章淑君，宋磊，黃蕾

(1.深圳市規(guī)劃和自然資源調(diào)查測(cè)繪中心，廣東 深圳 518000； 2.廣東南方數(shù)碼科技股份有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引 言

房產(chǎn)測(cè)繪主要是針對(duì)房屋的建筑面積進(jìn)行量算，與大眾的切身利益相關(guān)聯(lián)，尤其是房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，房屋面積的測(cè)量對(duì)專(zhuān)業(yè)人員的技術(shù)提出了更高的要求。近幾年房產(chǎn)測(cè)繪與GIS、GNSS等新興技術(shù)的結(jié)合，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中也得到了很好應(yīng)用。但在測(cè)繪制圖方面仍是CAD占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)，2D平面圖應(yīng)用更加廣泛，3D類(lèi)成果需求正呈逐步上升的趨勢(shì)。

CAD在平面二維方面有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)，除了二維繪圖、詳細(xì)繪制和設(shè)計(jì)文檔外，它的三維建模功能也包含信息模型。一直以來(lái)，建模技術(shù)就是CAD的核心技術(shù)，從20世紀(jì)50年代至今建模技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了二維建模、三維建模、特征建模(包括參數(shù)化和變量化建模)及產(chǎn)品集成建模的發(fā)展過(guò)程。二維建模是最初CAD技術(shù)用來(lái)解決二維平面繪圖問(wèn)題的，后來(lái)不斷發(fā)展成了如今的三維建模技術(shù)。二維和三維最顯著的區(qū)別在于兩者給人直觀的視覺(jué)效果，二維圖形缺乏立體感，在房產(chǎn)測(cè)繪中，未經(jīng)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的人很難看懂其中所表示的確切意思，如房屋的門(mén)窗位置、樓梯過(guò)道的表示等。但是，三維圖形則不同，絕大多數(shù)人都是能一眼看出房子整體結(jié)構(gòu)以及各部件的表達(dá)。因此，通過(guò)三維建模的方式輸出實(shí)體的三維圖，那么與非專(zhuān)業(yè)人士的交流就相對(duì)直接了。

2016年，住建部印發(fā)《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》提出，“十三五”期間，著力增強(qiáng)BIM等技術(shù)的應(yīng)用能力，加快建設(shè)信息化標(biāo)準(zhǔn)，加快推進(jìn)BIM的普及和研發(fā)[1]。BIM是一種建筑信息模型技術(shù)，過(guò)三維建模的方式輸出實(shí)體的三維圖，由于其直觀感強(qiáng)，能夠打通工程建設(shè)和工程管理的最后一公里，被廣泛應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)，貫通建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、測(cè)繪、施工和驗(yàn)收環(huán)節(jié)。雖然BIM技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，但是在房產(chǎn)測(cè)繪領(lǐng)域方面的應(yīng)用較少。本文將通過(guò)分析CAD、Revit兩者的三維建模技術(shù)，借助CAD平臺(tái)和Revit平臺(tái)可以更準(zhǔn)確、更高效地實(shí)現(xiàn)房產(chǎn)測(cè)繪的三維建模。

2 基于AutoCAD的三維建模

AutoCAD三維建模是從二維平面出發(fā)兼顧三維形象的，對(duì)二維圖形進(jìn)行拉伸及挖空等操作。

2.1 三維建模類(lèi)型

AutoCAD中提供了4種三維建模類(lèi)型，包括三維線(xiàn)框、三維實(shí)體、三維曲面、三維網(wǎng)格，如圖1所示。其中每種三維建模技術(shù)都具有不同的功能集，且4種三維模型之間還可以進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換。三維線(xiàn)框建模對(duì)于初始設(shè)計(jì)迭代非常有用，并且作為參照幾何圖形可用作三維線(xiàn)框，以進(jìn)行后續(xù)的建?；蛐薷?。三維實(shí)體建模不但能高效使用、易于合并圖元和拉伸的輪廓，還能提供質(zhì)量特性和截面功能。三維曲面建模，可精確地控制曲面，從而能精確地操縱和分析。三維網(wǎng)格建模提供了自由形式雕刻、銳化和平滑處理功能。

圖1 四種三維建模模型

2.2 CAD三維建模在房產(chǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用

利用CAD對(duì)房屋進(jìn)行空間三維建模，可以生產(chǎn)出4種類(lèi)型的三維模型數(shù)據(jù)，分別是自然幢、邏輯幢、層和戶(hù)。自然幢三維模型是基于真實(shí)坐標(biāo)位置而構(gòu)建的三維模型，數(shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)可直接完成自然幢的落宗，不需要人工匹配、校正落宗。但是自然幢三維模型根據(jù)宗地上自然幢基底范圍及建筑物高度等屬性構(gòu)建，與真實(shí)樓幢外形可能存在一定的差異。自然幢未進(jìn)行邏輯分割，沒(méi)有形成分層分戶(hù)信息，且依附于宗地。圖2是CAD產(chǎn)生的幢二維平面圖，圖3是CAD產(chǎn)生的幢三維立體圖。

圖2 幢二維平面圖

圖3 幢三維立體圖

邏輯幢三維模型是根據(jù)幢的屬性及樓幢分層分戶(hù)平面圖及樓層高度等真實(shí)數(shù)據(jù)構(gòu)建的，與真實(shí)樓幢結(jié)構(gòu)和形狀保持一致，如圖4所示。邏輯幢三維模型可以根據(jù)樓梯劃分成獨(dú)立層和獨(dú)立棟，可以根據(jù)功能劃分成商業(yè)層和住宅層等。邏輯幢成果圖以邏輯幢為單位，直接可生成為三維模式成果，生成的成果文件可直接關(guān)聯(lián)屬性數(shù)據(jù)，如圖5所示。成果圖基于繪制的分層平面圖而生成。

圖4 邏輯幢三維立體圖

圖5 邏輯幢成果圖

層三維模型以層為單位，直接可生成為三維模式成果，生成的成果文件可直接關(guān)聯(lián)屬性數(shù)據(jù)。成果圖基于繪制的分層平面圖而生成，符合不動(dòng)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求。標(biāo)準(zhǔn)層可拆分為獨(dú)立層輸出，如圖6所示。

圖6 分層分戶(hù)成果圖

戶(hù)三維模型以戶(hù)為單位，直接可生成為三維模式成果，生成的成果文件可直接關(guān)聯(lián)屬性數(shù)據(jù)。成果圖基于繪制的分層平面圖而生成，符合不動(dòng)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求。每戶(hù)都會(huì)生成獨(dú)立成果文件，如圖7所示。

圖7 分戶(hù)成果圖

3 基于Revit的BIM三維建模

3.1 BIM技術(shù)的特點(diǎn)及其作用

BIM是以多種數(shù)字技術(shù)為依托，基于三維數(shù)字設(shè)計(jì)解決方案構(gòu)建的可視化數(shù)字建筑模型，在工程建設(shè)全生命周期內(nèi)，對(duì)其物理和功能的特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的過(guò)程和結(jié)果的總稱(chēng)。BIM技術(shù)具有過(guò)程可視化、團(tuán)隊(duì)協(xié)作性和模擬優(yōu)越性三大特點(diǎn)。BIM的可視化與傳統(tǒng)的可視化不同，加入了全生命周期的管理的概念，可以貫穿項(xiàng)目從規(guī)劃到驗(yàn)收的整個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的全記錄。由于項(xiàng)目全過(guò)程是可視化的，因此也實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的管理可視化，打破分工的煙囪和壁壘，彌合管理的斷層和縫隙。BIM技術(shù)的另一大特點(diǎn)是團(tuán)隊(duì)協(xié)作性。一個(gè)大的建筑工程項(xiàng)目往往都需要不同部門(mén)的協(xié)作，避免各自為戰(zhàn)而造成的沖突，時(shí)常需要召開(kāi)接口協(xié)調(diào)會(huì)議做著協(xié)調(diào)及相配合的工作，尋找問(wèn)題原因、解決問(wèn)題等。例如建筑與結(jié)構(gòu)的梁柱位置、管線(xiàn)設(shè)計(jì)中暖通、給排水、強(qiáng)弱電、消防等的碰撞問(wèn)題。由于施工圖是各自繪制的，所以產(chǎn)生碰撞問(wèn)題是在所難免的。BIM的協(xié)同平臺(tái)就可以提前處理溝通問(wèn)題，協(xié)調(diào)這些問(wèn)題，提出合理的解決方案。此外，利用BIM還可以進(jìn)行多方位的模擬，將建筑物的規(guī)劃、驗(yàn)收和使用階段提前進(jìn)行模擬，從而對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化和管理優(yōu)化等，實(shí)現(xiàn)“虛擬建造，預(yù)知未來(lái)”。

3.2 Revit在房產(chǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用

Revit是Autodesk公司一套BIM系列軟件的名稱(chēng)，主要是用來(lái)創(chuàng)建BIM三維建模，將BIM技術(shù)應(yīng)用在房產(chǎn)測(cè)繪成果方面，效果較為突出。BIM技術(shù)中的三維建筑模型不但有立體的外部結(jié)構(gòu)，同時(shí)還有詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本文基于Revit二次開(kāi)發(fā)成了房產(chǎn)測(cè)繪三維軟件，實(shí)現(xiàn)了三維模型的建立、房屋面積分?jǐn)傆?jì)算、成果審核和成果輸出。

基于Revit二次開(kāi)發(fā)的房產(chǎn)測(cè)繪三維軟件提供了三種方式進(jìn)行建模：直接在空白模板中繪制三維模型；已有二維平面測(cè)繪數(shù)據(jù)的情況下，根據(jù)層高信息自動(dòng)生成三維模型；已有BIM設(shè)計(jì)圖，通過(guò)提取設(shè)計(jì)圖里面的元素，轉(zhuǎn)換成適應(yīng)房產(chǎn)測(cè)繪需要的三維模型。在修改編輯方面，軟件具備參數(shù)化聯(lián)動(dòng)控制，三維模型一處修改，實(shí)現(xiàn)處處實(shí)時(shí)更新，如圖8所示。在面積計(jì)算方面，借鑒老版本專(zhuān)業(yè)房產(chǎn)軟件測(cè)算面積的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)，統(tǒng)一管理算法，大大提高計(jì)算效率，實(shí)現(xiàn)面積分?jǐn)傔^(guò)程合理化、模型化、透明化，如圖9所示。成果數(shù)據(jù)方面，除了基本的測(cè)繪成果報(bào)表、報(bào)告之外，還可輸出工作視圖、三維視圖、立面圖、剖面圖、二三維分層分戶(hù)圖等多種成果圖件，如圖10～圖15，同時(shí)還可以導(dǎo)出二三維樓盤(pán)表、shape文件、輕量化三維模型，供其他系統(tǒng)利用。

圖8 隨著墻位置挪動(dòng)而變化

圖9 三維模型分?jǐn)偠x

圖10 三維模型視圖

圖11 剖面視圖

圖12 立面視圖

圖13 二維成果輸出

圖14 三維成果輸出

圖15 三維樓盤(pán)表

基于CAD的傳統(tǒng)測(cè)繪軟件展示建筑模式效果單一，點(diǎn)線(xiàn)面是點(diǎn)和線(xiàn)簡(jiǎn)單的有序組合，缺乏專(zhuān)業(yè)意義，而B(niǎo)IM的基本元素如：墻、柱、梁不但具有幾何特性同時(shí)還具有物理特征(例如墻厚、墻類(lèi)型、墻材料、紋理、高度、透明度)，更貼近真實(shí)。另外測(cè)繪之中CAD圖紙一處的修改往往會(huì)牽扯到平面圖、立面圖、剖面圖、構(gòu)造詳圖的修改甚至?xí)绊懙焦こ淘靸r(jià)的變化，而在BIM模型中修改一處，則其余相關(guān)處均會(huì)自動(dòng)修改，將為用戶(hù)節(jié)省大量時(shí)間，提高測(cè)繪效率。

傳統(tǒng)二維房產(chǎn)測(cè)繪數(shù)據(jù)要變成三維模型需要進(jìn)行復(fù)雜的建模操作，各種細(xì)節(jié)處理需要大量的原始數(shù)據(jù)支撐(如戶(hù)室高度、內(nèi)部分割墻、門(mén)、窗等)，而這些信息在BIM模型中全部都具有，可直接獲取利用進(jìn)行專(zhuān)題三維模型的生產(chǎn)。

4 結(jié)論與展望

三維建模技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了建筑行業(yè)間的技術(shù)進(jìn)步，測(cè)繪作為設(shè)計(jì)、施工行業(yè)的前期工作，BIM技術(shù)在房產(chǎn)測(cè)繪上的應(yīng)用加深，對(duì)房產(chǎn)測(cè)繪行業(yè)是個(gè)新的挑戰(zhàn)，BIM技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的有機(jī)結(jié)合、基于Revit的BIM技術(shù)二次開(kāi)發(fā)，也即將成為房產(chǎn)測(cè)繪三維建模技術(shù)的研究熱點(diǎn)。通過(guò)利用BIM模型進(jìn)行房產(chǎn)測(cè)繪數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，可將生產(chǎn)結(jié)果附加在BIM模型上(面積、指標(biāo)等)，形成更加完善的BIM數(shù)據(jù)，可以在后續(xù)不動(dòng)產(chǎn)登記和管理時(shí)直接利用BIM模型進(jìn)行各類(lèi)數(shù)據(jù)的查詢(xún)、展示、統(tǒng)計(jì)，為將來(lái)管理工作提供參考。