盛雙和

（上海同濟(jì)華潤建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200092）

1 引言

隨著建筑市場(chǎng)的發(fā)展，人們對(duì)于建筑質(zhì)量的要求不斷提高，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法難以應(yīng)對(duì)新的需求，技術(shù)升級(jí)成為行業(yè)發(fā)展迫在眉睫的重要任務(wù)。BIM技術(shù)的興起為問題的解決提供了一條可行路徑。通過建立完備的三維建筑模型，建筑信息能夠有序地組織并整合起來，并在產(chǎn)業(yè)鏈中傳遞流轉(zhuǎn)，將各個(gè)參與方有機(jī)連接起來，為建筑設(shè)計(jì)提供了一些新的可能。

相比于傳統(tǒng)的二維圖紙，三維模型能方便地反映更多信息，進(jìn)行量化分析也更有優(yōu)勢(shì)。在一些以往被忽略或難以統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，能夠通過BIM技術(shù)進(jìn)行量化分析，使設(shè)計(jì)師考慮得更全面、周到，使后期工作有堅(jiān)實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐，發(fā)掘新的應(yīng)用價(jià)值。

2 基于Dynamo的量化分析

2.1 BIM與Dynamo簡介

BIM全 稱為Building Information Modeling，即 建筑信息模型，其是以三維技術(shù)為基礎(chǔ)，通過集成各種工程數(shù)據(jù)模型，為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營提供協(xié)調(diào)一致且可運(yùn)算的信息，并進(jìn)行管理的過程。

BIM不只是模型，更是建筑的數(shù)據(jù)庫。BIM使用的智能對(duì)象包含幾何圖形和數(shù)據(jù)，如外觀尺寸、構(gòu)件類型、對(duì)象編號(hào)、用料材質(zhì)等。BIM將數(shù)據(jù)與模型結(jié)合在一起，有利于建筑信息的共享與整合，從而提高設(shè)計(jì)效率，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

Dynamo是搭載在Autodesk Revit平臺(tái)上的可視化編程軟件，Revit與Dynamo之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。Dynamo程序由節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的連線構(gòu)成，表達(dá)了清晰的邏輯關(guān)系，操作靈活，使用方便，使無程序員背景的普通設(shè)計(jì)師也能輕易上手使用。

2.2 量化分析原理

通過編寫Dynamo程序，首先提取BIM模型中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后在Dynamo中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、批量分析，最后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化圖形表示，將分析結(jié)果傳遞回BIM模型中。

2.3 Dynamo量化分析的優(yōu)點(diǎn)

（1）能與Revit進(jìn)行無縫鏈接。建立圖元對(duì)象對(duì)應(yīng)關(guān)系之后，Revit中的修改能即時(shí)反映到Dynamo中，反向亦是如此。方便設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中反復(fù)推敲，提高效率。

（2）彌補(bǔ)了Revit的功能短板。Dynamo能夠方便地實(shí)現(xiàn)批量數(shù)據(jù)處理，以及對(duì)復(fù)雜形體對(duì)象的建模與分析，使Revit的功能更完整。

（3）能與多種軟件交互。除了Revit以外，Dynamo還能與CAD、Excel等常用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，能夠提高數(shù)據(jù)利用率，并將數(shù)據(jù)高效地轉(zhuǎn)化為表格、圖紙等可視化成果。

3 BIM量化分析實(shí)踐

景觀視野價(jià)值在特定類型的項(xiàng)目中，例如度假酒店、文旅小鎮(zhèn)客棧等，扮演著非常重要的角色。而由于建筑物位置、視點(diǎn)位置、遮擋物的不同，每個(gè)客房的景觀視野價(jià)值各有不同。文章利用Dynamo能夠批量處理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，編寫了能夠?qū)坝^視野價(jià)值進(jìn)行量化分析的程序，以提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，為項(xiàng)目市場(chǎng)價(jià)值的估計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。

3.1 建立分析對(duì)象

三維BIM模型是進(jìn)行分析的基礎(chǔ)。在Revit中，使用“體量”工具建立分析對(duì)象的三維模型。其中，建筑物分為待分析建筑與遮擋建筑，景觀帶被遮擋建筑隔開。待分析建筑按各層標(biāo)高建立樓層，為后續(xù)客房定位做準(zhǔn)備（見圖1）。

圖1 分析模型平面圖與軸測(cè)圖

3.2 導(dǎo)入操作對(duì)象

由于Dynamo與Revit的圖形數(shù)據(jù)格式不同，需要通過節(jié)點(diǎn)先拾取Revit的圖形，再轉(zhuǎn)化為Dynamo的格式。常用的導(dǎo)入節(jié)點(diǎn)分為以下兩類。

（1）在Dynamo中選擇類型，從Revit模型中導(dǎo)入所有該類型的內(nèi)容，導(dǎo)入的是整體的圖元。

（2）對(duì)于特定的類型，在Revit中點(diǎn)擊要導(dǎo)入的內(nèi)容，導(dǎo)入的是圖元的一部分。

在本例中，導(dǎo)入待分析的建筑立面采用了第二種類型中的“Select Face”節(jié)點(diǎn)，選擇面向景觀的一面。采用“Element.Faces”節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化。

3.3 建立坐標(biāo)系

（1）構(gòu)建客房視點(diǎn)。對(duì)于待分析的建筑立面，需要每間客房確定一個(gè)視點(diǎn)，并將其作為單獨(dú)的分析對(duì)象。按導(dǎo)入的立面，將開間方向作為X軸，層高方向作為Y軸，建立直角坐標(biāo)系。每間客房以開間、層高位尺寸，占據(jù)一個(gè)坐標(biāo)系單元。以這個(gè)坐標(biāo)系單元的中點(diǎn)，作為該客房的視點(diǎn)。

（2）構(gòu)建景觀帶采樣點(diǎn)。客房能看見的景觀帶面積越大，則該間客房的景觀視野價(jià)值越高。對(duì)景觀帶進(jìn)行采樣處理，在其表面均勻地生成采樣點(diǎn)（見圖2）。為平衡程序運(yùn)算的流暢度與分析結(jié)果的精確度，采樣點(diǎn)的密度可調(diào)：密度越高，則量化分析結(jié)果越精確；密度越低，程序運(yùn)算越流暢。

圖2 建立坐標(biāo)系及采樣點(diǎn)

3.4 生成視線路徑

（1）連點(diǎn)成線。將客房視點(diǎn)與景觀采樣點(diǎn)相連生成直線，作為待分析的視線?？头恳朁c(diǎn)與景觀采樣點(diǎn)分別包含在兩個(gè)列表中，連線操作即是對(duì)列表進(jìn)行操作，以生成一個(gè)包含了視線的新列表。此處的列表操作前，應(yīng)使兩個(gè)列表處于同一層級(jí)，否則數(shù)據(jù)之間無法產(chǎn)生一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，不能滿足分析需要。采用“Flatten”節(jié)點(diǎn)將列表統(tǒng)一至1層級(jí)。

（2）三種連綴方式。對(duì)兩個(gè)列表進(jìn)行操作時(shí)，數(shù)據(jù)之間有三種基本的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系在Dynamo中被稱為“連綴”，三種連綴分別為最短、最長、叉積。①最短：數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行操作，直到較短的列表數(shù)據(jù)操作結(jié)束后終止，較長的列表末尾的一部分?jǐn)?shù)據(jù)不進(jìn)行操作。②最長：數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行操作，當(dāng)較短的列表數(shù)據(jù)操作結(jié)束后，反復(fù)使用該列表最后一個(gè)數(shù)據(jù)，與較長列表數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。③叉積：為每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行所有可能的對(duì)應(yīng)操作。單個(gè)視點(diǎn)應(yīng)與每個(gè)景觀采樣點(diǎn)相連，每個(gè)視點(diǎn)都應(yīng)與景觀采樣點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)，此處的列表操作應(yīng)采用叉積的連綴方式。

3.5 篩選無遮擋的視線

未被遮擋物遮擋的視線能夠從視點(diǎn)看到景觀帶，即為有價(jià)值的視線。篩選方法為將視線與遮擋物是否相交逐個(gè)進(jìn)行判斷，若無相交關(guān)系，即為無遮擋視線。采用“Geometry.DoseInterset”節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判斷，輸出端為布爾值。

3.6 價(jià)值計(jì)算與顏色表達(dá)

將每條無遮擋視線計(jì)為一分，所記分值越高，則該客房的景觀視野價(jià)值越高。統(tǒng)計(jì)以上輸出端布爾值中的“Flase”數(shù)量，即無相交的數(shù)量。

為了能直觀地評(píng)估每間客房的景觀視野價(jià)值，根據(jù)價(jià)值的高低賦予不同的顏色。價(jià)值越高，越偏向綠色價(jià)值越低，越偏向橘色。顏色表達(dá)從Dynamo傳遞到Revit中，以便于查看推敲，在設(shè)計(jì)過程中方便地進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化（見圖3）。

3.7 成果輸出

為便于量化分析的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)和檢查，數(shù)據(jù)被從Dynamo中寫入Excel工作表中（見圖4）。Excel作為應(yīng)用廣泛的軟件格式，能夠降低各方的溝通成本，為后期客房價(jià)值的估算提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

圖3 顏色表達(dá)從Dynamo傳遞到Revit

圖4 從Dynamo導(dǎo)出Excel表格

4 功能拓展

4.1 復(fù)雜環(huán)境分析

隨著周邊環(huán)境變得越復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員直觀判斷的可靠性越低，Dynamo量化分析的優(yōu)越性也就越大。由于Dynamo量化分析程序具有廣泛的適用、易用性，程序本身不需要進(jìn)行復(fù)雜的修改，只需要在Revit中建立周邊環(huán)境的模型，導(dǎo)入Dynamo即可。

4.2 多維價(jià)值分析

本例中景觀價(jià)值通過無遮擋視線的數(shù)量決定，為單維度價(jià)值分析。在更為具體的設(shè)計(jì)過程中，可以視項(xiàng)目要求增加更多維度，例如視線的不同長度、景觀采樣點(diǎn)的不同價(jià)值等，可以在景觀價(jià)值總分中分配不同的權(quán)重，使量化分析結(jié)果的含金量提高。

5 結(jié)語

文章通過對(duì)于Dynamo的研究與實(shí)踐，表明Dynamo的程序節(jié)點(diǎn)看似繁復(fù)，但其模塊化的特性使編寫過程簡化了許多，更為關(guān)鍵的還是邏輯思路。程序完成以后，設(shè)計(jì)師只需一鍵點(diǎn)擊運(yùn)行就能自動(dòng)輸出結(jié)果，提高了工作效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量。

BIM不僅是建模工具，更是一個(gè)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。Dynamo可以利用模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理、量化分析、統(tǒng)計(jì)輸出，能夠成為項(xiàng)目參與各方提供數(shù)據(jù)參考，為構(gòu)建BIM數(shù)據(jù)紐帶提供支撐。隨著BIM的發(fā)展，Dynamo等數(shù)據(jù)處理利器會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。