BIM模型輕量化問題研究

操鋒 張海兵 段高博

[摘 要]目前，國內軌道交通BIM應用正在大力推進，但由于軌道交通體量大、呈帶狀分布等特征，嚴重制約著在軌道交通BIM技術的應用。因此，本文研究了BIM模型輕量化的問題，針對軌道交通BIM模型進行輕量化，并應用于具體項目中，以保證在低端設備對BIM的瀏覽和管理起到了很好的作用。

[關鍵詞]輕量化;GIS+BIM;LOD

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.02.038

[中圖分類號]TU-87;TU17;TP393.09[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）02-00-02

0? ? ?引 言

目前，軌道交通項目正如火如荼地快速推進，BIM技術成為軌道交通建設管理方面出現的新途徑和辦法，應用也日益廣泛，除了國家層面的推進外，行業和地方也在大力推進BIM技術在軌道交通行業的應用。通過在軌道交通行業的BIM應用可以發現，軌道交通行業BIM模型的體量巨大，再加上其呈帶狀分布，對計算機的性能提出了嚴峻挑戰。如若要順暢地進行BIM設計，需要采購高端的圖形工作站，成本巨大，對一些小型企業，成本無法接受。在業主層面，也不可能買高端的圖形工作站到現場去進行BIM應用，為此，為提高BIM應用在設計、施工、運維等方面的優勢，就需要通過減少模型的體量（包括減少點、面等數量），對模型進行實例化等對BIM模型進行輕量化，以保證模型的輕量化程度。

1? ? ?輕量化的方法研究

目前，對BIM輕量化的方法比較多，大致就是刪除相關頂點、對面片進行折疊、LOD等，如果簡化更厲害一點，則是將內層模型刪除，只顯示外層模型，這種簡化方式，存在的最大問題是無法查詢內部構件信息。有的在此簡化的基礎上，對外圍的面片進一步優化，將外圍作為一個整體，模型體積進一步減少，這樣就與3D模型一樣了，不能實現BIM信息化的價值。本文提出的輕量化方法主要體現在兩個方面，如圖1所示。

1.1? ?幾何模型簡化

對幾何體的輕量化表現在對頂點、面等刪除操作，減少三角面片，但是減少的三角面片不能影響構件的完整性。常見的如邊折疊算法是幾何元素刪除法中比較常用的一種方法，算法的核心思路是：通過計算每條邊進行折疊時所需的代價，并對其進行排序，從代價最小的邊開始對邊進行折疊，直至所有邊不能折疊為止。如圖2所示，將V1、V2兩點之間的直線L退化成一個新點V，將點V1移動到新點V的位置上，并將所有與V2相關的邊與新點V相連接，最后將退化的三角形與邊刪除。

以上方法進行簡化的程度還不夠，還需要對模型進行實例化，即相同的模型只留一個模型，其他的只留一個鏡像，并對幾何模型的拓撲結構進行重組，去掉重復點、面等，從而使模型體量進一步減小，如圖3所示。

1.2? ?數據模型簡化

至于對數據量的輕量化方面，可通過如下的一些手段。

①比較常見的模式，將BIM設計的各階段數據進行分解，每個階段所能帶的數據僅限一部分，不用全部帶，這樣就可以減少部分數據量，這種方式在市面上應用的比較多。②對大量重復出現的數據進行鏡像，只存一份，與幾何模型類似，其他的用索引號代替。③進行數據壓縮，根據相關算法對數據庫中存儲的數據進行壓縮，從而減少數據量，只是在讀取時需要解壓，需要高效的解壓算法與之配套。部分廠家為了保護數據的安全，在此還進行了數據加密等操作。

1.3? ?顯示簡化

在減少模型體量上，還有一個應用非常流行的做法，即LOD方法，主要應用于顯示層面，在幾何模型的處理上主要是構件模型的顯示層級，根據層級的顯示細節對模型進行輕量化處理。

1.4? ?BIM模型簡化的效果

模型簡化效果如表1所示。

2? ? ?成果應用

輕量化模型在BIM端展示的效果如圖4所示。

在本次開發的系統中，通過開發插件，可將BIM模型快速輕量化為較小的模型，并可根據用戶的需要，快速在BIM和GIS端展示，并可實現BIM與GIS交互。

主要參考文獻

[1]馮光東，許永宏，操鋒.BIM技術在武襄十鐵路全專業的應用[J].鐵路技術創新，2017（1）.

[2]郭思怡，陳永鋒.建筑運維階段信息模型的輕量化方法[J].圖學學報，2018（1）.

[3]操鋒.鐵路行業BIM+GIS綜合應用探討[J].中國新通信，2015（7）.

[4]郭思怡.基于輕量化BIM的城市綜合體應急疏散系統研究[D].西安：西安建筑科技大學，2008.