bim可视化引擎，BIM的五种典型应用场景和相应的软件

B’I’M

BIM，大势所趋。想自学？无论你来自设计院或者施工单位还是开发商，先看看先要学习那些相关软件！

一、方案设计软件

1、Maya 旗下的著名三维建模和动画软件。称，Maya 2008可以大大提高电影、电视、游戏等领域开发、设计、创作的工作流效率，同时改善了多边形建模，通过新的运算法则提高了性能，多线程支持可以充分利用多核心处理器的优势，新的HLSL着色工具和硬件着色API则可以大大增强新一代主机游戏的外观，另外在角色建立和动画方面也更具弹性。

2、中文名称草图大师，是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思。是一个极受欢迎并且易于使用的3D设计软件，官方网站将它比喻作电子设计中的“铅笔”。它的主要卖点就是使用简便，人人都可以快速上手。并且用户可以将使用创建的3D模型直接输出至 里，非常的酷！@Last 公司成立于2000年，规模较小，但却以而闻名。在BIM方案初期使用率较高。

3、是美国 & 开发的PC上强大的专业3D造型软件，它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。它能轻易整合3DS MAX 与的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的3D 模型，有点石成金的效能。能输出obj、DXF、IGES、STL、3dm等不同格式，并适用于几乎所有3D软件，尤其对增加整个3D工作团队的模型生产力有明显效果，故使用、、MAYA、、、等3D设计人员不可不学习使用。，中文名称犀牛，是一款超强的三维建模工具，大小才几十兆，硬件要求也很低。不过不要小瞧它，它包含了所有的建模功能，用它建模感觉非常流畅，所以大家经常用它来建模，然后导出高精度模型给其他三维软件使用。目前在BIM异形和幕墙建模领域使用率较高。

二、核心建模软件（四选一）

1、是美国公司一套系列软件的名称。从2013版本结合了 、 MEP和 软件的功能。独有的族库功能把大量族按照特性、参数等属性分类归档而成的数据库，相关行业企业或组织随着项目的开展和深入，都会积累到一套自己独有的族库，在以后的工作中，可直接调用族库数据考证含金量排行榜，并根据实际情况修改参数，便可提高工作效率。族库可以说是一种无形的知识生产力。族库的质量，是相关行业企业或组织的核心竞争力的一种体现。在目前国内建筑市场核心建模软件中的市场占有率最高，全球通用性最强bim可视化引擎，BIM的五种典型应用场景和相应的软件，欧特克旗下多款软件与数据交互性较强。

2、是由匈牙利 公司凭借其卓越的产品以及创造力专门为建筑师、工程师以及施工人员而开发，这款产品由建筑师开发设计，专门针对建筑师的三维软件产品，故其主要应用在房屋建筑领域，其细节处理和表现能力明显优于其他同类软件，尤其在美国、加拿大等国家方案、结构、装饰及施工一体化的房屋建筑领域应用较多。 BIM ，提供了全球第一个实时的BIM协作环境； ，是世界上第一款完全整合的建筑能耗分析模型软件； BIMx，是一款旗舰的BIM交流工具；著名的Open BIM概念，亦由提出。

3、是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。模块化的系列产品提供产品的风格和外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工、分析和模拟。产品基于开放式可扩展的V5架构。系列产品在八大领域里提供3D设计和模拟解决方案：汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计（主要是钢构厂房）、建筑、电力与电子、消费品和通用机械制造。逻辑上讲自成体系的设计分析能力足以实现建筑领域数据的承载传递处理能力，但是其昂贵的软件成本和较难的软件操作使其在建筑领域的应用并不是很普遍，目前只是在异形结构有应用。东西是好东西，只是在可存在相对较大误差的建筑领域没必要用这么高端的软件。

4、由公司研发，专为公用事业系统、公路和铁路、桥梁、建筑、通讯网络、给排水管网、流程处理工厂、采矿等所有类型基础设施的建筑、工程、施工和运营而设计。 既是一款软件应用程序，也是一个技术平台。作为一款软件应用程序， 可将梦想变成现实。它可通过三维模型和二维设计实现实境交互，确保生成值得信赖的交付成果，如精确的工程图、内容丰富的三维 PDF 和三维绘图。它还具有强大的数据和分析功能，可对设计进行性能模拟，包括逼真的渲染效果和超炫的动画。此外，它还能以全面的广度和深度整合来自各种 CAD 软件和工程格式的工程几何线形和数据，确保用户与整个项目团队实现无缝化工作。小羊上山BIM中心介绍，从目前国内市场来看，较多的应用于基础设施的设计施工领域。

三、BIM模型检查与碰撞检查系统

1、 软件提供了用于分析、仿真和项目信息交流的先进工具。完备的四维仿真、动画和照片级效果图功能使用户能够展示设计意图并仿真施工流程，从而加深设计理解并提高可预测性。实时漫游功能和审阅工具集能够提高项目团队之间的协作效率。® ® 软件是一款面向NWD和三维DWF?文件的免费*浏览器。 使所有项目相关方都能够查看整体项目视图bim可视化引擎，从而提高沟通和协作效率。

2、 是一个桌面应用软件由公司研发，它让用户可视化地交互式的浏览那些大型的复杂的智能3D模型。用户可以容易快速看到设计人员提供的设备布置，维修通道和其他关键的设计数据。它的功能还包括检查碰撞，让项目建设人员在建造前做建造模拟，尽早发现施工过程中的不当之处，可以降低施工成本，避免重复劳动和优化施工进度。

四、BIM的可视化

1、3D Max，常简称为3d Max 或3ds MAX，是公司开发的（后被公司合并）基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。现在国内用建完模型以后将模型导入3d Max进行贴材质渲染以及后期动画制作。

2、是法国公司重量级渲染引擎，也是的一个天然渲染伴侣，它是用于建筑室内和室外场景的专业渲染软件，其超凡的渲染速度与质量，无比友好和简洁的用户界面令人耳目一新，被誉为建筑绘图场景、建筑效果图画和多媒体制作领域的一场革命，其渲染速度极快，与、、等建筑建模软件可以无缝链接，渲染后所有的绘图与动画影像呈现让人印象深刻。

3、是美国 公司开发的渲染软件新版本，拥有图形学最新技术—-幅射度算法()，与光线跟踪算法结合；直接从三维模型中生成与照片类似的真实感渲染图象。可精确计算阴影，以及用户定义的各种材料表面的透明度、漫射、反射和折射的光学效应。

4、是一个非常优秀的光照渲染软件，它特有的光能传递计算方式和材质属性所产生的独特表现效果完全区别于其他渲染软件。是世界上唯一同时拥有光影跟踪技术、光能传递技术和全息技术的渲染软件；它能精确模拟漫反射光线在环境中的传递，获得直接和间接的漫反射光线；使用者不需要积累丰富实际经验就能得到真实自然的设计效果。

5、是一个实时的3D可视化工具，用来制作电影和静帧作品，涉及到的领域包括建筑、规划和设计。它也可以传递现场演示。的强大就在于它能够提供优秀的图像，并将快速和高效工作流程结合在了一起，为你节省时间、精力和金钱。人们能够直接在自己的电脑上创建虚拟现实。通过渲染高清电影比以前更快，大幅降低了制作时间。视频演示了你可以在短短几秒内就创造惊人的建筑可视化效果。

五、BIM施工与日后的运营系统

1、广联达是在3D建筑信息模型基础上，融入“时间进度信息”与“成本造价信息”，形成由3D模型 1D进度 1D造价的五维建筑信息模型。 5D BIM集成了工程量信息、工程进度信息、工程造价信息，不仅能统计工程量，还能将建筑构件的3D 模型与施工进度的各种工作（WBS）相链接，动态地模拟施工变化过程，实施进度控制和成本造价的实时监控。5D BIM建筑信息模型是建筑业信息化技术、虚拟建造技术的核心基础模型，通过5D建筑信息模型，才能实现以“进度控制”、“投资控制”、“质量控制”、“合同管理”、“资源管理”为目标的数字化三控两管项目总控系统。

2、鲁班BIM，鲁班软件定位建造阶段BIM应用，为广大行业用户提供业内领先的工程基础数据、BIM应用两大解决方案，形成了完整的两大产品线。鲁班软件围绕工程项目基础数据的创建、管理和应用共享，基于BIM技术和互联网技术为行业用户提供了业内领先的从工具级、项目级到企业级的完整解决方案。其主要应用价值点在于建造阶段碰撞检查、材料过程控制、对外造价管理、内部成本控制、基于BIM的指标管理、虚拟施工指导、钢筋下料优化、工程档案管理、设备（部品）库管理、建立企业定额库。

3、通过对现有空间进行规划分析、优化使用、可以大大提高工作场所利用率，建立空间使用标准和基准、透明的预算标准以利于建立和谐的内部关系，减少内部纷争。利用强大的空间管理模块，可以很好地满足企业在空间管理方面的各种分析及管理需求，更好地响应企业内各部门对于空间分配的请求及高效处理日常相关事务准确计算空间相关成本,利用权威方法在企业内部执行成本分摊等内部核算,增强企业各部门控制非经营性成本的意识,提高企业收益。有效地管理设备和办公家具等固定资产，对于保持机构良好的财务状态是很有帮助的。

4、PDM技术以软件技术为基础，是一门管理所有与产品相关的信息(包括电子文档、数字化文档数据库记录等)和所有与产品相关的过程（包括审批/发放、工程更改、一般流程、配置管理等）的技术。提供产品全生命周期的信息管理，并可以在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。

bim实景三维，基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法与流程

本发明涉及专业水动力学模型在水利工程上的应用，尤其是涉及基于bim和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法。

背景技术：

bim即建筑信息模型，既是一种工程三维设计成果的表现形式，也是一种设计理念、方法、流程和规范。三维实景模型是通过无人机倾斜摄影技术,基于一套空三计算算法，从所拍摄的系列图片中构建真实世界的三维模型，并叠加上所拍摄的图片纹理后bim实景三维，基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法与流程，最终得到逼真的实景三维模型；水动力学模型一般基于水流能量方程式等专业水动力学理论公式构建，用于计算和模拟河、海、湖水流的运动。目前在水动力学模型尤其是洪水模型构建方面，往往是基于低精度的地形图构建，使得在模型精度和展示效果方面存在不足，无法给人身临其境、真实的洪水模拟感受和体验。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种基于bim和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，从而达到大幅提高洪水模型构建精度、洪水淹没演进展示高度逼真效果。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述基于bim和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，将三维设计平台、地理信息平台、水动力学建模平台、三维实景建模平台进行跨平台技术融合，应用三维实景模型构建高精度洪水模型，并进行三维动态展示；步骤如下：

步骤1、三维实景模型、dem（英文l的缩写；数字高程模型）、正射影像的生产：

采用三维实景建模平台如，在无人机倾斜摄影所获取的地面航拍照片和测量控制点基础上，生产实景模型、正射影像和dsm（英文的缩写，数字表面模型）数据，由于是同一套基本资料通过同一套流程生产的三项成果，故其坐标高程将完全匹配；通过等专业地形处理软件将dsm抹除地表构筑物、草丛林带后得到dem数据，最后将其转换为高程散点备用；

步骤2、洪水分析模型的构建和计算：

利用水动力学建模平台mike系列软件中的模块构建二维洪水模型，按精度要求剖分地形网格，并导入步骤1制作的高程散点进行地形网格插值，设置与网格长度匹配的各项参数（如计算时间步长等）以及边界条件，完成二维洪水模型的构建和计算；

步骤3、洪水计算结果的导出和转换：

将各时刻洪水计算结果导出和转换成三维网格模型；

步骤4、实景模型、bim设计模型与洪水计算结果的集成：

在三维协同设计平台软件的版本中，连接以.3mx格式存储的三维实景模型（生产的三维实景模型标准格式），并参考其他需要展示的工程bim设计模型和步骤3步制作的各时刻洪水结果三维网格模型，实现实景模型、bim设计模型与洪水计算结果模型的组装集成；

步骤5、洪水结果的三维动态展示：

将所述集成后的模型整体导入渲染平台中，给各时刻洪水三维网格模型赋予水的材质和透明度后设置其动画效果，即以一定帧率按时间先后顺序显示和隐藏各时刻洪水三维网格模型，最终实现基于三维实景模型的洪水三维动态展示。

步骤3中，将各时刻洪水计算结果导出和转换成三维网格模型的方法为：

步骤3.1、通过洪水建模平台如mike自身的工具将各时刻洪水计算结果转换为使用的shp格式，从而得到一系列shp结果图层文件，每个所述shp结果图层文件中包含相同的矢量三角形面要素，每个所述矢量三角形面要素均有水位、水深等各项水力要素属性字段；

步骤3.2、根据前端展示需要进行结果时刻和结果属性的筛选：在结果时刻筛选方面，根据展示流畅度的需要进行筛选，从多个（如10个）结果时刻中选择一个，在结果属性筛选方面，只筛选出水位和水深属性；

步骤3.3、将各时刻结果shp图层文件的矢量三角形面要素，在、和软件中，通过同一套数据处理流程转换为三维网格模型。

步骤3.3中，将各时刻结果shp图层文件的矢量三角面要素，在、和软件中转换为三维网格模型的数据处理方法为：

步骤3.3.1、筛选有洪水的要素：在中，采用“筛选”工具，从结果shp图层文件中筛选出水深属性值大于0的矢量三角形面要素，即有洪水淹没的矢量三角形面要素；

步骤3.3.2、将面要素转为点要素，在中，采用“要素转点”工具，在矢量三角形面要素几何中心位置，将矢量三角形面要素转为点要素，该点要素继承有矢量三角形面要素的水位、水深属性；

步骤3.3.3、将所述点要素转为栅格，在中，采用中“地形转栅格”工具，以点要素的水位属性字段为高程字段，以同三角形平均面边长接近的分辨率将点要素转换为栅格；

步骤3.3.4、提取水位等值线：在中，采用“等值线”工具，以满足洪水动态展示精度需要的间距如0.1m，从栅格中提取水位等值线，提取后的所述水位等值线具有属性，代表水位值；

步骤3.3.5、添加高程属性字段：在中，采用“添加字段”工具，给所述水位等值线的要素增加一个名为、类型为浮点型的属性字段，以便在中对线要素高程的识别；

步骤3.3.6、轻量化水位等值线控制点：在中，采用“概化”工具，根据展示精度需要，按一定比例进行水位等值线要素顶点的概化，以使后续生成的模型更加轻量化；

步骤3.3.7、另存为cad文件：在中，采用导出至cad工具bim实景三维，将轻量化后的等值线shp图层文件另存为cad文件；

步骤3.3.8、生成三维网格模型：在三维设计平台软件中，将所述cad文件中的水位等高线参考和复制进来，并采用网格建模工具集中的等高线网格工具，将水位等高线生成为三维网格模型。

本发明优点在于将三维设计平台、地理信息平台、水动力学建模平台、三维可视化渲染平台等进行跨平台技术融合，从而实现在无人机倾斜摄影生产的实景模型等数据基础上构建洪水模型，并叠加实景模型进行洪水三维动态展示，使得洪水模型构建的精度大幅提高，洪水淹没演进过程高度逼真，给人一种身临其境、真实的洪水淹没展示体验。

附图说明

图1是本发明方法流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，本发明所述基于bim和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，将三维设计平台、地理信息平台、水动力学建模平台、三维实景建模平台进行跨平台技术融合，应用三维实景模型构建高精度洪水模型，并进行三维动态展示；步骤如下：

步骤1、三维实景模型、dem、正射影像的生产：采用三维实景建模平台如，在无人机倾斜摄影所获取的地面航拍照片和测量控制点基础上，生产实景模型、正射影像和dsm（英文的缩写，数字表面模型）数据，由于是同一套基本资料通过同一套流程生产的三项成果，故其坐标高程将完全匹配；通过等专业地形处理软件将dsm抹除地表构筑物、草丛林带后得到dem（英文l的缩写，数字高程模型）数据，最后将其转换为高程散点备用。

步骤2、洪水分析模型的构建和计算：利用水动力学建模平台mike系列软件中的模块构建二维洪水模型，按精度要求剖分地形网格并导入步骤1制作的高程散点进行地形网格插值，设置与网格长度匹配的各项参数（如计算时间步长等）以及边界条件，完成二维洪水模型的构建和计算。

步骤3、洪水计算结果的导出和转换：二维洪水计算结果数据由一系列时刻的结果组成，各时刻结果为对应该时刻的洪水计算结果，其中包括所有的用于存储各水力要素结果属性的矢量三角面要素，各时刻结果包含的面要素是完全相同的，水力要素结果属性类型也相同，但值不同。将洪水计算结果导出和转换的方法为：

步骤3.1、首先，通过洪水建模平台如mike自身的工具将各时刻洪水计算结果转换为使用的shp格式，从而得到一系列shp结果图层文件，每个shp结果图层文件中包含相同的矢量三角形面要素，每个矢量三角形面要素均有水位、水深等各项水力要素属性字段。

步骤3.2、接着，根据前端展示需要进行结果时刻和结果属性的筛选：在结果时刻筛选方面考证含金量排行榜，根据展示流畅度的需要进行筛选，例如从10个结果时刻中选择一个；在结果属性筛选方面，只筛选出水位和水深属性。

步骤3.3、最后，将各时刻结果shp图层文件的矢量三角形面要素，在、和软件中，通过同一套数据处理流程转换为三维网格模型，具体步骤为：

步骤3.3.1、筛选有洪水的要素：在中，采用“筛选”工具，从结果shp图层文件中筛选出水深属性值大于0的矢量三角形面要素，即有洪水淹没的矢量三角形面要素；

步骤3.3.2、将矢量三角形面要素转为点要素：在中，采用“要素转点”工具，在矢量三角形面要素几何中心位置，将矢量三角形面要素转为点要素，该点要素继承有矢量三角形面要素的水位、水深属性；

步骤3.3.3、将点要素转为栅格：在中，采用中“地形转栅格”工具，以点要素的水位属性字段为高程字段，以同三角形平均面边长接近的分辨率将点要素转换为栅格；

步骤3.3.4、提取水位等值线：在中，采用“等值线”工具，以满足洪水动态展示精度需要的间距例如0.1m，从栅格中提取水位等值线，提取后的等值线将具有属性，代表水位值；

步骤3.3.5、添加高程属性字段：在中，采用“添加字段”工具，给水位等值线要素增加一个名为、类型为浮点型的属性字段，以便在中线要素高程的识别；

步骤3.3.6、轻量化水位等值线控制点：在中，采用“概化”工具，根据展示精度需要，按一定比例进行水位等值线要素顶点的概化，以使后续生成的模型更加轻量化；

步骤3.3.7、另存为cad文件：在中，采用导出至cad工具，将轻量化后的等值线shp图层文件另存为cad文件；

步骤3.3.8、生成三维网格模型：在三维设计平台软件中，将cad文件中的水位等高线参考和复制进来，并采用网格建模工具集中的等高线网格工具，将水位等高线生成为三维网格模型。

步骤4、实景模型、bim设计模型与洪水计算结果的集成：在三维协同设计平台软件的版本中，连接以.3mx格式存储的三维实景模型（生产的三维实景模型标准格式），并参考其他需要展示的工程bim设计模型和步骤3制作的各时刻洪水三维网格模型，实现实景模型、bim设计模型与洪水计算结果模型的组装集成。

步骤5、洪水结果的三维动态展示：将集成后的模型整体导入渲染平台中，给各时刻洪水三维网格模型赋予水的材质和透明度后设置其动画效果，即以一定帧率按时间先后顺序显示和隐藏各时刻洪水三维网格模型，最终实现基于三维实景模型的洪水三维动态展示。

技术特征：

技术总结

本发明公开了一种基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，将三维设计平台、地理信息平台、水动力学建模平台、三维实景建模平台进行跨平台技术融合，应用三维实景模型构建高精度洪水模型，并进行三维动态展示；1、三维实景模型、DEM、正射影像的生产；2、洪水分析模型的构建和计算；3、洪水计算结果的导出和转换；4、实景模型、BIM设计模型与洪水计算结果的集成；5、洪水结果的三维动态展示。本发明将三维设计平台、地理信息平台、水动力学建模平台、三维可视化渲染平台等进行跨平台技术融合，在无人机倾斜摄影生产的实景模型数据基础上构建洪水模型，叠加实景模型进行洪水三维动态展示，使得洪水模型精度大幅提高。

技术研发人员：屈志刚;高英;冯光伟;王岩;王新平;姚亮亮;刘建龙;赵庆鹤;孙卫宾;孙哲;史亚军;付航帅;薛向华;李一;郑秋灵

受保护的技术使用者：河南省水利勘测设计研究有限公司

技术研发日：2018.01.12

技术公布日：2018.05.18