CN112465958A - 一种基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法 - Google Patents
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Abstract
本方法涉及一种基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,该方法包括以下步骤:步骤一、Revit‑JSON接口实现;步骤二、Revit二次开发;步骤三、轻量化显示‑Web端重建及渲染;步骤四、三维交互与对象属性关联。本发明将模型属性信息导出为JSON格式并存放在JSON中间文件的属性区域,从而进行Revit模型的Web端重建和渲染,并实现轻量化三维场景的模型交互和属性查询。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,具体涉及Revit-JSON接口实现、Revit二次开发、三维BIM模型的轻量化显示、模型交互与对象属性关联。
背景技术
传统BIM应用对电脑软硬件的配置要求较高,用户通过Revit等三维建模进行三维模型的浏览时需要先安装指定的专业工具才能进行后续的操作,缺乏操作的便捷性,而且使用三维建模进行二次打开还可能破坏三维模型的原始数据,存在安全隐患。除此之外,基于PC端的专业工具不能满足用户进行三维模型和属性实时查看的需求,而且也无法在移动端进行三维模型展现的操作,这就给BIM技术的应用落地和推进造成了很大的不便。
面对传统BIM的诸多弊端,Web端技术和三维可视化的发展成为BIM模型轻量化显示的敲门砖,可以通过良好的Web端三维可视化效果极大地提高工程项目设计、施工、监督的效率,从而为决策者作出科学决策提供便利。同时,WebGL的发展支持在浏览器中无插件进行三维模型的高效渲染,使大体量复杂的BIM模型实现脱离专业工具的可视化以及实时的模型查看和交互操作。
因此,如何基于WebGL实现BIM模型的轻量化显示,满足用户通过浏览器全面浏览各种建筑物并查询相关属性的需求,使BIM模型的展现具有更逼真的3D效果和更友好的人机交互性,使建筑物的三维可视化具有通用性、简易性、真实性和全面性已然成为BIM技术三维动态发展面临的主要问题。
发明内容
本方法所要解决的技术问题在于针对上述传统的BIM模型在三维动态展示方面需要借助专业工具和对电脑软硬件配置要求高的弊端,提供一种基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,通过Revit二次开发,将模型属性信息导出为JSON格式并存放在JSON中间文件的属性区域,从而进行Revit模型的Web端重建和渲染,并实现轻量化三维场景的模型交互和属性查询。
本发明的技术方案如下:
一种基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,包括以下技术步骤:步骤一、Revit-JSON接口实现;步骤二、Revit二次开发;步骤三、轻量化显示-Web端重建及渲染;步骤四、三维交互与对象属性关联。
本发明该方法步骤一、Revit-JSON接口实现包括:
步骤101、设计Revit-JSON接口,并定义JSON格式中间文件;
步骤102、JSON格式中间文件划分:1.几何数据信息区域;2.属性数据信息区域;
步骤103、进行二次开发导出数据的分开存放,其中在JSON中间文件几何模型区域存放格式化后的OBJ格式的几何信息数据,其属性信息区域存放模型JSON格式的纹理及属性信息,然后通过JSON键值对统一标识符实现两区域信息的一一对应。
本发明该方法步骤一、Revit-JSON接口实现:JSON格式中间文件包括几何数据文件、材料数据文件和属性数据文件;几何数据文件包括ID、类型和数据:顶点、法向量、UV坐标面;材料数据文件包括ID、类型和材料:颜色、环境光、透明度、线框;属性数据包括:ID、类型、属性数据和子类:子集属性数据。
本发明该方法步骤二、Revit二次开发包括:
步骤201、设计模型信息数据提取流程:在Revit二次开发之前完成,分为三个部分:
步骤2011、提取定点数据:提取定点数据需要获取模型元素对象的坐标体系和几何坐标定位,采用嵌套IFCLocalPalcement对象的方法实现;
步骤2012、提取模型法线数据:在步骤2011提取定点数据后,提取模型法线数据,同时进行几何信息的约束修正;
步骤2013、提取模型纹理和材质信息:提取材质信息,首先要获取材质属性唯一标识符UID,这里通过Onmaterial()方法来获取,然后通过UID得到Material信息,利用Material的AppearanceAssetId属性得到AppearanceAssetId并得到Appearance AssetElement,最后取到包含所有渲染信息的Asset对象;
步骤202、Revit二次开发流程如下:
步骤2021、注册插件;
步骤2022、设定工作在三维视图模式下;
步骤2023、添加外部文件引用:RevitAPI.dll、RevitAPIUI.dll、System.Windows.Forms;
步骤2024、使用IExtemalCommand命令的Execute函数进行外部扩展;使用IExtemalApplication接口添加应用;
步骤2025、设置.addin注册文件,用以自动识别和加载外部文件;
步骤2026、Revit对象转换为JSON文件。
本发明该方法步骤二、Revit二次开发,Revit对象转换为JSON文件,具体步骤为:
开始;使用Command模式,重写Execute方法;获取View3D对象文件;继承IExportContext类,重写OnPolymesh方法;遍历Revit节点,获取模型几何数据,材质、纹理属性数据,获得临时对象文件;编写UserSetting类,用于格式化临时文件得到JSON文件;通过CustomExporter将JSON文件写入硬盘中;结束。
本发明该方法步骤三、轻量化显示-Web端重建及渲染包括:
步骤301、构建三维场景,通过THREE.Mesh创建网格模型;
步骤302、三维模型渲染;
步骤3021、创建场景Scene;
步骤3022、JS异步请求加载JSON文件,将几何关系和属性信息依次生成Geometry、Mesh模型并加载进场景;使用parseGeometries()对Geometries中type属性遍历,通过THREE.JSONLoader函数对二次开发后的JSON文件解析得到场景在渲染器内进行渲染着色操作。
本发明该方法步骤四、三维交互与对象属性关联包括:
步骤401、添加控制器和事件监听:将TrackballControls控制器加入场景,实现对透视相机的控制,通过DOM事件处理机制进行监听操作;
步骤402、模型拾取,通过THREE.Ray方法,检测视景中与射线相交的物体,THREE.Projector方法,通过矩阵运算实现世界坐标到屏幕坐标的转换;
步骤403、设置统一标识符ID,进行JSON文件几何信息与属性信息的关联;
步骤404、Web端匹配标识符算法;
步骤4041、鼠标点击得到二维坐标,通过并计算得到其三维坐标;
步骤4042、根据前一步取到的三维坐标,通过模型元素的匹配来获取其唯一标识符UID;
步骤4043、将UID与储存的属性信息进行唯一性匹配;
步骤4044、在浏览器前端进行属性信息的实时显示。
本发明与现有技术相比优势为:解决模型因体量数据庞大和数据复杂冗余在Web的轻量化显示问题,通过格式转换和冗余数据去除使得模型体量在Web端显示时缩小了90%,且摆脱了传统的依赖专业工具和电脑软硬件配置的弊端,实现三维模型Web端实时在线查看和人机交互操作。由于WebGL并不直接支持rvt格式文件,通过对RevitAPI的开发,解决了三维BIM模型在Web端数据格式兼容问题,实现RVT格式到OBJ和JSON格式的转换,开发WebGL并引用Three.js进行解析,实现Web重建和渲染,在一定程度上解决了大体量复杂三维BIM模型轻量化显示问题。
综上所述,本发明方法步骤简单、可操作性强,大幅度提高了三维BIM模型Web端轻量化显示效率,同时提高了可视化管理水平。
下面通过附图和实施例,对本发明的实例实施情况做进一步的描述。
附图说明
图1为本发明的JSON数据接口主要数据结构及其相互关系图。
图2为本发明的中间文件结构数据图。
图3为本发明的模型数据提取流程图。
图4为本发明的Revit对象转换为JSON文件二次开发流程图。
图5为本发明的JSON文件解析步骤图。
图6为本发明的BIM模型可视化展示图。
图7为本发明的BIM模型项目信息查询图。
图8为本发明的BIM模型构件信息查询图。
图9为本发明的BIM模型关联版本库信息查询图。
具体实施方式
步骤一、Revit-JSON接口实现:
步骤101、设计Revit-JSON接口,并定义JSON格式中间文件。
步骤102、JSON格式中间文件划分:1.几何数据信息区域;2.属性数据信息区域。
步骤103、进行二次开发导出数据的分开存放,其中在JSON中间文件几何模型区域存放格式化后的OBJ格式的几何信息数据,其属性信息区域存放模型JSON格式的纹理及属性信息,然后通过JSON键值对统一标识符实现两区域信息的一一对应。JSON接口定义过程中的数值结构或单值间关系如图1所示,中间文件结构如图2所示。
步骤二、Revit二次开发:
步骤201、设计模型信息数据提取流程:本步骤在Revit二次开发之前完成,分为三个部分,简述如下:
步骤2011、提取定点数据:提取定点数据需要获取模型元素对象的坐标体系和几何坐标定位,这里采用嵌套IFCLocalPalcement对象的方法来实现。
步骤2012、提取模型法线数据:在步骤2011提取定点数据后,提取模型法线数据,同时进行几何信息的约束修正。
步骤2013、提取模型纹理和材质信息:提取材质信息,首先要获取材质属性唯一标识符UID,这里通过Onmaterial()方法来获取,然后通过UID得到Material信息,利用Material的AppearanceAssetId属性得到AppearanceAssetId并得到Appearance AssetElement,最后取到包含所有渲染信息的Asset对象。模型数据提取流程如图3所示。
步骤202、Revit二次开发流程如下:
步骤2021、注册插件;
步骤2022、设定工作在三维视图模式下;
步骤2023、添加外部文件引用:RevitAPI.dll、RevitAPIUI.dll、System.Windows.Forms。
步骤2024、使用IExtemalCommand命令的Execute函数进行外部扩展;
使用IExtemalApplication接口添加应用;
步骤2025、设置.addin注册文件,用以自动识别和加载外部文件;
步骤2026、Revit对象转换为JSON文件,具体步骤如图4所示。
步骤三、轻量化显示-Web端重建及渲染:
步骤301、构建三维场景,通过THREE.Mesh创建网格模型。
步骤302、三维模型渲染。
步骤3021、创建场景Scene。
步骤3022、JS异步请求加载JSON文件,将几何关系和属性信息依次生成Geometry、Mesh模型并加载进场景。JSON文件处理步骤如图5所示。使用parseGeometries()对Geometries中type属性遍历,通过THREE.JSONLoader函数对二次开发后的JSON文件解析得到场景在渲染器内进行渲染着色等操作。
步骤四、三维交互与对象属性关联:
步骤401、添加控制器和事件监听。将TrackballControls控制器加入场景,实现对透视相机的控制,通过DOM事件处理机制进行监听操作;
步骤402、模型拾取,通过THREE.Ray方法,检测视景中与射线相交的物体,THREE.Projector方法,通过矩阵运算实现世界坐标到屏幕坐标的转换。
步骤403、设置统一标识符ID,进行JSON文件几何信息与属性信息的关联。
步骤404、Web端匹配标识符算法。
步骤4041、鼠标点击得到二维坐标,通过并计算得到其三维坐标。
步骤4042、根据前一步取到的三维坐标,通过模型元素的匹配来获取其唯一标识符UID。
步骤4043、将UID与储存的属性信息进行唯一性匹配。
步骤4044、在浏览器前端进行属性信息的实时显示。
图6、图7、图8分别为模型可视化展示图、BIM模型项目信息查询图和模型构件信息查询图。BIM模型版本库、构件版本库,点击后显示当前库内个专业各版本模型和构件信息,方便及时查看历史存储信息,同时可下载对应详细模型和构件文件。BIM模型关联版本库信息如图9所示。
以上所述的仅是本发明的部分具体实施例(本发明的技术方案故实施例不能穷举,本发明所记载的保护范围以本发明的技术方案要点范围为准),方案中公知的具体内容或常识在此未作过多描述。应当指出,上述实施例不以任何方式限制本发明,对于本领域的技术人员来说,凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (7)
1.一种基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、Revit-JSON接口实现;步骤二、Revit二次开发;步骤三、轻量化显示-Web端重建及渲染;步骤四、三维交互与对象属性关联。
2.根据权利要求1所述的基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,其特征在于,该方法步骤一、Revit-JSON接口实现包括:
步骤101、设计Revit-JSON接口,并定义JSON格式中间文件;
步骤102、JSON格式中间文件划分:1.几何数据信息区域;2.属性数据信息区域;
步骤103、进行二次开发导出数据的分开存放,其中在JSON中间文件几何模型区域存放格式化后的OBJ格式的几何信息数据,其属性信息区域存放模型JSON格式的纹理及属性信息,然后通过JSON键值对统一标识符实现两区域信息的一一对应。
3.根据权利要求1所述的基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,其特征在于,该方法步骤一、Revit-JSON接口实现:JSON格式中间文件包括几何数据文件、材料数据文件和属性数据文件;几何数据文件包括ID、类型和数据:顶点、法向量、UV坐标面;材料数据文件包括ID、类型和材料:颜色、环境光、透明度、线框;属性数据包括:ID、类型、属性数据和子类:子集属性数据。
4.根据权利要求1所述的基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,其特征在于,该方法步骤二、Revit二次开发包括:
步骤201、设计模型信息数据提取流程:在Revit二次开发之前完成,分为三个部分:
步骤2011、提取定点数据:提取定点数据需要获取模型元素对象的坐标体系和几何坐标定位,采用嵌套IFCLocalPalcement对象的方法实现;
步骤2012、提取模型法线数据:在步骤2011提取定点数据后,提取模型法线数据,同时进行几何信息的约束修正;
步骤2013、提取模型纹理和材质信息:提取材质信息,首先要获取材质属性唯一标识符UID,这里通过Onmaterial()方法来获取,然后通过UID得到Material信息,利用Material的AppearanceAssetId属性得到AppearanceAssetId并得到Appearance Asset Element,最后取到包含所有渲染信息的Asset对象;
步骤202、Revit二次开发流程如下:
步骤2021、注册插件;
步骤2022、设定工作在三维视图模式下;
步骤2023、添加外部文件引用:RevitAPI.dll、RevitAPIUI.dll、System.Windows.Forms;
步骤2024、使用IExtemalCommand命令的Execute函数进行外部扩展;使用IExtemalApplication接口添加应用;
步骤2025、设置.addin注册文件,用以自动识别和加载外部文件;
步骤2026、Revit对象转换为JSON文件。
5.根据权利要求4所述的基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,其特征在于,该方法步骤二、Revit二次开发,Revit对象转换为JSON文件,具体步骤为:
开始;使用Command模式,重写Execute方法;获取View3D对象文件;继承IExportContext类,重写OnPolymesh方法;遍历Revit节点,获取模型几何数据,材质、纹理属性数据,获得临时对象文件;编写UserSetting类,用于格式化临时文件得到JSON文件;通过CustomExporter将JSON文件写入硬盘中;结束。
6.根据权利要求1所述的基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,其特征在于,该方法步骤三、轻量化显示-Web端重建及渲染包括:
步骤301、构建三维场景,通过THREE.Mesh创建网格模型;
步骤302、三维模型渲染;
步骤3021、创建场景Scene;
步骤3022、JS异步请求加载JSON文件,将几何关系和属性信息依次生成Geometry、Mesh模型并加载进场景;使用parseGeometries()对Geometries中type属性遍历,通过THREE.JSONLoader函数对二次开发后的JSON文件解析得到场景在渲染器内进行渲染着色操作。
7.根据权利要求1所述的基于WebGL的BIM模型轻量化显示方法,其特征在于,该方法步骤四、三维交互与对象属性关联包括:
步骤401、添加控制器和事件监听:将TrackballControls控制器加入场景,实现对透视相机的控制,通过DOM事件处理机制进行监听操作;
步骤402、模型拾取,通过THREE.Ray方法,检测视景中与射线相交的物体,THREE.Projector方法,通过矩阵运算实现世界坐标到屏幕坐标的转换;
步骤403、设置统一标识符ID,进行JSON文件几何信息与属性信息的关联;
步骤404、Web端匹配标识符算法;
步骤4041、鼠标点击得到二维坐标,通过并计算得到其三维坐标;
步骤4042、根据前一步取到的三维坐标,通过模型元素的匹配来获取其唯一标识符UID;
步骤4043、将UID与储存的属性信息进行唯一性匹配;
步骤4044、在浏览器前端进行属性信息的实时显示。
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