近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，人類正向高度信息化的社會(huì)邁進(jìn)。3DGIS+BIM在國(guó)內(nèi)建筑業(yè)形成一股熱潮，盡管擁有了政府和社會(huì)的大力支持，Web端的BIM大規(guī)模場(chǎng)景應(yīng)用開發(fā)仍然面臨許多巨大的挑戰(zhàn):
一、網(wǎng)頁(yè)存儲(chǔ)瓶頸問題:
隨著BIM場(chǎng)景規(guī)模的增加，建筑內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜度不斷提升，管廊結(jié)構(gòu)的模型體量不斷增加，BIM數(shù)據(jù)未來可能達(dá)城市級(jí)別(100 TB以上)，通常來說，PC端的瀏覽器能夠使用的內(nèi)存僅為1.5至2 GB，稍大的BIM模型就可能會(huì)導(dǎo)致瀏覽器的崩潰。
二、計(jì)算渲染瓶頸問題:
傳統(tǒng)加載方式中，IFC構(gòu)件被逐一添加在場(chǎng)景中，管廊模型擁有的三角化面片數(shù)量多，導(dǎo)致整個(gè)初始加載速度慢，且場(chǎng)景FPS較低，瀏覽建筑模型容易出現(xiàn)明顯卡頓情況。
在以上問題的基礎(chǔ)上，尤其是管廊管線這類構(gòu)件往往在城市建筑模型中占有了一定的比重，例如水管，通風(fēng)管道等，且建筑物內(nèi)部管廊模型排列往往具有一定的復(fù)雜性，優(yōu)化這部分管廊模型的參數(shù)，能夠有效減少場(chǎng)景中的三角面片數(shù)量，幫助提升模型加載速率，對(duì)改善上述的兩個(gè)瓶頸問題起到了積極的作用。
因此針對(duì)上述問題，本文提出了一套管廊復(fù)雜網(wǎng)格參數(shù)化算法，首先通過語(yǔ)義分析和幾何分析，提取大規(guī)模IFC場(chǎng)景中的管廊網(wǎng)格模型構(gòu)件類。然后針對(duì)一般圓柱體形管廊網(wǎng)格模型，彎管管廊模型以及中空管廊模型三種不同的特征，對(duì)其在服務(wù)端分類進(jìn)行參數(shù)化處理，并將參數(shù)結(jié)果返回給網(wǎng)頁(yè)端進(jìn)行渲染。為了降低網(wǎng)頁(yè)端的渲染負(fù)載，實(shí)例化管廊模型的同時(shí)輔助以基于LOD多細(xì)節(jié)層次技術(shù)的漸進(jìn)式自適應(yīng)渲染方法，有效降低場(chǎng)景中管廊模型部分的總數(shù)據(jù)量及其三角面片數(shù)量，加快場(chǎng)景初始加載時(shí)間以及提升場(chǎng)景總體加載的幀速率，為輕量化WebBIM大規(guī)模管廊模型場(chǎng)景的在線可視化提供了支持。
1 相關(guān)研究
1.1管廊的參數(shù)化原理
原始的BIM建筑模型經(jīng)過IFC參數(shù)化解析之后，分成了多種不同的類，每一類中都有成百上千個(gè)小的網(wǎng)格模型信息。這些頂點(diǎn)信息與三角網(wǎng)格在網(wǎng)頁(yè)端經(jīng)過渲染，組成了瀏覽器端的建筑模型。但是這種通過模型解析生成的管廊網(wǎng)格模型通常是呈現(xiàn)不規(guī)則，且較為繁雜的情況。如果能將這些不規(guī)則的三角網(wǎng)格信息抽取出來，經(jīng)過參數(shù)化處理轉(zhuǎn)換為大家熟知的管廊管線特征信息，那么就可以通過管廊網(wǎng)格的頂點(diǎn)信息，半徑信息，主方向特征參數(shù)化重繪出一個(gè)圓柱體形管廊網(wǎng)格模型，并且呈現(xiàn)規(guī)范的三角網(wǎng)格渲染方式。
通常的直線管廊網(wǎng)格模型的構(gòu)造圖如下圖所示，具體渲染方法為:將直線管廊網(wǎng)格模型抽象為正圓柱體，管線中心抽象為正圓柱體的中軸線，管線中心線起止點(diǎn)為正圓柱體上下底面圓圓心，圓柱體半徑為管徑。
提取到了以上的管廊模型參數(shù)信息后，在瀏覽器端渲染時(shí)可以利用Three. j s提供的THREE.Cylinder Geometry對(duì)象對(duì)管廊進(jìn)行批量建模。利用THREE.Cylinder Geometry對(duì)象進(jìn)行圓柱體建模時(shí)可接收多個(gè)參數(shù)，而在實(shí)際建模過程中主要用到三個(gè)參數(shù)，分別是:頂面半徑、底面半徑以及圓柱體的高度，分別對(duì)應(yīng)三位管線的半徑以及管線長(zhǎng)度。生成管線模型的幾何對(duì)象之后，還需利用THREE.Material為其貼上合適的紋理，通THREE.Mesh(geometry,material)生成完整的管線段模型。
1.2管廊多細(xì)節(jié)層次技術(shù)(LOD)
LOD技術(shù)即Levels of Detail的簡(jiǎn)稱，意為多細(xì)節(jié)層次。LOD技術(shù)指根據(jù)物體模型的節(jié)點(diǎn)在顯示環(huán)境中所處的位置和重要度，決定物體渲染的資源分配，降低非重要物體的面數(shù)和細(xì)節(jié)度，從而獲得高效率的渲染運(yùn)算。一個(gè)典型的蓄冰機(jī)房BIM模型內(nèi)部的管線模型示意圖如下圖所示，（a）為蓄冰機(jī)房BIM模型結(jié)構(gòu)，（b）為局部細(xì)節(jié)放大示意圖，針對(duì)下圖（b）中的管廊模型，調(diào)整其精細(xì)化程度對(duì)用戶視角的影響較小，但對(duì)提升場(chǎng)景加載流暢度具有較大意義。
（a）蓄冰機(jī)房?jī)?nèi)部管廊模型；（b）細(xì)節(jié)模型
LOD的主要想法是降低復(fù)雜性，當(dāng)視點(diǎn)遠(yuǎn)離3D模型對(duì)象時(shí)，根據(jù)人的視覺系統(tǒng)，遠(yuǎn)處對(duì)象變小或者變得模糊不清，這時(shí)我們可以使用該對(duì)象的簡(jiǎn)化版本。對(duì)象簡(jiǎn)化版本的實(shí)現(xiàn)多種多樣，通常是通過較少三角形的數(shù)據(jù)或者替代幾何模型的幾何特征和紋理來實(shí)現(xiàn)。不管簡(jiǎn)化版本的實(shí)現(xiàn)方法如何，其策略的最終結(jié)果是將一個(gè)相比原模型壓力較小的對(duì)象交給GPU去處理，降低渲染復(fù)雜度，提高場(chǎng)景加載的速率。
針對(duì)管廊網(wǎng)格模型，多細(xì)節(jié)層次技術(shù)主要調(diào)整的是參數(shù)化后的管廊網(wǎng)格切割塊數(shù)，當(dāng)攝像機(jī)視角靠近的時(shí)候，切割塊數(shù)增多，管廊模型越精細(xì)，而當(dāng)攝像機(jī)視角原理時(shí)，可以減少模型的切割塊數(shù)，管廊模型呈現(xiàn)較粗糙。
1.3大規(guī)模WebBIM在線渲染
“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來為BIM信息的傳遞和共享提供了更為廣闊的舞臺(tái)，“互聯(lián)網(wǎng)+BIM”的融合、發(fā)展也是勢(shì)不可擋。網(wǎng)頁(yè)瀏覽器是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上最為廣泛通用的信息共享平臺(tái)，直接在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上將BIM場(chǎng)景可視化地再現(xiàn)出來就變得更有吸引力。用戶們只需要點(diǎn)擊瀏覽網(wǎng)頁(yè)就可以訪問大規(guī)模BIM場(chǎng)景與之交互。尤其是正在流行的HTMLS/WebGL提供了一種無插件安裝的Web3D開發(fā)平臺(tái)，這大大便捷了互聯(lián)網(wǎng)BIM的可視化共享瀏覽，所以WebBIM在線可視化將成為“互聯(lián)網(wǎng)+BIM可視化”的主流發(fā)展趨勢(shì)。
但是由于大規(guī)模的BIM場(chǎng)景存在實(shí)時(shí)響應(yīng)速度慢、渲染能力弱、數(shù)據(jù)傳輸緩慢等問題，WebBIM在線可視化將會(huì)受到因網(wǎng)頁(yè)瀏覽器緩存受限而導(dǎo)致的存取不暢、尤其是管廊模型較多的大規(guī)模BIM建筑，數(shù)據(jù)量較大可能導(dǎo)致瀏覽器的癱瘓。因互聯(lián)網(wǎng)帶寬受限而導(dǎo)致的傳輸緩滯、因網(wǎng)頁(yè)瀏覽器渲染能力受限而導(dǎo)致的漫游延遲的影響，這些影響將會(huì)嚴(yán)重阻礙WebBIM大規(guī)模場(chǎng)景的在線實(shí)時(shí)可視化共享。因此，本文所研究的管廊復(fù)雜網(wǎng)格模型的參數(shù)化方法及其在線可視化技術(shù)能夠針對(duì)網(wǎng)頁(yè)的在線渲染問題做出改善，具有重要的實(shí)踐意義。
綜上所述，本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在針對(duì)大規(guī)模WebBIM模型的加載和渲染瓶頸提出了一種基于管廊網(wǎng)格模型的參數(shù)化算法，能夠根據(jù)管廊網(wǎng)格模型不同的分類進(jìn)行參數(shù)化處理，在瀏覽器端采用一種基于LOD的漸進(jìn)式加載方式，緩解了瀏覽器端的數(shù)據(jù)壓力，提升了模型的渲染效率，為擁有大規(guī)模管廊網(wǎng)格的WebBIM建筑模型的模型解析與在線渲染提供了新的優(yōu)化方向。
2技術(shù)路線
本文所采用的技術(shù)路線如下圖所示。在服務(wù)器端，需要完成工作包括從語(yǔ)義分析以及幾何分析角度進(jìn)行管廊模型構(gòu)件的提取，以及基于圓柱體形管廊網(wǎng)格構(gòu)件的參數(shù)化算法研究，進(jìn)一步拓展彎管管廊模型的參數(shù)化算法以及基于布爾運(yùn)算的中空復(fù)雜管廊模型的參數(shù)化算法。
在Web端完成的工作，包括使用基于LOD的輕量化WebBIM漸進(jìn)式加載技術(shù)，提升輕量化在線渲染的加載速率，以及提供在線可視化應(yīng)用支持。
3關(guān)鍵技術(shù)
3.1管廊模型構(gòu)件的提取
IFC是一套專門為建筑行業(yè)訂制的開放數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式，為了解析IFC格式的BIM模型，本文使用的了輕量級(jí)BIM大數(shù)據(jù)在線可視化系統(tǒng)，在上傳IFC格式的建筑模型后，該模型逐層解析，從一個(gè)項(xiàng)目實(shí)例出發(fā)，將建筑模型拆解為包含所有的墻、門和梁等多個(gè)類型的建筑構(gòu)件。根據(jù)模型分類的語(yǔ)義信息可以將內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行一個(gè)初步的分類，在場(chǎng)景中我們可以看到多種不同的構(gòu)建類呈現(xiàn)，如下圖所示，IFCCovering類表示對(duì)管廊模型的外罩，存在較多圓柱體形管廊網(wǎng)格模型，因此本文從語(yǔ)義角度選擇其中的IFCCovering類構(gòu)件作為可能的目標(biāo)管廊模型處理對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的幾何分析。
整個(gè)管廊模型對(duì)象的抽取過程如下圖中所示，從構(gòu)件語(yǔ)義分析提取構(gòu)件是從以上多種不同的IFC構(gòu)件類型中，提取可能是管廊管片管線等圓柱體型模型的構(gòu)件的過程。而從語(yǔ)義分析角度，往往可能存在誤差，比如把非圓柱體形的拉伸體模型認(rèn)為是管廊模型。
在此基礎(chǔ)上，從幾何角度分析則是從管廊模型的形態(tài)上對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分析，判斷構(gòu)件是否具有圓柱體形構(gòu)件包圍盒的特征，且根據(jù)模型上的頂點(diǎn)信息能夠計(jì)算出上下底面與中心軸等參數(shù)，進(jìn)而歸納其類型，最終提取出了一類可以進(jìn)行管廊網(wǎng)格參數(shù)化處理的目標(biāo)模型。
（a）蓄冰機(jī)房模型構(gòu)件分類；（b）IfcCovering類模型
3.2管廊網(wǎng)格模型參數(shù)化
3.2.1圓柱體形管廊網(wǎng)格模型參數(shù)化
經(jīng)過上一個(gè)步驟解析的BIM建筑模型產(chǎn)生的原始圓柱體形管廊模型構(gòu)件為dat格式，包含三部分信息，第一部分是每一個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從序號(hào)0開始，第二部分是模型的三角化信息，每三個(gè)頂點(diǎn)組成一個(gè)三角形，在場(chǎng)景中進(jìn)行實(shí)例化渲染，所有的三角形在場(chǎng)景中重繪出一個(gè)圓柱體形管廊模型，第三部分是與第二部分中每個(gè)三角化網(wǎng)格信息對(duì)應(yīng)的法向量方向。
由此可知，對(duì)于一個(gè)原始的復(fù)雜管廊網(wǎng)格模型，其往往有上百個(gè)，甚至上千頂點(diǎn)，同時(shí)三角網(wǎng)格數(shù)量較多。針對(duì)大型建筑模型，一旦管廊模型的數(shù)據(jù)量較大，對(duì)模型的初始渲染和加載效率一定會(huì)存在較大的影響，因此，本文針對(duì)圓柱體形管廊網(wǎng)格模型，提出了參數(shù)重繪的方式，使用ThreeJS中的圓柱體進(jìn)行實(shí)例化，能夠有效簡(jiǎn)化模型數(shù)據(jù)量且提升場(chǎng)景渲染速率。
（a）原BIM模型；（b）參數(shù)化BIM模型；（c）原端畫細(xì)節(jié)；（d）參數(shù)化后端面細(xì)節(jié)
本文所使用的一般圓柱體形管廊模型參數(shù)化是從原始管廊網(wǎng)格模型的頂點(diǎn)以及三角面片信息中有效提取出其上下底面圓的圓心以及半徑，并且求出其中軸線的長(zhǎng)度以及方向，并能夠在場(chǎng)景中重繪出該構(gòu)件的過程。擬合后的標(biāo)準(zhǔn)化圓柱體與源數(shù)據(jù)對(duì)比如上圖(a)源數(shù)據(jù)一非標(biāo)準(zhǔn)化三角化側(cè)面和(b)擬合后一標(biāo)準(zhǔn)化三角化側(cè)面所示。由于使用了圓柱體模型的參數(shù)化方式，重繪圓柱體需要的數(shù)據(jù)因此大大降低。
由于原始管廊網(wǎng)格模型存在三角化方式無規(guī)律，如上圖(c)源數(shù)據(jù)-非標(biāo)準(zhǔn)化三角化底面和(d)擬合后一標(biāo)準(zhǔn)化三角化底面所示，參數(shù)化的過程也是一個(gè)將管廊網(wǎng)格模型標(biāo)準(zhǔn)化的過程，為后續(xù)圓柱體形管廊構(gòu)件的在線應(yīng)用提供基礎(chǔ)。上下底面的分割塊數(shù)決定著圓柱體模型在場(chǎng)景中的精細(xì)程度。
3.2.2彎管管廊網(wǎng)格模型參數(shù)化
除了一般的圓柱體形管廊模型外，建筑模型中還存在較大一部分的彎管管廊模型，如下圖所示。這部分模型通常是排水管道和通風(fēng)管道的接口處，在管廊網(wǎng)格模型中占有一定的比重，在參數(shù)化過程中要與一般直線的圓柱體形管廊模型做出區(qū)分。本文使用二次貝賽爾曲線擬合彎管管廊構(gòu)件，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為如下圖所示的一段彎管圓形管線模型。
首先根據(jù)圓柱體模型參數(shù)求出兩個(gè)端面的圓心，兩個(gè)圓心作為貝塞爾曲線的控制點(diǎn)P0和P2，設(shè)其控制點(diǎn)為P1，該擬合模型的中軸線應(yīng)滿足以下二次貝塞爾曲線公式:
B（t）=（1-t）2P0 +2t(1-t)P1+t2P2, t∈〔0,1〕 （1）
通過改變控制點(diǎn)的參數(shù)，如果彎管管廊模型上的點(diǎn)到該擬合中軸線的距離最短，則可認(rèn)為是最佳擬合曲線，在進(jìn)行參數(shù)化繪制的時(shí)候，由于管廊模型的對(duì)稱性，彎管模型上的訂單到中軸線的距離即為半徑，以一個(gè)端面為圓心，該半徑畫圓，然后沿著擬合的貝塞爾曲線進(jìn)行拉伸，即可得到該彎管模型的參數(shù)化拉伸體擬合模型。且由于拉伸體的特性，該擬合模型的分割塊數(shù)也能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)地調(diào)整，有效降低模型的三角網(wǎng)格數(shù)量。
3.2.3中空復(fù)雜管廊網(wǎng)格模型參數(shù)化
在標(biāo)準(zhǔn)的圓柱體型管廊參數(shù)化方法研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)基于布爾運(yùn)算的復(fù)雜管廊構(gòu)件的參數(shù)化算法研究在工程建筑領(lǐng)域十分具有價(jià)值，如下圖（a）中空管廊模型所示，復(fù)雜管廊構(gòu)件都是基于圓柱體型管廊構(gòu)件的延伸與擴(kuò)展，其端面和側(cè)面的模型示意圖如下圖（b）和（c）所示，具有其獨(dú)特性，需要根據(jù)模型特征具有針對(duì)性地進(jìn)行探索。
（a）中空管廊；（b）模型端面網(wǎng)格；（c）模型側(cè)面網(wǎng)格
本文針對(duì)復(fù)雜中空管廊模型的參數(shù)化方法可分為如下步驟:
a)由于管廊模型具有對(duì)稱性，提取位于同一個(gè)端面上的所有頂點(diǎn)及其三角網(wǎng)格信息;
b)替換重復(fù)頂點(diǎn)，如同頂點(diǎn)有多個(gè)序號(hào)，以最小序號(hào)替換，重新組織三角網(wǎng)格信息;
c)拆分三角網(wǎng)格信息為三條邊信息，以<小序號(hào)，大序號(hào)>形式提取三條邊的信息，并記錄其使用次數(shù);
d)提取所有使用次數(shù)為1的邊，在場(chǎng)景中重繪，完成邊界的邊緣提取;
e)根據(jù)邊的閉合性，將頂點(diǎn)分組，分成外部形狀和內(nèi)部中空部分;
f)分組進(jìn)行參數(shù)化擬合后，進(jìn)行模型的布爾運(yùn)算，在場(chǎng)景中重繪出新的管廊網(wǎng)格模型。
針對(duì)如下圖（a）所示的內(nèi)部中空管廊拉伸體模型，采用上述的解決方案，首先進(jìn)行整個(gè)模型的數(shù)讀取，然后通過模型的幾何特征分離其模型外部與內(nèi)部參數(shù)，其邊緣提取的效果如下圖（b）)所示，在得到了邊緣提取的結(jié)果之后，將模型區(qū)分為1個(gè)大實(shí)心圓柱體管廊模型以及7個(gè)空心圓柱體管廊型，對(duì)大的實(shí)心圓柱體形管廊模型進(jìn)行布爾運(yùn)算，參數(shù)化后的重繪的中空管廊模型如下圖（c）所示。
（a）原中空管廊模型；（b）模型邊緣提??；（c）參數(shù)化后模型
3.3漸進(jìn)式LOD在線實(shí)時(shí)渲染
通過對(duì)擁有大規(guī)模管廊網(wǎng)格的建筑模型進(jìn)行管廊構(gòu)件解析提取以及模型參數(shù)化之后，如何在網(wǎng)頁(yè)端高效流暢地渲染BIM模型也是本文的研究要點(diǎn)之一。本文采用基于LOD自適應(yīng)漸進(jìn)式加載技術(shù)，按照不同的管廊網(wǎng)格分類進(jìn)行不同的層級(jí)調(diào)整，模型示意圖如下圖所示。
得到前兩個(gè)步驟的管廊模型參數(shù)化的結(jié)果后，本文采用基于攝像機(jī)距離的LOD漸進(jìn)式加載方式，從LOD0攝像機(jī)與模型距離較遠(yuǎn)，到LOD1和LOD2，攝像機(jī)與模型距離較近的階段，動(dòng)態(tài)調(diào)整管廊網(wǎng)格模型的分割塊數(shù)，即距離攝像機(jī)近的模型分割塊數(shù)越多，模型越精細(xì)，攝像機(jī)距離遠(yuǎn)的模型分割塊數(shù)少，模型簡(jiǎn)化。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓柱體形管廊構(gòu)件，根據(jù)攝像機(jī)距離的遠(yuǎn)近，動(dòng)態(tài)調(diào)整其分割數(shù)。
如上圖所示，針對(duì)一般圓柱體形管廊網(wǎng)格模型，自適應(yīng)調(diào)整的是其端面的分割塊數(shù)，從LOD0的3塊，到LOD1的8塊，再到LOD2的16塊。針對(duì)彎管管廊模型，自適應(yīng)調(diào)整的是中軸線的分割塊數(shù)，從LOD0的5塊，到LOD1的10塊，再到LOD2的20塊，可以看到模型的網(wǎng)格越來越密集。而針對(duì)中空管廊網(wǎng)格模型，在LOD0以及LOD1的階段，即距離攝像機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，渲染中空管廊模型時(shí)只按照?qǐng)A柱體形管廊進(jìn)行渲染，不進(jìn)行布爾運(yùn)算，遠(yuǎn)處看到的是一般圓柱體形管廊網(wǎng)格模型，只在攝像機(jī)靠近模型達(dá)到LOD2距離范圍內(nèi)時(shí)，渲染中空的管廊網(wǎng)格模型，該步驟可以優(yōu)化渲染效率，提高場(chǎng)景FPS，降低瀏覽器的負(fù)載。
3.4基于管廊網(wǎng)格參數(shù)化的切割應(yīng)用
隨著圓柱體形管廊模型構(gòu)件在BIM建筑模型中體量逐步增加，與之相關(guān)也提出了較多的交互需求，比較常見的如切割等分圓柱體等。
本文基于參數(shù)化之后的圓柱體形管廊模型，對(duì)其中軸線進(jìn)行分割，在場(chǎng)景中進(jìn)行參數(shù)化模型重繪后的效果圖如上圖所示，由模型本身的非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，經(jīng)過參數(shù)化重繪后變成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓柱體形管廊網(wǎng)格模型后，經(jīng)過多次二分切割后的效果如圖所示。根據(jù)實(shí)際需求，該應(yīng)用也可以拓展至n次切割以及自主調(diào)節(jié)等多種方式，為工程實(shí)踐應(yīng)用提供便利。
4實(shí)驗(yàn)分析
本文根據(jù)輕量級(jí)WebBIM管廊網(wǎng)格參數(shù)化的性能評(píng)估方式提出了用于評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果的三項(xiàng)性能指標(biāo):管廊模型總數(shù)據(jù)量;場(chǎng)景的初始加載時(shí)間 (秒);瀏覽器每秒傳輸幀數(shù)FPS。
4.1測(cè)試案例
本次測(cè)試中所使用的靜態(tài)場(chǎng)景數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)格式為ifc的蓄冰機(jī)房BIM模型數(shù)據(jù)，如下圖（a）所示，蓄冰機(jī)房一共有6575個(gè)網(wǎng)格模型，占用大176 MB，本次實(shí)驗(yàn)經(jīng)過IFC模型解析之后，抽取了一個(gè)叫做IFCCovering的類，如下圖（b）所示，該類共有2184個(gè)BIM管廊網(wǎng)格模型，存儲(chǔ)在xubinOutput -Vis.txt文件中，總計(jì)所占空間24.4MB。
（a）原蓄冰機(jī)房模型；（b）IfcCovering類模型
4.2 測(cè)試環(huán)境
本次實(shí)驗(yàn)采用臺(tái)式機(jī)瀏覽器進(jìn)行測(cè)試。所使用的服務(wù)器操作系統(tǒng)為WinServer2008，內(nèi)存為4G;CPU為Intel Xeon?？蛻魴C(jī)操作系統(tǒng)為Windows7內(nèi)存為8 G，COU為Intel i7-4700MQ。所使用的瀏覽器為Google Chrome，網(wǎng)絡(luò)帶寬為100 Mbps。
4.3 測(cè)試流程
a)分別測(cè)試使用輕量級(jí)WebBIM管廊參數(shù)化前后的模型總數(shù)據(jù)量。
b)分別測(cè)試使用輕量級(jí)WebBIM管廊參數(shù)化前后的場(chǎng)景初始加載時(shí)間(s)。
c)分別測(cè)試使用輕量級(jí)WebBIM管廊參數(shù)化前后的瀏覽器每秒傳輸幀數(shù)FPS。
4.4測(cè)試結(jié)果
本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比如下表所示，可以看到使用了管廊網(wǎng)格參數(shù)化算法后該類的數(shù)據(jù)量明顯下降，由原本的20.5 MB下降到4.2 MB，占原來該類數(shù)據(jù)量的五分之一左右。且場(chǎng)景的初始加載時(shí)間大大提升，且場(chǎng)景整體的傳輸幀數(shù)也有所提升，證明了該算法的實(shí)用性與價(jià)值。管廊模型經(jīng)過參數(shù)化后在場(chǎng)景中的示意圖如下圖所示。
5結(jié)論
為了減少WebBIM模型場(chǎng)景的總數(shù)據(jù)量以及提升在線渲染效率，本文提出了一套管廊復(fù)雜網(wǎng)格模型參數(shù)化方法，對(duì)擁有大量管廊網(wǎng)格的BIM模型首先通過IFC解析，經(jīng)過語(yǔ)義分析和幾何分析的手段，提取出能夠進(jìn)行管廊模型參數(shù)化的類。然后針對(duì)一般圓柱體形管廊模型，彎管管廊模型以及復(fù)雜中空管廊模型均提出了參數(shù)化方案并驗(yàn)證其有效性。最后在網(wǎng)頁(yè)端使用了基于LOD的輕量化漸進(jìn)式渲染模式，輔助以基于管廊參數(shù)化結(jié)果的切割模型應(yīng)用。
實(shí)驗(yàn)證明，該方法對(duì)模型的數(shù)據(jù)量以及渲染效率具有巨大的提升，對(duì)具有多管廊模型的BIM工程實(shí)踐提出了重要的優(yōu)化方向。課題未來的研究拓展包括從圓柱體形模型的參數(shù)化擴(kuò)展到一般拉伸體形的參數(shù)化方法，以及基于參數(shù)化后的圓柱體形模型進(jìn)行例如碰撞檢測(cè)等參數(shù)化應(yīng)用以及基于地理空間的管線自動(dòng)排布布局等。
原文來自：http://www.nutritioncertificationboard.com/blog/index.php/article/23.html