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基于轻量级BIM的智慧建筑(SmartWeb3DBIM)可视化服务平台
发布时间:2016-08-30 丨 阅读次数:

一、研究目标

    本项目突破了轻量级Web3D-BIM关键技术(轻量化预处理、细粒度化预处理、渐进式传输、增量式网页级渲染处理等)成功地将大规模BIM场景放置在移动互联网上,用户无需下载安装任何插件,仅仅点击网页即可轻松在线浏览(甚至那些在单机用Revit等也很难打开和浏览的)大规模BIM场景。该技术使得智能城市的规划、设计、施工、审核、养护、竣工、运营等透过轻量级BIM可视化技术在移动互联网有机地“整合”起来了,实现了“Internet+”、“VR+”和“BIM+”的集成,其应用前景无限光明。

    作为建筑业信息化的产物,BIM(Building Information Modeling)已成为智能构建的核心技术。结合大数据场景的冗余、语义、参数化和网络带宽、网页浏览器资源有限等特点,提出一套基于互联网+Web3D的地下空间BIM场景在线展示轻量化解决方案。

二、技术路线

   下面是技术路线图:

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关键技术之一:轻量化预处理

    以IFC(Industry Foundation Classes)为数据输入格式,首先通过语义分析、几何重用去除和参数化表达等方式对BIM大数据进行轻量化预处理,从而大幅度地降低了BIM场景文件的数据量,最大程度地减少了BIM文件在互联网上传输的带宽消耗。


关键技术之二:细粒度化预处理

    首先,通过多视点投影分析将室内外场景数据分离,这样漫游外景时就无需加载内景,减少带宽与内存和渲染上的无谓消耗。其次,为方便进行可视化剔除,使用了稀疏体素化思想生成3D体素网格索引;设计了与视锥结合的兴趣区域FOI(Frustum of Interest) 管理策略,使得BIM场景的每一步漫游时仅仅动态加载可视增量,同时提出不可见减量场景,从而使得漫游时动态加载的数据量降为最低。最后,针对大规模室内场景进行了分块处理,并对其采用了数据文件打包,更为合理有效地使用互联网带宽,使得传输效率一步一步地提升,最终达到满足在线浏览与互动的目的。


关键技术之三:渐进式网页在线渲染

    考虑网页浏览器计算效率非常低,内存空间小等问题,我们采用了实例化渲染与渐进式渲染相结合的策略,边渲染边加载的策略,使得网页能够在线实时渲染大规模BIM场景,甚至能达到60FPS以上。总之,本项目成功地将在离线单机的Revit上很难渲染甚至很难打开的BIM文件在互联网上(网速正常时)可以很流畅地远程打开并随意浏览。


三、初步结果与实用价值

    我们初步把一个地铁站BIM场景(原Revit模型数据量将近1G,在单机Revit很难打开与拖动编辑)成功地放到网页浏览器上,用户在网速正常时都可以远程很快地(10秒钟之内)打开并实时漫游与编辑其构件,使用起来非常便捷,无需安装插件,甚至在手机上也都可以打开。该课题旨在借助我们的轻量级Web3D技术实现“互联网+”与“BIM+”的初步整合,为BIM走向了“互联网+”与“VR+”奠定了技术基础。


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四、发表论文

[1] Xiaojun Liu, Ning Xie, Kai Tang, Jinyuan Jia. “Lightweight for Web3D Visualization of Large-scale BIM Scenes in Real-time”. Graphical Models, in Press, 2016. CCF-B类期刊,SCI收录)

[2] Xiaojun Liu, Ning Xie and Jinyuan Jia, “Web3D-based Online Walkthrough of Large-scale Underground Scenes”, ACM/IEEE Distributed Simulation and Real Time Applications, (DS-RT-2015), Chengdu, 2015. (国际仿真领域顶级会议)

[3] Xiaojun Liu, Ning Xie, Jinyuan Jia, “WebVis_BIM: Real Time Web3D Visualization of Complex BIM Scenes”, ACM VRCAI 2015 (ACM VR领域高水平会议).

[4] Michael Englert, Yvvone Jung, Paul Grimm and Jinyuan Jia, "A Streaming Framework for Instant 3D Rendering and Interaction", ACM VRST 2015 (VR领域顶级会议, CCF-C类会议)

[5] Laixiang Wen, Ning Xie, Jinyuan Jia, “Client-driven Strategy of Large-scale Scene Streaming”, Special Session on Good Practices in Multimedia Modeling (MMM), 2015, (CCF-B类会议).

[6] 刘小军, 贾金原.面向手机网页的大规模WebBIM场景轻量级实时漫游算法”.《中国科学》(信息版),已录用,2018年。










 

 

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