確定，效率低下。本文開發了一種通過選擇的實體對象作為邊界條件，直接確定剖面框位置尺寸的方法，一步到位，大大提高了工作效率，從而縮短項目周期，降低成本。

BIM軟件研發方面，研發公司具有雄厚的實力，但基于當前市場環境，公司盈利性質，研發技術保密性很強，不利于BIM技術的發展。科學技術的發展需要社會各界共同努力，將更多的技術正確闡述出來，供更多學者技術人員學習研究，對推動BIM技術的發展與應用有深遠影響。

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Development and Application of Three-Dimensional Display Technology of Revit

Jia Yingping， Li Chunxiang

(DepartmentofCivilEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)

Visualization of building models is an important way for digital modeling technologies to realize information exchanges and sharing among different specialties, while direct, efficient and accurate model display is a powerful guarantee for the successful completion of the projects.At present，Revit realizes the 3D region model by the function of “section box”.But this function is affected by the size of the model and the limit of the configuration.In practical application process，we need to rotate the model view and stretch the boundaries of the section box repeatedly，which is inefficient.Based on those，the key points of the application of Revit model visualization technology are analysed.Based on the development of RevitAPI technology，a new way of displaing 3D view which is based on the spatial location is proposed.Then the key technologies are introduceed and some application examples of an assembly type steel structure are demonstrated.This method provides a reference for the development of other technologies about BIM software.

BIM； Visualization； Section Box； Region Display

賈盈平(1990-)，女，碩士研究生。主要研究方向：BIM技術應用與研究。

李春祥(1964-)，男，博士，教授，博導。主要研究方向：超高層建筑結構計算分析、結構抗震與抗風、結構振動控制、結構健康監測、BIM技術。

TU17

A

1674-7461(2016)01-0038-05

10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.01.06