黃方貞HUANG Fang-zhen

（深圳市綜合交通與市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，深圳 518001）

0 引言

近期，交通運(yùn)輸部諸多信息化政策文件中均明確表示要促進(jìn)以BIM（建筑信息模型）技術(shù)為核心的三維技術(shù)在交通設(shè)計(jì)、建設(shè)規(guī)劃、運(yùn)維管理等階段的全方位運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理規(guī)劃設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)化的工程施工管理和智慧化的運(yùn)營(yíng)管理養(yǎng)護(hù)。隨著B(niǎo)IM 和虛幻引擎技術(shù)在現(xiàn)在重大交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中的普遍應(yīng)用，如何形象、逼真、不卡頓的快速配置出可以直接面向重要領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)專(zhuān)家的方案匯報(bào)演示系統(tǒng)也變得至關(guān)重要，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我單位承接的重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中90%的項(xiàng)目需要根據(jù)業(yè)主的需求定制化的制作三維動(dòng)畫(huà)視頻展示方案設(shè)計(jì)效果。

基于此背景，本文研究依托單位承接的重大項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)成果，綜合利用BIM、虛擬引擎、GIS、三維仿真、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建城市交通立體模型和動(dòng)畫(huà)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維底圖、道路、橋梁、隧道、車(chē)輛、綠植等的三維可視化管理，通過(guò)“低代碼”技術(shù)[1]自主、方便、便捷的構(gòu)建三維數(shù)字化匯報(bào)演示平臺(tái)，滿足工程方案三維形象、直觀、定制化的匯報(bào)需求，有效減少匯報(bào)材料制作時(shí)間，降低與業(yè)主的方案溝通和修改成本。

1 基于BIM 和UE 的三維立體模型與動(dòng)畫(huà)構(gòu)建方法

依托單位承接的重大交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目各階段成果，逐步建成道路、橋涵、隧道、車(chē)輛、綠植等帶有詳細(xì)構(gòu)建信息的三維立體模型和動(dòng)畫(huà)視頻。其具體技術(shù)路線如圖1 所示。

1.1 BIM 模型構(gòu)建方面

①通過(guò)Autodesk、Bentley 等軟件快速建立虛擬的建筑道路工程三維模型[2]，利用數(shù)字化技術(shù)，為交通規(guī)劃設(shè)計(jì)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的交通工程信息庫(kù)，提高交通工程的信息集成化程度，滿足項(xiàng)目的建模要求。

②使用Civil3D 創(chuàng)建地形曲面及道路實(shí)體模型[3]，通過(guò)Infraworks 整合道橋隧、地形、傾斜攝影等模型用作可視化展示[4]，運(yùn)用Navisworks 進(jìn)行碰撞檢測(cè)及三維審閱[5]。

③通過(guò)EICAD 軟件進(jìn)行道路二維設(shè)計(jì)[6]，不改變既有設(shè)計(jì)習(xí)慣，通過(guò)RIM 文件將EICAD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入EIRevit，自動(dòng)生成Revit 三維模型文件。

1.2 數(shù)字資產(chǎn)處理能力方面

①使用3DsMax 進(jìn)行BIM 模型資源整合和格式轉(zhuǎn)換[7]，以適配可視化演示平臺(tái)進(jìn)行加載。

②使用數(shù)字資產(chǎn)管理平臺(tái)建設(shè)對(duì)三維模型數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)等建造過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字資產(chǎn)管理，滿足信息之間進(jìn)行高效、便捷地匯總與交互。

③基于航拍圖形文件通過(guò)Smart3D 生成傾斜攝影圖形數(shù)據(jù)，輸出格式采用OSGB 格式。該格式采用二進(jìn)制存貯的、帶有嵌入式鏈接紋理數(shù)據(jù)（.jpg），能通過(guò)輔助插件外掛在本地空間，在平臺(tái)內(nèi)根據(jù)LOD 分級(jí)進(jìn)行快速加載。即使是數(shù)據(jù)量巨大的傾斜攝影模型也可以在可視化演示平臺(tái)中流暢運(yùn)行。

④通過(guò)水經(jīng)注地圖下載器，下載超高清衛(wèi)星影像、高程DEM 圖像以及全國(guó)房屋道路矢量數(shù)據(jù)。

⑤基于shp 矢量文件通過(guò)CityEngineCGA 編程規(guī)則快速生成城市道路集群模型。

⑥運(yùn)用Houdini 通過(guò)基于C++構(gòu)建的VEX 語(yǔ)言快速編寫(xiě)程序化生成工具，根據(jù)面對(duì)對(duì)象的設(shè)計(jì)思路開(kāi)放參數(shù)，用以在虛幻引擎中二次加載快速生成所需模型，粒子效果等，減少人工重復(fù)勞動(dòng)。

⑦運(yùn)用PTV-VISSIM 進(jìn)行車(chē)流仿真模擬[8]，最大程度還原項(xiàng)目改造前后的真實(shí)路況。

⑧運(yùn)用Twinmotion 整合優(yōu)化數(shù)字資產(chǎn)，作為導(dǎo)入U(xiǎn)E4虛幻引擎前的準(zhǔn)備工作。

1.3 模型演示能力方面

①使用UE4 虛幻引擎整合各類(lèi)資源（視頻，圖片，音頻，模型，角色動(dòng)畫(huà)），根據(jù)交互功能的需求，按照使用對(duì)象的邏輯通過(guò)虛幻引擎（UE4/5）自帶的藍(lán)圖與C++進(jìn)行功能開(kāi)發(fā)。

②最終打包成多種格式文件，供可視化演示平臺(tái)調(diào)用。

2 采用“低代碼”技術(shù)的三維數(shù)字化匯報(bào)演示平臺(tái)快速搭建方法

采用SpringBoot 微服務(wù)、前后端分離架構(gòu)[9]，在WebGL、CesiumLAB 等技術(shù)底層和已有插件的基礎(chǔ)上，利用Vue 前端框架和Cesium 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在低代碼的“微服務(wù)”設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)思想框架下，構(gòu)建用于匯報(bào)演示的低代碼系統(tǒng)，封裝針對(duì)交通規(guī)劃設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的“漫游”、“定位”、“圖層”等常見(jiàn)功能，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可以通過(guò)思維導(dǎo)圖進(jìn)行配置、靈活變換多媒體素材、交互演示三維對(duì)象的方案演示信息化平臺(tái)。

平臺(tái)可流暢加載BIM+UE 輕量化處理的三維立體模型和動(dòng)畫(huà)，采用模板、組件的設(shè)計(jì)模式，可自定義LOGO+項(xiàng)目名稱(chēng)、匯報(bào)的一級(jí)目錄和二級(jí)目錄、背景素材、演示素材、模型交互按鈕等匯報(bào)演示素材內(nèi)容。數(shù)字化匯報(bào)演示平臺(tái)展示界面示意圖如圖2 所示。

其中模型交互按鈕中封裝了添加定位、添加漫游、添加動(dòng)點(diǎn)、添加動(dòng)線、添加廣告牌、添加顯示/隱藏、添加范圍7 類(lèi)控件，設(shè)置界面如圖3-圖9，使用人員可以通過(guò)點(diǎn)擊、拖拽、填寫(xiě)文字的方式快速設(shè)計(jì)和構(gòu)建方案演示過(guò)程中需要重點(diǎn)突出和展示的方案預(yù)期效果。

相比于傳統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)方法，低代碼技術(shù)可大幅降低應(yīng)用平臺(tái)開(kāi)發(fā)的技術(shù)門(mén)檻，并顯著提升開(kāi)發(fā)效率，大幅縮短開(kāi)發(fā)周期。構(gòu)建的數(shù)字化匯報(bào)演示平臺(tái)前期一次投入建成后，后續(xù)只需少量人員花費(fèi)少量時(shí)間即可配置出面向領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家的匯報(bào)演示系統(tǒng)，可有效節(jié)約匯報(bào)材料的制作時(shí)間和成本，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3 成果應(yīng)用與效果

本研究技術(shù)已成功應(yīng)用于本單位承接的梅林關(guān)及周邊片區(qū)交通組織優(yōu)化方案項(xiàng)目中，并獲得市領(lǐng)導(dǎo)的高度好評(píng)：匯報(bào)形式新穎、直觀、省時(shí)高效，應(yīng)全面推廣。梅林關(guān)及周邊片區(qū)交通組織優(yōu)化方案項(xiàng)目是為了緩解梅林關(guān)及周邊交通擁堵問(wèn)題，由本單位規(guī)劃部門(mén)研究制定該片區(qū)交通組織優(yōu)化方案。

①方案匯報(bào)可融入PPT、視頻、圖紙、圖像、音頻等不同信息載體，避免頻繁切換系統(tǒng)造成卡頓。如圖10-11 所示。

②將BIM+實(shí)景輕量化處理，在快速搭建的匯報(bào)演示平臺(tái)上流暢加載，無(wú)需到現(xiàn)場(chǎng)，直觀了解項(xiàng)目全況。如圖12 所示。

③關(guān)注地區(qū)本身及周邊自然地理環(huán)境狀態(tài)，方便進(jìn)行多方案可視化比選、優(yōu)化、匯報(bào)展示。如圖13 所示。

④基于地理信息三維空間的標(biāo)注標(biāo)繪功能：支持標(biāo)注點(diǎn)，繪制線、繪制面、繪制箭頭。如圖14 所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究突破傳統(tǒng)BIM 和ppt 來(lái)回切換以及BIM 體量大加載卡頓的匯報(bào)模式，綜合利用BIM、虛擬引擎、GIS、三維仿真、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)“低代碼”技術(shù)開(kāi)發(fā)了一套三維數(shù)字化匯報(bào)平臺(tái)，方便無(wú)編程基礎(chǔ)人員自主、方便、快捷的配置出面向領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家的匯報(bào)演示方案，滿足工程方案三維形象、直觀、定制化的匯報(bào)需求。本文技術(shù)路線已成功應(yīng)用于梅林關(guān)及周邊片區(qū)交通組織優(yōu)化方案項(xiàng)目匯報(bào)中，并得到了市領(lǐng)導(dǎo)的高度好評(píng)，證實(shí)該技術(shù)路線可行，未來(lái)平臺(tái)功能在應(yīng)用過(guò)程中還會(huì)不斷優(yōu)化。