BIM数据标准化、轻量化、多端可视化，我们是这样做的

本文作者|以见科技CTO 蒋童

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现状

 

建筑数字资产来源于建筑楼宇的真实资产，它在建筑的不同生命周期内集合数据的产生与状态的更新。BIM（建筑信息模型）数据是建筑数字资产中极为重要的一部分。

 

BIM模型中的信息随着建筑全生命期各阶段（包含规划、设计、施工、运维等阶段）的展开，逐步产生、积累和更新，这些数字信息能被后来的技术人员、管理人员、运维人员所共享，从而实现建筑全生命周期项目管理、优化工程资源、缩短工程开支、提升施工效率、提升运维效率等目的。

 

随着BIM技术的持续革新、企业接受和认知度的增加，BIM数据在建筑行业的渗透率逐步提升，虽然BIM市场保持稳定的增长，但仍然存在较多的技术问题和使用方法问题，较为典型的有：

 

01

建筑工程领域BIM建模软件众多，生产的BIM模型格式亦众多

 

主流BIM厂商有A*******、B******、D*******等，这些厂商BIM软件生产的数据格式有自己的技术特点与优势，但在应用过程中也有各自的问题，它们在建筑工程的不同场景或者不同阶段均占有一定的市场份额。因此，作为BIM的应用者，维护多条BIM生产管线和使用管线的维护成本高。

 

02

BIM建模软件生产的三维模型文件的数据量往往很大

 

在PC端进行BIM模型查看性能臃肿，软件性能将很难保障。即使经过了数据的压缩、优化，在Web端或者移动端加载的时候仍然可能有性能问题，尤其是难以在移动端进行加载与显示，也就造成了BIM数据在工程现场的实地应用存在瓶颈。

 

03

外部链接文件与主模型存在分离

 

BIM建模软件在建模过程中常常进行外部文件链接，贴图等外部链接文件通常和主模型文件不在一起，如果模型是上传到线上服务器再处理的模式，则链接文件存在较大的丢失可能。

 

04

BIM模型和真实竣工建筑不一致

 

行业使用只关注BIM数据中模型部分，即使建模质量得到保证，也难以和真实的竣工建筑进行统一，基于此之上的更多元的数据维度存在应用的缺失，尤其是关联在BIM构件上的建筑工程管理相关数据，使得BIM价值落地存在一定门槛。

 

 

当下解决方案的弊端

 

01

手动轻量化，使用3dsmax等模型处理软件导入BIM模型，并对BIM模型进行减面

 

这样的处理过程后，存在着模型精细度无法保证，模型的数据属性丢失，丧失数据维度的弊端；且人工处理效率较低。

 

 

02

基于WebGL技术的BIM协同平台，优化加载与显示

 

使用PC端的浏览器与WebGL技术对BIM模型进行加载，能够在加载和显示上优化一部分原生建模软件的问题，并提供项目管理和协同的功能。但较难解决BIM在移动端的性能优化问题，难以使这些软件成为BIM在工程现场落地的桥梁。

 

 

03

建模软件自身的数据托管与协同平台

 

如Autodesk Forge、BIM360、Bentley i-Twin Platform等，但建模软件之间无法打通，仍存在数据壁垒，无法在客户层解决工程各阶段各场景数据同步的问题，且解决方案普遍存在数据服务器在海外托管的问题。

 

 

04

部分创业企业的移动端产品或创新可视化方案

 

目前在BIM数据使用深度，软件后续数据的维护和后处理能力上，存在瓶颈，创业企业服务的持续性和稳定性难以支撑工程项目以年来计的高标准与长时段。

 

以见的创新方案

 

01

统一标准

 

以见科技内部既有行业内高标准的BIM生产团队，同时也有兼具建筑/土木、自动化、计算机知识背景的研发团队，它们密切配合，参照和遵循了行业内高规格、高标准的BIM生产标准和BIM处理标准，我们依据了以下3大原则与6大标准。

 

 

 

其中，建筑信息模型应用统一标准、建筑信息模型分类和编码标准、建筑信息模型设计交付标准、建筑工程设计信息模型制图标准等BIM标准，技术人员能够熟练应用自动化脚本/自动化建模工具与通用BIM建模软件，针对建筑、工程、施工等场景，掌握工程规范，对BIM模型与3D模型进行高效与规范的建模与分层，BIM与3D模型建模与分层能力满足国内外行业标准与企业要求。并且依照这个标准，我们进行自动化工具、管线和程序的搭建与开发。

 

02

数据处理入口的扩充

 

对于BIM数据的处理入口，以见科技的要求和目标是要能够兼容行业内主流的BIM格式以及多种格式的BIM模型的多维数据，因此我们对主流建模软件皆进行了二次开发，包括但不限于Autodesk Revit、Bentley Microstation、CITIA V5、Autodesk Navisworks等。

 

我们对建模软件的API或者SDK进行调用，分离几何形状和属性数据、并将其按照统一的标准进行数据梳理、优化、存储和持久化。目前以见产品的数据处理入口兼容市场上主流BIM软件的建模格式，包括但不限于：.rvt,.bim,.ifc,.fbx,.nwc/.nwd,.dgn,.vue,.skp,.dwg/.dxf,.CATPart/.CATProduct等。

 

 

 

03

数据处理管线的自动化与优化

 

在公有云或私有化的云服务器上，基于计算、存储、数据库等服务，为BIM数据处理管线搭建自动化的规则与日志系统，将分离后的BIM图形图像数据（非结构化数据）和BIM属性数据（结构化数据）进行统一的自动化处理，经过数据处理后再通过统一标识进行对应，快速的导出至三维交互与显示层进行数据应用。

 

▲网格模型参数化与保特征减面：针对部分BIM模型面数过大、数据信息过载等问题，使用减面方法与面片合并方法，使得模型能够在面数减少的情况下保留三维特征和网格特征。

 

 

 

 

▲模型坐标归一，比例调整，构件复用，材质替换，贴图替换：使得不同规范的BIM模型能够呈现统一的效果。

 

▲数据处理：使用对象存储保存高压缩率的非结构化数据，并将其镜像为非关系型数据库中的基础几何信息进行数据持久化；使用关系型数据库保存高压缩率的BIM属性数据。

 

▲BIM属性数据库建立与知识图谱建立：使得BIM数据符合行业规范，并为后续BIM数据自动化审查提供前置的数据基础。

 

因此，BIM数据处理管线能够自动和高效的进行BIM数据处理。

 

04

数据处理出口的多端兼容

 

对于BIM数据自动化处理后，要能够快速发布到各端，尤其是移动端3D和AR模式的使用体验要加强。

 

因此，我们将数据发布到对象存储和数据库中，使用CDN为使用者在数据安全的环境中以低延迟和高传输速度向全球客户分发数据，并在软件中内置了离线模式，使得PC、Web、iOS、Android、UWP等多平台多种设备类型能够进行统一数据的加载、显示和数据多维应用。

 

此外，针对移动端也要在3D和AR场景下都能查看大体量的BIM模型和属性数据，我们在数据出口加载过程中使用了构件复用与合并策略、HLOD策略、分步加载策略等加载优化策略，使得加载体验得以提升。

 

05

数据安全、数据持久性和可扩展性

 

基于云服务商的数据安全规则，以见科技的数据加密和防护策略，以及我们充分的数据冗余和备份机制，我们为数据安全助力。

 

此外，以见研发团队在BIM数据处理流程中，充分使用MySQL、MongoDB、PingCAP等关系型、非关系型、HTAP数据库，将BIM数据进行数据库化，满足数据高并发、高实时、强一致性，同时海量异构数据在云端存储的持久性和可扩展性增强，方便开发人员后续灵活调用和二次开发。

 

 

方案技术特性与优点

 

01

自主可控的标准数据格式

 

通过将Revit、Bentley、CATIA以及其他格式的BIM文件中的几何、位置、材质、属性等信息整体抽取并重新组织为OSBIM（OneSightBIM）标准数据格式的方式，来实现多格式文件统一为高性能单格式并在以见软件平台上统一展示和应用。

 

 

                                                                                OSBIM数据结构图

 

02

云原生下的高效、安全数据处理

 

 

使用云商的“对象存储和数据库”类产品，如OSS、RDS、MySQL等产品，将结构化数据和非结构化数据进行高效存储、本地异地管理、容灾备份等。

 

 

使用云服务商的“数据安全”类产品，实时识别和清除病毒、间谍软件和其他恶意软件，对抗网络攻击，提高程序与管线的安全性。

 

 

以见科技使用云原生技术将BIM数据处理做到了算力无限、数据安全、容灾备份、异地管理，也为后续进一步应用提供了技术基础。

 

03

数据持久化和可扩展化

 

BIM的信息描述是基于对象模型，关系型数据库用表结构进行数据结构存储，非关系型数据库用键值来存储，通过建立对象数据模型与关系型数据、非关系型数据多模式的映射关系，实现数据的持久化和可持续操作，能够针对建筑生命周期的不同阶段和不同应用，实现BIM模型图形数据和属性数据的保存、提取、集成、跟踪和扩充和接口调用。

 

典型的，如对于BIM模型的图元数据，以见科技进行MongoDB数据库的数据持久化和可扩展化。

 

 

对于BIM数据中一部分属性数据，我们进行MySQL数据库的数据持久化和可扩展化。

 

 

 

对于与BIM模型中最小颗粒度构件绑定的其他使用数据，但需要在线离线数据的海量同步与分析的数据内容，我们进行PingCAP数据库的数据持久化和可扩展化。

 

 

04

多端打开效果一致性

 

PC端效果图

 

移动端3D图

 

移动端AR图

 

以见科技对BIM模型材质、贴图、渲染方式和Shader的统一处理，以及不同引擎中的加载逻辑同步，使得BIM数据多端打开后保持一致效果，PC端效果图、移动端3D图、移动端AR图依次呈现，三者效果一致。

 

05

BIM数据可管理和可扩展

 

BIM模型处理支持云端部署、私有化部署、充分保证数据的在线处理，同时，BIM数据在移动终端上也可以在线和离线使用，数据的细粒度最小定位到构件ID。

 

 

 

 

 

正因为细化到单一的BIM构件，因此基于构件单元的进度管理、验收比对、工单管理、IoT数据对接，在软件功能上可以灵活进行开发和配置。

 

用户可以将文字、图片、语音、视频等多媒体数据绑定在BIM构件ID；同时，也可以将IoT数据与楼宇BA数据绑定到BIM构件ID或者BIM空间位置，充分扩展了BIM数据在工程现场和运维现场的使用价值。

 

 融入的产品

 

一见®BIM+AR·施工助手

 

通过AR技术，一见®BIM+AR·施工助手将BIM模型在真实环境中进行厘米级定位，叠加在施工工地与项目现场。为施工环节和验收环节提供可视化的参考和指导，减少施工错误，降低返工成本，提升施工效率。

 

一见®BIM+AR·市政平台

 

通过数据整合能力，将涵盖点云、倾斜摄影、BIM模型在内的多源数据与GIS坐标系统绑定，在平台中融合呈现。利用AR技术和RTK定位能力，一见®BIM+AR·市政平台将模型在工程现场进行1:1厘米级还原，打通现场工程管理和远程运营管理的信息屏障，助力城市更新和数字存档。

 

开发者平台

 

以见开发者平台近期即将上线，是以见科技核心技术对外开放和使用的技术平台，面向行业开发者、产业技术合作生态、客户的数字化部门，提供了包括模型处理、智能图像、BIM引擎、3D视觉、传感互联等多项技术模块，快速支持功能调用和集成开发，助力建筑行业生态伙伴技术创新和数字化转型。

 

赋能行业，创造价值

 

以见科技以创新方案和先进技术优化BIM数据的生成与处理，以及在移动端的加载与使用。我们期待为建筑行业数字化转型提供数据基础设施，提供各类软件数据导出与标准化、实时协作、多端可视化、数据托管、版本管理与自动化、二次开发等多种能力。以更高的标准与价值理念支撑数据应用，以更好的灵活性和速度来支撑数据更新，以更接地气和解决痛点的功能来落地数据价值，将BIM数据落地工程现场，支撑建筑数字化转型。

 

 

 

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