CN113536421A - 一种基于bim的港口规划协同分析方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的港口规划协同分析方法与系统，搭建规划协同框架并建立港口规划流程体系；用户管理构件库资源，且根据港口规划项目的地形数据初步搭建港口规划项目的港口规划场景模型；拆分港口规划项目的项目总体中心文件的分类项目，并从构件库中提取所需构件信息以创建关于每个分类项目的工作集并校正港口规划场景模型中的参数；提取调整参数后的港口规划场景模型中的港口规划指标并调整港口规划指标；将调整后重新生成的港口规划场景模型自动同步至ArcGIS平台中，以确定最终规划方案；通过三维渲染平台实时展现港口前期整体规划方案效果；本发明快速方便的建立港口规划模型，提高了协同工作效率，保证了设计工作质量。

Description

一种基于BIM的港口规划协同分析方法与系统

技术领域

本发明涉及港口规划技术领域，具体涉及一种基于BIM的港口规划协同分析方法与系统。

背景技术

港口是水路运输网络中的关键节点，其中港口前期规划编制工作又是重中之重，水运行业高质量发展对港口规划提出了新的要求。港口规划对港口建设甚至整个水运行业的发展有重要的引导作用。提高港口规划的科学性和合理性，对促进港口规划的精细化和落地实施以及水运行业的长远发展具有重要现实意义。

目前，港口前期规划工作主要是在计算机辅助设计软件如AutoCAD平台上完成，在整个规划方案编制过程中设计人员主要是依靠CAD图纸信息作为传输媒介，其中的设计理念和信息只能通过零散的图纸进行表达，设计团队在方案编制过程中同样是以图纸文件的形式在指定局域网的资源服务器上进行协同工作。在规划图的绘制中，用户需要在AutoCAD软件平台上使用软件自带功能以及基于平台二次开发的工具插件绘制港口规划中各类组成要素，如堆场分类、集装箱、干散货、道路、装卸设备、配套设施等各类图标和符号，通过设置不同的图层元素(二维线条)表示港口规划相关指标，完成规划方案的初步绘制工作，然后借助常见的三维动画渲染和制作软件如3D Studio Max等对二维平面设计图纸进行方案场景和模型的搭建以及最终效果图的渲染。

现有的这种团队协作模式和设计方式，主要存在以下两个方面的问题，一是在规划方案设计中往往会涉及到不同专业领域，需要设计团队中不同专业人员相互配合协同完成，当前大多数设计院是通过搭建企业内部局域网的资源服务器进行文件资料的传递共享，使用企业内部通讯工具进行工作事宜的沟通和交流，该类工作方式可能会面临文件资料的丢失、损坏等风险，还会增加设计团队人员之间的沟通成本。由于缺乏完善的实时线上协作的工作机制，进而造成沟通与设计的分离，导致团队人员间彼此意图不能及时准确传递和领会；

二是规划方案的设计工作主要是在AutoCAD软件平台上进行，在该平台基于二次开发实现的素材库为港口规划设计工作提供了所需要的通用设计元素，以适当的交互方式(如放置式、填充式、输入参数式等)为用户在港口总体规划和详细规划过程中提高工作便捷性和效率，但由于二维元素的自身特性使传统的二维视图设计方式让规划方案表现依旧不够直观，无法准确传递规划方案中的设计理念和还原设计场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM的港口规划协同分析方法与系统，以解决现有技术中港口规划方案文件同享方式缺乏实时线上协作，搭建港口规划模型的效率低，且二维平面的模型图对港口规划的细节展示不够直观的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种基于BIM的港口规划协同分析方法，包括以下步骤：

步骤100、基于港口规划工作的标准流程规范搭建规划协同框架，并根据所述规划协同框架的协同设计建立港口规划流程体系；

步骤200、依据所述港口规划流程体系的规划设计需求管理构件库资源，且根据港口规划项目的地形数据初步搭建所述港口规划项目的港口规划场景模型；

步骤300、创建所述港口规划项目的项目总体中心文件，拆分所述项目总体中心文件的分类项目，并从所述构件库中提取所需构件信息以创建关于每个分类项目的工作集，所述分类项目为港口的建筑项分类，所述工作集为通过协同设计构建的每个分类项目的二维图像，基于所述工作集校正所述港口规划场景模型中的参数；

步骤400、提取调整参数后的所述港口规划场景模型中的港口规划指标，利用自动提取规则集调整所述港口规划指标，调整操作包括新增、修改和删除操作；

步骤500、将调整后重新生成的港口规划场景模型的数据以及附带信息自动同步至ArcGIS平台中，通过三维模型应用分析和协调检查以确定最终规划方案；

步骤600、通过三维渲染平台实时展现港口前期整体规划方案效果。

作为本发明的一种优选方案，在步骤100中，以Revit平台创建港口规划流程体系，所述规划协同框架的协同特性分为内部协同和外部协同，且所述内部协同的工作模式包括区域内协同模式和区域间协同模式，所述外部协同为不同数据格式设计文件之间的文件协同；

所述内部协同的区域内协同模式和区域间协同模式分别以工作集和文件链接的方式进行协同，所述外部协同以数据转换和文件传递方式进行协同。

作为本发明的一种优选方案，所述内部协同工作在同一局域网内进行，采用所述内部协同建立港口规划流程体系时，基于分类项目的实际规模大小选择所述内部协同的工作模式，或将所述分类项目拆分为多个单体，选择每个单体的所述内部协同的工作模式已经多个所述单体之间的内部协同的工作模式。

作为本发明的一种优选方案，采用外部协同建立所述港口规划流程体系时，搭建私有云或本地化部署内部网络，其中，在步骤500中，将AutoCAD 平台与ArcGIS平台通过所述外部协同进行文件传递方式进行协同；

用户在已完成部署的内部网络内进行外部协同工作，在协同过程中对数据的版本、发布时间、更新内容、归档状态进行动态管理。

作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，所述港口规划流程体系包括规划准备、港区规划、集疏运规划、水域规划、配套设施规划流程，其中，规划准备用于将地质勘测的地形数据导入到Revit平台以作为后续规划工作的参照和前置条件。

作为本发明的一种优选方案，所述构件库资源包括港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库和港口规划通用族库；

其中，所述港口规划BIM构件库根据专业类别划分为水工结构构件库和机械设备构件库，所述水工结构构件库提供各类结构型式码头参数化族，所述码头结构族用于精简所述结构型式码头的数量和精细度，所述机械设备构件库用于提供各类用途机械设备构件参数化族；

所述港口毗邻区BIM构件库用于提供港口规划中毗邻区所需构件，建立集疏运通道和平交、立交枢纽节点的构件库。

作为本发明的一种优选方案，搭建所述港口规划项目的港口规划场景模型的具体实现步骤为：

将地质勘测的地形数据导入到Revit平台，作为港口规划场景模型的参照和前置条件；

生成地质勘测的地形数据的地形场地模型，对所述地形场地模型进行挖填方计算并输出地形的相关数值；

根据岸线CAD底图生成Revit水域建筑地坪场地模型，作为后续港口规划水域规划的基础。

作为本发明的一种优选方案，在步骤300中，所述工作集包括水域规划工作集、港区工作集、集疏运工作集以及辅助设施工作集；

所述水域规划工作集用于设置航道几何信息以及航道等级；

所述港区工作集用于开展码头布置和陆域布置，具有港区规划提供岸线规划、码头前沿地带布置、功能区布置和堆场布置四个主要功能，用于统计岸线长度以及调整港口功能区；

所述集疏运工作集集疏运规划涵盖路网规划和管道规划两大功能，用于绘制布置道路和铁路的路径曲线，且通过设定道路等级参数驱动道路宽度尺寸；

所述辅助设施工作集用于利用族库资源选择常用配套设施单体，通过参数设置调整建筑单体几何尺寸，且利用所述Revit平台进行排水规划、消防规划、供电规划、通信规划以及建筑单体规划；

通过每个所述工具集的参数化建模工具调整每个所述工作集中的单体形状、外形和几何尺寸以更改所述地形场地模型和Revit水域建筑地坪场地模型。

作为本发明的一种优选方案，在步骤500中，所述三维模型应用分析和协调检查包括方案比对、通视分析、天际线分析、挖填分析、视线分析和视域分析功能；

三维模型应用分析利用方案比对方式建立比选方案的三维可视化模型，载入待比对方案场景模型，设置符合实际情况的周围环境变量参数后，将模型与周围既有环境与建筑物结合，模拟项目实际建成后情况；

对待比对方案的外观、布局、功能分局、立面造型、与周围景观的协调程度进行多维度的比对，并通过观看环境模拟演变动画和查看方案比对结果报告。

为解决上述技术问题，本发明还进一步提供下述技术方案：一种基于 BIM的港口规划协同分析方法的协同分析系统，包括：

Revit平台，用于规划场景模型建模功能，并提供口规划编制协同设计标准库、港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库、港口规划构件库管理器、港口规划通用构件库和自动提取规则集；

ArcGIS平台，用于提供桌面端平台、BIM+GIS分析工具、服务端平台发布服务和Web端成果展示的港口规划方案，以实现三维可视化分析功能；

Unity平台，用于提供所述场景模型的数据导入功能和大场景交互式渲染显示功能。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明改变以往港口规划方案的传统设计工作方式和机制，使设计从“二维平面”向“三维场景”的转变，通过建立统一的港口规划协同设计标准库和构件库，提高港口规划设计过程的标准性和规范性，快速方便的建立港口规划模型，弥补了设计团队在三维设计过程中工作量较大的不足，提高了协同工作效率，保证了设计工作质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的协同分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于BIM的港口规划协同分析方法，本实施方式有别于传统规划设计中设计方案和指标分离的方式，结合港口规划工作内容，制作了一批专业化构件族，涉及并基于Revit平台深度定制开发港口规划构件库管理器，让规划设计人员能够方便快捷从构件库中提取所需族构件信息，通过修改族参数载入到项目中实现场景和模型的搭建，缩减了建模时间，同时提高了模型精度，通过构件库中信息资源的反复利用形成了数字资产，并以数字资产作为生产资料大幅度降低项目实施过程中创建成本，通过族资源基础信息共享，实现构件库资源的集中存储、管理和流转。

具体包括以下步骤：

步骤100、基于港口规划工作的标准流程规范搭建规划协同框架，并根据规划协同框架建立港口规划流程体系。

在本实施方式中，以Revit平台创建港口规划流程体系，规划协同框架的协同特性分为内部协同和外部协同，且内部协同的工作模式包括区域内协同模式和区域间协同模式，外部协同为不同数据格式设计文件之间的文件协同，内部协同的区域内协同模式和区域间协同模式分别以工作集和文件链接的方式进行协同，外部协同以数据转换和文件传递方式进行协同。

内部协同工作在同一局域网内进行，采用内部协同建立港口规划流程体系时，基于分类项目的实际规模大小选择内部协同的工作模式，或将分类项目拆分为多个单体，选择每个单体的内部协同的工作模式已经多个单体之间的内部协同的工作模式。

内部协同工作在同一局域网内进行，采用内部协同建立港口规划流程体系时，基于分类项目的实际规模大小选择内部协同的工作模式，或将分类项目拆分为多个单体，选择每个单体的内部协同的工作模式已经多个单体之间的内部协同的工作模式。

内部协同用于在Revit平台提供的港口规划编制协同设计标准库、港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库、港口规划构件库管理器、港口规划通用构件库的文件集内或者以文件链接的形式选择建筑构件，因此设计团队可根据项目的实际规模大小及复杂程度的情况进行选择使用区域内协同模式或区域间协同模式，具体的选择方式为：

(1)针对小型项目：区域内采用工作集方式基于同一个BIM数据模型协同设计，区域间通过文件链接方式实现专业间协同设计；

(2)针对大中型项目：区域内也可考虑将个项目拆分为几个单体，以减少模型量和计算机负担，每个单体内采用工作集进行协同设计，然后几个单体之间通过文件链接实现专业内协同设计；区域间则通过多文件链接实现协同设计。

采用外部协同建立港口规划流程体系时，搭建私有云或本地化部署内部网络，外部协同以数据转换和文件传递方式进行协同，因此在本实施方式中的外部协同的使用，是将Revit平台的数据与下述步骤500中的ArcGIS平台通过文件传递的协同方式进行数据转换。

采用外部协同建立港口规划流程体系时，搭建私有云或本地化部署内部网络，其中，在下述步骤500中将AutoCAD平台与ArcGIS平台通过外部协同进行文件传递方式进行协同；

用户在已完成部署的内部网络内进行外部协同工作，在协同过程中对数据的版本、发布时间、更新内容、归档状态进行动态管理。

步骤200、依据港口规划流程体系的规划设计需求管理构件库资源，且根据港口规划项目的地形数据初步搭建港口规划项目的港口规划场景模型。

需要说明的是，构件库资源包括港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用 BIM构件库和港口规划通用族库。

其中，港口规划BIM构件库参照专业类别划分为水工结构和机械设备构件库。水工结构构件库提供各类结构型式码头参数化族，通过输入码头纵向、横向尺寸参数即可调整码头结构尺寸，同时也可以对码头结构族进行轻量化处理，精简族中码头结构构件的数量和精细度，清除不必要参数和嵌套族，减少模型大小，避免模型卡顿。

机械设备构件库提供各类用途机械设备构件参数化族，通过输入机械设备作业类型、尺寸大小和材质参数等调整机械设备规格和外观。对机械设备族进行轻量化处理，精简机械设备构件的数量和精细度，清除不必要参数和嵌套族，减少模型大小，避免模型卡顿。设计人员根据项目实际需求从水工结构和机械设备构件库中选取合适参数族构件。

港口毗邻区BIM构件库用于提供港口规划中毗邻区所需构件，建立集疏运通道和平交、立交枢纽节点的构件库，即港口规划设计除了码头、堆场、栈桥、大型设备的港口专业布置，往往还涉及到和毗邻建筑物的协调布置。建立与港口密切相关的临港产业、城市，公路、铁路等集疏运通道和平交、立交枢纽节点的构件库，积累港口毗邻区BIM构件库资源，为港口规划奠定数据基础。

港口规划人员在此构件库的基础上仅通过简单设置关键参数以及简单的操作即可快速搭建出港口规划BIM模型，充分发挥港口规划人员的规划知识和规划经验，提高规划效率和质量。用户在项目前期方案设计阶段对毗邻建筑物进行协调布置时，调用港口毗邻区通用BIM构件库资源，建立与港口密切相关的临港产业、城市，公路、铁路等集疏运通道及平交、立交枢纽节点等场景模型。

另外，港口规划流程体系包括规划准备、港区规划、集疏运规划、水域规划、配套设施规划流程，其中，规划准备用于将地质勘测的地形数据导入到Revit平台以作为后续规划工作的参照和前置条件。

其中搭建港口规划项目的港口规划场景模型的具体实现步骤为：

将地质勘测的地形数据导入到Revit平台，作为港口规划场景模型的参照和前置条件；

生成地质勘测的地形数据的地形场地模型，对地形场地模型进行挖填方计算并输出地形的相关数值；

根据岸线CAD底图生成Revit水域建筑地坪场地模型，作为后续港口规划水域规划的基础。

构件库资源包括港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库和港口规划通用族库。

在完成上述设计前准备工作后，设计团队就可以开展协同设计工作了，在Revit协同设计平台中创建项目总体中心文件并新建场地工作集，建立工程坐标系、控制性高以及进行地形处理。

步骤300、创建港口规划项目的项目总体中心文件，拆分项目总体中心文件的分类项目，并从构件库中提取所需构件信息以创建关于每个分类项目的工作集，分类项目为港口规划的建筑项分类，工作集为通过协同设计构建的每个分类项目的二维图像，基于工作集校正港口规划场景模型中的参数。

工作集分别包括水域规划工作集、港区工作集、集疏运工作集以及辅助设施工作集，这些工作集的组合即为一个港口的全部建筑项目。

水域规划工作集用于开展航道、锚地、停泊水域等水域规划布置。航道规划提供航道构件库通过参数化驱动航道相关几何信息，通过调整属性来设置航道等级，用户绘制曲线即可进行航道的快速搭建和布置，输入航道宽度参数即可设置航道宽度尺寸，通过属性选项卡选择航道等级。锚地规划用户在已有地形和水域三维场景中绘制锚地轮廓闭合边界线生成锚地区域，通过属性即可读取锚地面积。

港区工作集用于开展码头布置、陆域布置堆场等布置，港区规划提供岸线规划、码头前沿地带布置、功能区布置和堆场布置四个主要功能。

1)岸线布置：在规划准备阶段生成的水域和陆域交界处，能够生成指定样式的岸线，用户还能基于规划平台对岸线进行调整，统计岸线长度等关键信息。

2)功能区布置：用户在进行功能区布局前，创建模型材质库并预设各功能区材质及颜色，通过拖拽体量族等方式实现港口功能区的快速布置，并能对不同类型体量族的几何信息进行实时调整实现快速预览。

3)码头前沿地带布置码头前沿地带涉及要素包括装卸机械、轨道、系船柱、道路及辅助设施等要素，主要依据货类性质、机械选型及道路布置等合理确定。

4)堆场布置包括集装箱堆场布置、散货堆场布置、原油堆场布置、成品油堆场、布置通用堆场布置、汽车滚装堆场布置。

集疏运工作集用于开展集疏运相关指标和功能设计，集疏运规划涵盖路网规划和管道规划两大功能。其中路网规划提供道路构件库，用户绘制路径曲线即可快速布置道路和铁路，通过设定道路等级参数驱动道路宽度尺寸。不同道路交汇处还支持交叉口生成功能，用户框选道路并制定道路转弯半径即可自动生成道路交叉口模型，减少道路交叉口规划难度。管道规划提供石油、天然气管道等构件库，用户绘制管道布置路径即可灵活布置管道线路，并通过设定管道用途、类型、直径和连接件样式控制管道整体布局走向、形状大小和外观。

辅助设施工作集用于开展辅助设施布置，利用族库资源选择常用配套设施单体，通过软件平台系统功能和插件功能进行给排水规划、消防规划、供电规划、通信规划、建筑单体规划等配套设施规划。配套管网规划提供港口配套管网规划专有族库，用户可以自行选择下载合适管网类族构件，并通过输入参数方式获取该类构件特定样式，通过载入方式手动拖拽至场景中合适位置。配套单体规划提供港口配套建筑单体族库，用户可以根据项目自身规划要求及周边实际环境建筑情况，从族库中挑选符合类型的建筑单体，然后通过参数设置调整建筑单体几何尺寸以满足配套设施规划及周边建筑环境要求。

因此通过每个工具集的参数化建模工具调整每个工作集中的单体形状、外形和几何尺寸以更改地形场地模型和Revit水域建筑地坪场地模型，在完成上述步骤的场景和模型创建后，设计团队根据需要对港口规划相关指标进行提取。

本实施方式有别于传统规划设计中设计方案和指标分离的方式，结合港口规划工作内容，制作了一批专业化构件族，基于Revit平台深度定制开发港口规划构件库管理器，让规划设计人员能够方便快捷从构件库中提取所需族构件信息，通过修改族参数载入到项目中实现场景和模型的搭建，缩减了建模时间，同时提高了模型精度。构件库的建立实现了由项目级BIM向企业级 BIM应用的升级，通过构件库中信息资源的反复利用形成了数字资产，并以数字资产作为生产资料大幅度降低项目实施过程中创建成本，通过族资源基础信息共享，实现构件库资源的集中存储、管理和流转。

步骤400、提取调整参数后的港口规划场景模型中的港口规划指标，利用自动提取规则集调整港口规划指标，调整操作包括新增、修改和删除操作。

自动提取规则集功能支持指标集实时更新，项目相关规划指标会在弹出的悬浮窗口进行展示，当用户对BIM模型的相关规划指标进行新增、修改、删除操作时都会触发展示窗口上指标的实时同步更新。用户安装“规划指标”插件，进入Revit主界面选择加载该功能插件，载入待查看的BIM模型，在工具面板找到“规划指标”按钮单击弹出悬浮窗口，即可查看当前文档中模型相关指标信息，当对含有相关指标信息的模型构件进行调整修改时，窗口内指标信息会实时同步更新。

步骤500、将调整后重新生成的港口规划场景模型的数据以及附带信息自动同步至ArcGIS平台中，通过三维模型应用分析和协调检查以确定最终规划方案。

设计团队在Revit协同设计平台完成上述规划方案初步设计后，生成的场景、模型数据以及附带信息会自动同步至ArcGIS平台中进行三维模型应用分析和协调检查，支持方案比对、通视分析、天际线分析、挖填分析、视线分析和视域分析功能，其中，在步骤500中，将AutoCAD平台与ArcGIS平台通过外部协同进行文件传递方式进行协同。

方案比对将比选方案建立三维可视化模型，并将模型与周围既有环境与建筑物结合，模拟项目实际建成后情况，结合环境分析结果，优化调整建筑功能布置，不仅从环境方面对各比选方案进行考量，还可以对各方案外观、布局、功能分局、立面造型、与周围景观的协调程度等多方面、多维度进行更加直观的比对。载入待比对方案场景模型，设置符合实际情况的周围环境变量参数后，对各方案外观、布局、功能分局、立面造型、与周围景观的协调程度等多方面、多维度进行更加直观的比对，并可以观看环境模拟演变动画和查看方案比对结果报告。

通视分析基于BIM模型和场景高程模型，通过设置环境变量参数，指定一定的视角范围作为观测点，从这个范围内引出一族射线，比较射线通过每个像元的高程，对穿过由模型表面和可选多面体数据集组成障碍物的视线可见性进行统计分析。载入BIM模型和包含DEM数据的场景高程模型后调整环境变量参数至合理的数值范围，在三维视图中手动拾取或输入观测点方位坐标并确认视角范围和半径，系统根据观察点和目标范围生成数条发散状射线，通过射线的连续或中断判断视角范围内的通视性。

天际线分析功能根据指定观察点，生成当前场景窗口中BIM模型表面或顶端边缘与天空的分离线以及要素之间相分离的界线，借助分离线可以对周边环境和建筑物进行分析，根据当地景观规划要求直观发现不和谐的因素。创建天际线分析，导入附带DEM数据的地形曲面用以确定地平线的功能性地形表面，并载入具备高程值的多面体、折线或面要素的三维模型，以当前场景位置作为参照设置观测点参数值，生成图表结合的天际线轮廓分析结果。

填挖方统计功能可以在竖向规划时对场地规划地形进行分析和调整，通过对规划地形和原始地形的叠加运算，可清晰的展示出项目地地形地貌和项目地开发的土方量填挖数据。设计人员只需输入前期的数字高程模型DEM(原始栅格表面)和后期的数字高程模型DEM(改造后的栅格表面)。其中，原始栅格表面往往是现状地表高程表面，改造后的栅格表面是由规划标高构成的规划高程表面。Inraster1为原始栅格表面，Inraster2为填挖后的栅格表面，两者相减得到Outraster即最终挖填方量。Outraster为负值的像元，表示后期高程大于前期高程，即规划高程大于原始高程，产生填方量；反之Outraste所有正值像元均计算得到挖方量。

视线分析功能通过模拟人的视线范围帮助用户分析场景中的可见性，在建筑物、地面和其他三维场景对象中放置两个或多个观察点，并将其量化成具体的计算数据，通过计算视线未被遮掩部分与全部空间之比，以检测视线的可见性。通过该功能分析规划项目对周围建筑的视野影响，还可在场景中交互式移动调整观察点或目标方位，分析结果动态更新。用户确定观察点和目标点的相对高程后，就可以对不同区域空间连续进行视线分析，得到呈红、绿相间状态的连续性射线(绿色代表视线的可视部分，红色代表不可视部分)。最终得到评价区域内空间开敞程度的取值范围，以及分析影响空间开敞度的相关要素。

视域分析提供了包括点与点之间是否相互通视、点的可视域、指定路径的可视域以及面的可视域分析功能。用户通过视域分析可以直观查看研究区域内视域范围以及重要建筑位置的可视情况，为项目空间位置的合理布局提供参考。设计人员根据项目实际情况需求选择不同类型视域工具进行视域分析。其中，观察视点分析可以用于确定从各个观测点分别可以看到哪些场景模型，从而可以对这些观察点进行评价；观察路径视域分析用于确定人在某条行动线路上可以看到的视域边界范围，以及视域范围内各个区域被看到的频率，从而确定景观重点或者规划和选择行动线路，在生成的结果栅格中，红色区域表示沿观察线路行进时不可见的区域，绿色表示可见区域；观察面域视域分析用于确定在一定的空间范围内可以看到的视域边界范围，在观察面域范围内均匀布置点阵，以点阵作为视点分析综合视域范围。

步骤600、通过三维渲染平台实时展现港口前期整体规划方案效果。

确定最终规划方案后，通过三维渲染平台实时展现港口前期整体规划方案效果。支持场景切换、第一人视角、全景视角、剖切、日照变化、图文热点和双视口功能。

1)场景切换提供码头前沿、堆场、毗邻楼宇和配套管网四种场景展示功能，有助于用户快速浏览和了解项目本身及其周边环境情况。进入BIM渲染展示平台界面，分别单击界面下方码头前沿、堆场、毗邻楼宇和配套管网按钮，界面切换进入相应场景画面。

2)用户使用第一人称视角向场景中添加一个人物，该人物是用户在三维场景中的表现，在导航时控制该人物与当前场景的交互。当设置好人物参数和环境参数后，进入场景漫游界面，通过键盘和鼠标对该人物进行操纵漫游。

3)全景视角提供场景模型全景查看功能。用户选择场景视点方位，拖动鼠标或者滚轮即可对三维场景进行快速预览。

4)在三维场景视图中生成一个矩形剖切框，用户选择任意一个剖切面可激活该剖切面，长按鼠标拖动对场景模型进行实时剖切，清晰、直观展示建筑物隐藏部位和重要结构信息。

5)用户拖拉时间轴线，查看不同时间点项目场景的日照变化情况，实时模拟项目场景不同时间点的日照变化情况。

6)图文热点在全景视角基础上支持在三维场景内安放热点，点击热点可触发音乐、视频、语音等多媒体内容。用户预先确定场景中各热点具体方位，并添加所需展示多媒体内容至相对应热点后，可以在场景内多个热点进行来回切换展示相应多媒体内容。

7)双视口为用户提供了在相同或不同场景下的模型漫游对比，同时还提供左右和上下两种窗口平铺方式以供选择。

在现有的港口规划编制过程中，需要分析港口所在陆域、水域与土地、城市、海洋、江河流域和环境保护等规划的协调关系，以保障后续港口规划落地和实施。传统规划方案基于CAD编制，需要单独建立分析模型进行专业化方案分析，方案展示时需要重新建立三维模型进行方案渲染展示，重复工作量大，而本方法实现港口规划方案设计、比选、分析和展示全过程的标准化和三维可视化，并实现3D图形引擎实时渲染以及可交互式操作，直观还原港口规划设计方案内容，呈现一种三维直观的空间视觉表达效果，一套设计模型通过插件工具进行转换，避免了重复工作，极大地提升了规划工作的效率。

另外，本实施方式还提供了一种基于BIM的港口规划协同分析方法的协同分析系统，包括Revit平台、ArcGIS平台和Unity平台。

Revit平台用于规划场景模型建模功能，并提供口规划编制协同设计标准库、港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库、港口规划构件库管理器、港口规划通用构件库和自动提取规则集；

ArcGIS平台用于提供桌面端平台、BIM+GIS分析工具、服务端平台发布服务和Web端成果展示的港口规划方案，以实现三维可视化分析功能；

Unity平台用于提供场景模型的数据导入功能和大场景交互式渲染显示功能。

根据港口规划系统分析工作内容和特点，基于Revit、ArcGIS和Unity等软件进行二次开发，研发了成套基于BIM的港口规划协同分析工具，其中Revit 平台提供了港口规划编制协同设计标准库、港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库、港口规划构件库管理器、港口规划通用构件库和BIM规划指标的自动提取规则集等规划BIM建模功能；ArcGIS平台提供了桌面端平台、 BIM+GIS分析工具、服务端平台发布服务和Web端成果展示等港口规划方案三维可视化分析功能；Unity平台提供了场景模型数据导入、大场景交互式渲染展示功能。

因此本发明提出的方法中建立了一套完整、规范、可行的协同设计流程体系，涵盖了港口规划工作过程中涉及到的协同设计标准库和流程规范，通过该标准体系规范了港口工程规划项目BIM设计工作流程，同时结合港口规划设计行业规范和相关要求构建了港口规划标准化构件库，弥补了设计团队在三维设计过程中工作量较大的不足，提高了协同工作效率，保证了设计工作质量。

在完成规划方案场景和模型设计后同步至三维可视化分析平台中，进行方案的比对和推演等，最后通过实时渲染，在满足出效果图和视频要求的前提下提高了方案展示效率。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100、基于港口规划工作的标准流程规范搭建规划协同框架，并根据所述规划协同框架的协同设计建立港口规划流程体系；

步骤200、依据所述港口规划流程体系的规划设计需求管理构件库资源，且根据港口规划项目的地形数据初步搭建所述港口规划项目的港口规划场景模型；

步骤300、创建所述港口规划项目的项目总体中心文件，拆分所述项目总体中心文件的分类项目，并从所述构件库中提取所需构件信息以创建关于每个分类项目的工作集，所述分类项目为港口的建筑项分类，所述工作集为通过协同设计构建的每个分类项目的二维图像，基于所述工作集校正所述港口规划场景模型中的参数；

步骤400、提取调整参数后的所述港口规划场景模型中的港口规划指标，利用自动提取规则集调整所述港口规划指标，调整操作包括新增、修改和删除操作；

步骤500、将调整后重新生成的港口规划场景模型的数据以及附带信息自动同步至ArcGIS平台中，通过三维模型应用分析和协调检查以确定最终规划方案；

步骤600、通过三维渲染平台实时展现港口前期整体规划方案效果。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，在步骤100中，以Revit平台创建港口规划流程体系，所述规划协同框架的协同特性分为内部协同和外部协同，且所述内部协同的工作模式包括区域内协同模式和区域间协同模式，所述外部协同为不同数据格式设计文件之间的文件协同；

所述内部协同的区域内协同模式和区域间协同模式分别以工作集和文件链接的方式进行协同，所述外部协同以数据转换和文件传递方式进行协同。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，所述内部协同工作在同一局域网内进行，采用所述内部协同建立港口规划流程体系时，基于分类项目的实际规模大小选择所述内部协同的工作模式，或将所述分类项目拆分为多个单体，选择每个单体的所述内部协同的工作模式已经多个所述单体之间的内部协同的工作模式。

4.根据权利要求2所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，采用外部协同建立所述港口规划流程体系时，搭建私有云或本地化部署内部网络，其中，在步骤500中，将AutoCAD平台与ArcGIS平台通过所述外部协同进行文件传递方式进行协同；

用户在已完成部署的内部网络内进行外部协同工作，在协同过程中对数据的版本、发布时间、更新内容、归档状态进行动态管理。

5.根据权利要求2所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，在步骤200中，所述港口规划流程体系包括规划准备、港区规划、集疏运规划、水域规划、配套设施规划流程，其中，规划准备用于将地质勘测的地形数据导入到Revit平台以作为后续规划工作的参照和前置条件。

6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，所述构件库资源包括港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库和港口规划通用族库；

其中，所述港口规划BIM构件库根据专业类别划分为水工结构构件库和机械设备构件库，所述水工结构构件库提供各类结构型式码头参数化族，所述码头结构族用于精简所述结构型式码头的数量和精细度，所述机械设备构件库用于提供各类用途机械设备构件参数化族；

所述港口毗邻区BIM构件库用于提供港口规划中毗邻区所需构件，建立集疏运通道和平交、立交枢纽节点的构件库。

7.根据权利要求5所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，搭建所述港口规划项目的港口规划场景模型的具体实现步骤为：

将地质勘测的地形数据导入到Revit平台，作为港口规划场景模型的参照和前置条件；

生成地质勘测的地形数据的地形场地模型，对所述地形场地模型进行挖填方计算并输出地形的相关数值；

根据岸线CAD底图生成Revit水域建筑地坪场地模型，作为后续港口规划水域规划的基础。

8.根据权利要求7所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，在步骤300中，所述工作集包括水域规划工作集、港区工作集、集疏运工作集以及辅助设施工作集；

所述水域规划工作集用于设置航道几何信息以及航道等级；

所述港区工作集用于开展码头布置和陆域布置，具有港区规划提供岸线规划、码头前沿地带布置、功能区布置和堆场布置四个主要功能，用于统计岸线长度以及调整港口功能区；

所述集疏运工作集集疏运规划涵盖路网规划和管道规划两大功能，用于绘制布置道路和铁路的路径曲线，且通过设定道路等级参数驱动道路宽度尺寸；

所述辅助设施工作集用于利用族库资源选择常用配套设施单体，通过参数设置调整建筑单体几何尺寸，且利用所述Revit平台进行排水规划、消防规划、供电规划、通信规划以及建筑单体规划；

通过每个所述工具集的参数化建模工具调整每个所述工作集中的单体形状、外形和几何尺寸以更改所述地形场地模型和Revit水域建筑地坪场地模型。

9.根据权利要求1所述的一种基于BIM的港口规划协同分析方法，其特征在于，在步骤500中，所述三维模型应用分析和协调检查包括方案比对、通视分析、天际线分析、挖填分析、视线分析和视域分析功能；

三维模型应用分析利用方案比对方式建立比选方案的三维可视化模型，载入待比对方案场景模型，设置符合实际情况的周围环境变量参数后，将模型与周围既有环境与建筑物结合，模拟项目实际建成后情况；

对待比对方案的外观、布局、功能分局、立面造型、与周围景观的协调程度进行多维度的比对，并通过观看环境模拟演变动画和查看方案比对结果报告。

10.一种应用于权利要求1-9任一项所述基于BIM的港口规划协同分析方法的协同分析系统，其特征在于，包括：

Revit平台，用于规划场景模型建模功能，并提供口规划编制协同设计标准库、港口规划BIM构件库、港口毗邻区通用BIM构件库、港口规划构件库管理器、港口规划通用构件库和自动提取规则集；

ArcGIS平台，用于提供桌面端平台、BIM+GIS分析工具、服务端平台发布服务和Web端成果展示的港口规划方案，以实现三维可视化分析功能；

Unity平台，用于提供所述场景模型的数据导入功能和大场景交互式渲染显示功能。

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