孟煒

摘 ?要：鐵路工程具有專業(yè)多、工藝復(fù)雜、體量大的特點(diǎn)，一條長(zhǎng)大鐵路往往長(zhǎng)達(dá)幾百甚至上千公里，如此大的體量很難用BIM軟件將其空間信息全部展示，故通常將BIM模型轉(zhuǎn)入到GIS中來解決。BIM模型通常采用中間格式文件來導(dǎo)入到GIS平臺(tái)中，而在這個(gè)過程中往往會(huì)出現(xiàn)模型信息的丟失。模型配色信息是區(qū)分設(shè)備模型及保證展示效果的重要手段，為測(cè)試BIM模型導(dǎo)入到GIS中配色信息的丟失及異常的情況，文章以主流BIM軟件3D EXPERIENCE和GIS軟件SuperMap為基礎(chǔ)，3DXML為中間格式文件，以鹽通鐵路南通動(dòng)車所設(shè)備設(shè)施為例，探究在此過程中模型配色信息的損失情況，研究表明：3D EXPERIENCE及SuperMap中顏色定義優(yōu)先級(jí)存在較大差異，這是模型導(dǎo)入到SuperMap平臺(tái)中發(fā)生顏色丟失及異常的主要原因，為保證3D EXPERIENCE及SuperMap中配色顯示統(tǒng)一，通常要在模型的Feature級(jí)、PartBody/Body級(jí)定義顏色。

關(guān)鍵詞：鐵路工程;BIM技術(shù);GIS技術(shù);模型配色規(guī)則

中圖分類號(hào)：U279 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）19-0006-04

Abstract： Railway engineering usually has the characteristics of multiple professions， complex process and large volume. A main rail line is often hundreds or even thousands of kilometers long， and it is difficult to use BIM software to display all the spatial information of such a large volume. In order to solve this problem， BIM model is usually transferred to GIS platform. BIM models use intermediate format files to import into the GIS platform， and in this process， model information is often lost. The model color information is an important means to distinguish equipment and facilities and ensure display effects. In order to test the loss and abnormality of the color information in the BIM model transferred to the GIS platform， This paper is based on the mainstream BIM software 3D EXPERIENCE and the GIS software SuperMap. 3DXML is an intermediate format file. Taking the equipment and facilities of Nantong EMUD of Yantong Railway as an example， this paper explores the loss of color information of the model in this process.The results show that there is a big difference in the priority of color definition in 3D EXPERIENCE and SuperMap， which is the main reason for color loss and abnormality when the model is imported into SuperMap platform. In order to ensure uniform color display in 3D EXPERIENCE and SuperMap， it is recommended to define colors at the Feature and PartBody/Body levels.

Keywords： railway engineering; BIM technology; GIS technology; model color rules

引言

自BIM概念年正式提出之后，BIM技術(shù)就在工程領(lǐng)域，尤其是建筑領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展。相比民建工程，鐵路工程往往具有專業(yè)多、工藝復(fù)雜、體量大的特點(diǎn)，因此對(duì)BIM技術(shù)的需求也更加迫切[1]。BIM模型中往往包含著豐富的模型信息，但只包含建筑物自帶的信息，缺乏外部空間的信息，而GIS技術(shù)是以地理空間技術(shù)為操作對(duì)象，對(duì)模型的空間信息、屬性信息等進(jìn)行操作，彌補(bǔ)了BIM技術(shù)的不足[2-3]。一條長(zhǎng)大鐵路往往長(zhǎng)達(dá)幾百甚至上千公里，如此大的體量很難用BIM軟件將其全部承載展示，因此實(shí)現(xiàn)“BIM+GIS”技術(shù)在鐵路方面的應(yīng)用是非常重要的。

在實(shí)現(xiàn)“BIM+GIS”的過程中，將BIM數(shù)據(jù)導(dǎo)入到GIS軟件中，保證BIM數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)化為GIS數(shù)據(jù)不丟失精度和信息是重要且關(guān)鍵的一步。常用的BIM軟件都支持將自身的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為GIS軟件所需的格式，這種轉(zhuǎn)換通常是借助軟件自帶的導(dǎo)出功能或者是開發(fā)的插件來進(jìn)行，但是由此可能帶來的幾何失真和信息損失，對(duì)不同GIS應(yīng)用的影響程度有待在實(shí)際應(yīng)用中加以驗(yàn)證[4]。在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用，將BIM模型導(dǎo)入到GIS軟件時(shí)，存在配色信息丟失甚至顯示異常的問題，這極大影響到GIS模型的展示效果，也為后續(xù)設(shè)備設(shè)施運(yùn)維深化帶來不便。

為驗(yàn)證BIM模型轉(zhuǎn)GIS這個(gè)過程中模型配色信息的損失情況，本文以主流BIM軟件3D EXPERIENCE（CATIA V6，以下簡(jiǎn)稱3DE）和主流GIS軟件SuperMap為基礎(chǔ)，3DXML為中間格式文件，以鹽通鐵路南通動(dòng)車所設(shè)備設(shè)施為例，研究在此過程中配色信息的丟失及顯示異常情況，并對(duì)配色顯示優(yōu)先級(jí)（存在多級(jí)顏色定義時(shí)，優(yōu)先顯示的顏色）及導(dǎo)入導(dǎo)出規(guī)則進(jìn)行測(cè)試。

1 “BIM+GIS”轉(zhuǎn)換過程中配色存在的問題

BIM模型的配色是區(qū)分設(shè)備、保證設(shè)備模型展示效果的一種簡(jiǎn)單而高效的方法。通常設(shè)備模型在3DE平臺(tái)是以模型樹的形式來顯示模型的組織結(jié)構(gòu)，在3DE平臺(tái)，通常一個(gè)模型為自上而下的樹形結(jié)構(gòu)：Product（產(chǎn)品）-Part（零件）-3D Shape（3D形狀）-PartBody/Body（實(shí)體）-Feature（特征）-Face（Sketh級(jí)，面），如圖1（a）所示。動(dòng)車所內(nèi)機(jī)電設(shè)備有著多而復(fù)雜的特點(diǎn)，在構(gòu)建BIM模型的時(shí)候，不同的設(shè)備模型由不同的廠家提供，這些模型來自不同的三維設(shè)計(jì)軟件，其格式、類型差異較大，在模型定義方面也存在著較大的差別。

將外部三維模型導(dǎo)入到3DE平臺(tái)中，設(shè)備模型在Product級(jí)、Part級(jí)、3D Shape級(jí)、PartBody/Body級(jí)、Feature級(jí)和Face級(jí)上均可能存在顏色，且每一級(jí)在3DE均可定義配色。圖1（b）為Part級(jí)屬性，在屬性的Graphic選項(xiàng)卡內(nèi)可以對(duì)模型的配色進(jìn)行定義，且每一級(jí)定義的顏色可同時(shí)存在。

在完成BIM模型建立后，為了彌補(bǔ)BIM在展示和承載能力上的不足，將在3DE 平臺(tái)上創(chuàng)建的BIM模型通過3DXML格式導(dǎo)入到GIS軟件SuperMap中。圖2（a）為動(dòng)車所檢查庫機(jī)電模型在3DE中配色顯示情況，所有模型均按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的配色進(jìn)行定義，圖2（c）為該模型在3DE中的局部放大圖，此區(qū)域主要包含三層作業(yè)平臺(tái)、安全聯(lián)鎖安全門、安全聯(lián)鎖門禁控制器、標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等內(nèi)容。圖2（b）、（d）為（a）、（c）模型相同部位在SuperMap的配色顯示情況，可以看出，GIS軟件中三層作業(yè)平臺(tái)、安全聯(lián)鎖安全門、安全聯(lián)鎖門禁控制器、標(biāo)識(shí)標(biāo)牌與3DE中的配色均存在著較大的差異，存在著配色信息丟失、異常的情況。

為進(jìn)一步闡述在模型轉(zhuǎn)換過程中配色信息的異常及損失情況，以安全聯(lián)鎖電動(dòng)接地安全門及門禁控制器在3DE及SuperMap中顯示情況為例，論述模型配色信息丟失、異常的兩種形式：如圖3所示，圖3（a）為模型在3DE 配色顯示情況，（b）為同一模型導(dǎo)入到SuperMap中配色顯示情況。從圖中可以看到，安全聯(lián)鎖電動(dòng)接地安全門輔助立柱在3DE平臺(tái)中有配色，配色顯示為黃色，而導(dǎo)入到SuperMap中配色顯示為白色，白色在SuperMap中通常意味著模型不包含配色信息，此處模型存在配色丟失的情況;圖3（a）中間安全聯(lián)鎖模型門禁控制器開關(guān)面在3DE平臺(tái)顯示為黑色，導(dǎo)入到SuperMap后開關(guān)面顯示為紅色，兩者顯示色彩存在巨大差異，此處模型存在著配色顯示異常的情況。

對(duì)于上述描述的兩種配色丟失及配色顯示異常，在3DE及SuperMap幫助文檔中并未找到統(tǒng)一說明，為了解決上述問題，需要對(duì)3DE及SuperMap配色顯示優(yōu)先級(jí)及導(dǎo)出導(dǎo)入規(guī)則進(jìn)行測(cè)試。

2 配色顯示優(yōu)先級(jí)測(cè)試

2.1 測(cè)試方法

在3DE中，設(shè)備模型在Product級(jí)、Part級(jí)、3D Shape級(jí)、PartBody/Body級(jí)、Feature級(jí)和Face級(jí)上均可定義顏色，所以對(duì)于同一個(gè)模型同一位置可能存在多次配色定義的情況，所以需要對(duì)模型配色顯示優(yōu)先級(jí)進(jìn)行測(cè)試。模型可以為產(chǎn)品，也可以為零件，當(dāng)模型為產(chǎn)品時(shí)，可以在3D Shape級(jí)的Graphic選項(xiàng)卡中進(jìn)行配色定義;當(dāng)模型為零件時(shí)，可以在3D Shape級(jí)的Color選項(xiàng)卡中進(jìn)行配色定義。

為研究在3DE及SuperMap中配色顯示優(yōu)先級(jí)及導(dǎo)入導(dǎo)出規(guī)則進(jìn)行測(cè)試，對(duì)同一模型的同一部位的Product級(jí)、Part級(jí)、3D Shape級(jí)、PartBody/Body級(jí)、Feature級(jí)和Face級(jí)對(duì)模型進(jìn)行配色定義，探究產(chǎn)品及零件模式下，兩級(jí)（兩級(jí)指模型樹中六級(jí)中任意兩級(jí)存在配色）或兩級(jí)以上存在配色，測(cè)試共110種情況下，配色顯示的優(yōu)先級(jí)情況，得到結(jié)果如表1所示。

2.2 測(cè)試結(jié)果分析

從表1可以看出，3DE和SuperMap中配色顯示優(yōu)先級(jí)存在較大差異。

3DE產(chǎn)品模式下，配色定義顯示的優(yōu)先級(jí)為：Product級(jí)>Part級(jí)>3D Shape級(jí)>Face級(jí)>Feature級(jí)>PartBody/Body級(jí)，而同樣的模型導(dǎo)入到SuperMap中，Product級(jí)、Part級(jí)、3D Shape級(jí)所定義的配色會(huì)丟失，F(xiàn)ace級(jí)、Feature級(jí)、PartBody/Body級(jí)所定義的配色不會(huì)發(fā)生丟失，其顯示的優(yōu)先級(jí)依次為：Face級(jí)>Feature級(jí)>PartBody/Body級(jí)。

3DE零件模式下，只有3D Shape級(jí)定義的配色優(yōu)先級(jí)略有改變，其余均與產(chǎn)品模式下配色優(yōu)先級(jí)相同： Product級(jí)> Face級(jí)>Feature級(jí)>PartBody/Body級(jí)>3D Shape級(jí)，同樣的模型導(dǎo)入到SuperMap中，Part級(jí)的配色會(huì)丟失，3D Shape級(jí)定義配色與產(chǎn)品模式不同會(huì)保留下來，但其優(yōu)先級(jí)最低：Face級(jí)>Feature級(jí)>PartBody/Body級(jí)>3D Shape級(jí)。

可以看出，在3DE中Product級(jí)、Part級(jí)及3D Shape級(jí)所定義的配色優(yōu)先級(jí)總是最高，但導(dǎo)入到SuperMap中配色都會(huì)發(fā)生丟失，而Face級(jí)、Feature級(jí)、PartBody/Body級(jí)所定義的配色導(dǎo)入到SuperMap中配色不會(huì)發(fā)生丟失，這是模型導(dǎo)入SuperMap軟件中配色丟失的主要原因;同時(shí)模型存在多級(jí)定義顏色的情況下，在3DE配色顯示優(yōu)先級(jí)導(dǎo)入到SuperMap會(huì)發(fā)生較大變化，這是模型導(dǎo)入SuperMap軟件中配色顯示異常的主要原因。故模型同一部位，存在兩級(jí)或者兩級(jí)以上配色定義時(shí)，模型會(huì)按照表1所示的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行顯示。

2.3 效果應(yīng)用

通過上述測(cè)試，明確了模型在3DE及SuperMap中配色顯示優(yōu)先級(jí)及導(dǎo)入導(dǎo)出規(guī)則，按照上述規(guī)則對(duì)動(dòng)車所內(nèi)所有存在配色異常的模型進(jìn)行檢查并進(jìn)行修正。圖4（a）為3DE動(dòng)車所檢查庫及周圍配套設(shè)施配色情況，圖4（b）為同一模型導(dǎo)入到SuperMap中配色顯示情況?？梢钥闯?，按照上述配色規(guī)則進(jìn)行配色修正后，SuperMap中展示效果與3DE相同，模型配色丟失、配色顯示異常的情況已經(jīng)解決。為后期動(dòng)車所及全線實(shí)現(xiàn)“BIM+GIS”功能及設(shè)備設(shè)施運(yùn)維深化管理平臺(tái)創(chuàng)建了良好的先提條件。

3 結(jié)論

為了解決將BIM模型導(dǎo)入到GIS軟件模型配色存在的問題，本文對(duì)3DE及SuperMap平臺(tái)本身配色優(yōu)先級(jí)及導(dǎo)出導(dǎo)入規(guī)則進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)由于兩個(gè)平臺(tái)配色顯示優(yōu)先級(jí)及導(dǎo)入導(dǎo)出規(guī)則存在差異，導(dǎo)致模型從3DE導(dǎo)入SuperMap軟件中配色存在丟失及異常。由于3DE平臺(tái)模型導(dǎo)入到SuperMap平臺(tái)時(shí)，F(xiàn)ace級(jí)、Feature級(jí)、PartBody/Body級(jí)定義的配色均不會(huì)丟失，且BIM模型通常很少會(huì)單獨(dú)對(duì)Face級(jí)配色進(jìn)行定義，故推薦在Feature級(jí)、PartBody/Body級(jí)定義配色，可以保證BIM模型導(dǎo)入到GIS軟件中配色及顯示效果同步，達(dá)到區(qū)分設(shè)備模型及保證展示效果的目的，并為后期設(shè)備設(shè)施運(yùn)維的搭建創(chuàng)建良好的先提條件。

參考文獻(xiàn)：

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