基于BIM建模的項目融合課程案例設(shè)計

宋全記

摘?要：本文通過BIM建模教學(xué)內(nèi)容的課程設(shè)計，介紹了Revit族的具體應(yīng)用，并融入了photoshop和python解決傾斜攝影貼圖問題，實現(xiàn)了BIM建模課堂的項目融合教學(xué)。

關(guān)鍵詞：BIM建模；Revit教學(xué)；傾斜攝影

中圖分類號：G4?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.05.091

1?設(shè)計背景

目前，許多高校開設(shè)了BIM相關(guān)課程。這一類課程有很強的操作性、綜合性較強，學(xué)生不容易掌握。針對這一問題，我們采用把項目融入課程實訓(xùn)中，即要求學(xué)生在實訓(xùn)時完成一個接近企業(yè)的實際項目，加深學(xué)生對本門課程知識的掌握，同時增強學(xué)生對相關(guān)課程知識的理解。

2?項目概述

本項目基于微軟公司2019年9月推出的混合現(xiàn)實硬件HoloLens2開發(fā)一個MR+GIS智慧園區(qū)管理模型：通過無人機航測采集園區(qū)3D模型等加載到微軟HoloLens2可穿戴設(shè)備軟件中，通過HoloLens2捕獲當前視頻圖像進行精確定位，同時將當前HoloLens2攝影數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)庫匹配，并對應(yīng)其視角下的“3D虛擬場景”地物進行逐一模式識別，對識別后地物信息混合呈現(xiàn)在“真實場景”。

3?課程設(shè)計

3.1?任務(wù)分解

我們拆分整個項目后，發(fā)現(xiàn)建模部分的內(nèi)容可以融合到BIM課程中，所以在這里我們給學(xué)生提供園區(qū)的測量圖像和對應(yīng)的3d模型。由于現(xiàn)階段基于測量圖像自動生成的3d模型存在碎片，所以要對3d模型做進一步優(yōu)化。

3.2?標高、軸網(wǎng)和墻體的創(chuàng)建

教材中Revit標高、軸網(wǎng)的創(chuàng)建都是基于Autocad繪制的圖形，在本例中由于課時的限制和精度的要求，我們直接在底部視圖和立面視圖中插入?yún)⒖紙D片來繪制標高和軸網(wǎng)，并進一步完成墻體的創(chuàng)建。

3.3?窗體族的創(chuàng)建

族的創(chuàng)建是Revit的重點也是難點，在課程的實訓(xùn)過程中要加強學(xué)生對Revit基礎(chǔ)繪制工具的掌握。

（1）在外部視圖中用tab鍵選擇洞口，并鎖定洞口的四條邊。

（2）用矩形拉伸工具創(chuàng)建外窗框，為了增強窗體族通用性，我們創(chuàng)建參考平面并設(shè)置族參數(shù)，并賦予合適的窗框材質(zhì)。

（3）切換至左側(cè)或右側(cè)視圖中，用同樣的方法創(chuàng)建參考平面并設(shè)置族參數(shù)，使其能夠自適應(yīng)外墻的厚度。

（4）用同樣的方法，重復(fù)步驟2和步驟3，創(chuàng)建內(nèi)窗框和玻璃，設(shè)置參考平面、配置族參數(shù)，并分別賦予對應(yīng)的材質(zhì)。

由于Revit不是專門的建模軟件，對于外觀復(fù)雜的窗框，通過3dmax、犀牛、blender等工具會更方便快捷，這里我們可以引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用其他軟件建模，我們以blender為例說明創(chuàng)建過程：

（1）在正面視圖中導(dǎo)入?yún)⒖紙D片，用平面添加工具創(chuàng)建外邊框，并刪除內(nèi)部多余部分。

（2）通過多邊形邊擠出工具，根據(jù)參考圖片生成對應(yīng)的內(nèi)邊框，同時需要注意布線要準確、整齊。

（3）切換視圖并通過多邊形面擠出工具，生成對應(yīng)的立體窗框，并根據(jù)需要調(diào)整倒角使相應(yīng)部分光滑。

（4）在內(nèi)窗框部分創(chuàng)建玻璃，由于模型需要導(dǎo)出到Revit里，所以這里不用賦予材質(zhì)。

需要注意的是，在blender導(dǎo)入Revit的過程中，需要將窗框和玻璃分開導(dǎo)入，這樣才能分別賦予不同的材質(zhì)，否則Revit會默認是同一類型物體。

3.4?模型其他部分的創(chuàng)建

限于篇幅其他部分的內(nèi)容可以根據(jù)課時調(diào)整，模型創(chuàng)建好以后，如果要更好的渲染效果，可以導(dǎo)出到其他3d軟件里。在本項目中，部分材質(zhì)的渲染可以直接選擇拍攝的圖片，但是航拍時傾斜攝影的數(shù)據(jù)需要調(diào)整才能應(yīng)用到貼圖中。為了解決攝影數(shù)據(jù)的問題，學(xué)生想到了應(yīng)用photoshop，photoshop處理的一般過程如下：

（1）導(dǎo)入圖像后復(fù)制背景圖層，通過裁剪工具選擇需要變形的部分。

（2）通過透視、自由變形、網(wǎng)格變形、液壓等工具將變形的部分還原為正視圖。

（3）通過復(fù)制、仿制圖章等工具繼續(xù)處理圖像中需要修改的圖像信息。

（4）在blender軟件3d視圖中，進一步查找錯誤的部分，并重復(fù)步驟（2）和步驟（3）加以修正。

同時為了提高學(xué)生編程解決實際問題，我們引導(dǎo)學(xué)生使用所學(xué)的python進行圖像處理。限于對學(xué)生數(shù)學(xué)知識的要求，這里我們采用較簡單的三角形變換算法，下面列出一般處理過程：（1）根據(jù)圖像特征和圖像信息，將變換前后的圖片分割成多個三角形。

（2）由于變換前后三角形是相似的，所以根據(jù)位置信息可以找到對應(yīng)的初始值。

（3）變換后圖像的顏色信息可以從變換前圖像的對應(yīng)三角形的顏色信息獲得。

（4）如果需要更準確的結(jié)果，可以進一步通過線性插值算法提升轉(zhuǎn)換效果。

4?總結(jié)與思考

相比于本科教育，職業(yè)教育的時間短，而且偏向于應(yīng)用，現(xiàn)有的教材和教學(xué)或者傾向于理論研究，或者傾向于某一領(lǐng)域應(yīng)用。理論研究不符合職業(yè)院校學(xué)生畢業(yè)后的工作內(nèi)容，領(lǐng)域應(yīng)用的更新?lián)Q代又很快，我們希望通過項目融合在兩者之間尋找合適的切入點，使教學(xué)更能符合職業(yè)院校畢業(yè)后的工作要求。

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