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基于WebGL的轻量化GIS+BIM融合引擎技术分析

2020-7-6 11:05:10 · Autodesk Revit

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当前,工程领域信息系统已经全部或绝大多数都采用了基于浏览器的Web技术来构建,采用WEB技术的平台,可以跨网络访问,服务器端部署维护方便,可靠性强,不存在客户端部署的各类问题及工作量,是所有信息平台的首选技术方案,也是构建私有云平台的首选应用系统技术方案。
基于此,新一代的GIS系统必然也要基于WEB技术,必须基于3D技术,采用WEB+3D的技术方案,也就是采用WebGL的技术路线。
目前,不论是国外或国内的GIS厂商都已经推出了WebGL的GIS客户端方案。基于WebGL技术的三维GIS的GIS客户端系统也叫三维GIS引擎(含数据处理发布及客户端渲染)。
随着BIM应用范围的扩展,尤其在公路、铁路、水利等领域的应用,BIM与GIS的融合就成为了一个必然的需求和发展趋势。BIM+GIS融合实现工程建筑数据与工程环境数据、微观数据与宏观数据的统一管理与一体化应用。
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那如何才能实现基于WebGL技术的BIM与GIS的整合呢?
如果是纯粹的GIS数据(卫星影像数、无人机倾斜摄影数据、激光点云数据等)都可以按照GIS系统原有的金字塔结构,构建多级(例如传统GIS系统的22级)金字塔数据,然后再浏览器客户端执行逐级(Replace)的替换渲染策略,即:依据相机可视距离智能选择加载哪一级的GIS数据,同时,对屏幕范围以外的数据则从内存和GPU中卸除,以实现流畅的操作体验。
应该说传统GIS系统的这套体系已经相当的成熟与完善。
所以说,GIS与BIM整合的关键是如何将BIM模型数据也按照这样的体系进行处理,并能够实现一般BIM轻量化引擎的所有功能!
BIM模型数据相对于GIS数据来说,具有自己的特点,最大的特点就是有限空间范围内的数据量特别大。
例如,一栋楼的BIM模型数据可能就突破500M或者1G以上。一个模型精度级别为LOD450的大型桥梁的BIM模型的数据可能高达2G以上,几十公里的公路BIM模型可能数据超过10G。
如何实现对大体量的BIM模式数据按照GIS引擎的多级金字塔结构进行数据构建,是GIS+BIM融合引擎的关键!
如何将原本只有一级的BIM模型数据组织为符合GIS平台的多级金字塔体系?
如何实现合理的空间划分与高效的逐级替换?
如何将转化为GIS引擎的瓦片数据,还能够实现BIM模型中的构件识别、选择以及其他诸如剖切、着色、构件移动、测量等BIM功能?
以上这些是考察软件厂商技术能力的关键。
       可喜的是,我们已经看到国内有类似的产品出现,比较好的实现和解决了以上技术问题!
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       葛兰岱尔基于WebGL技术的轻量化GIS+BIM融合引擎,可以为上图中长约14公里的跨江大桥生成多级金字塔BIM模型数据,然后分级加载渲染,即使用集成显卡的笔记本也可以流畅操作。
             上图中的这个黑色虚线体勾勒的大桥模型就是他们依据真实BIM模型生成的二级大桥轮廓BIM模型。不得不说,作为线性工程,这个谈不上完美,但是模型的加载还是真的快,客户能够很快(1秒左右)就能看到工程的整体轮廓及走势。
             随着我们视野的缩小与推进,该引擎会进行计算,然后进行快速替换,替换为正常的BIM模型。
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       整体感觉下来,在一般的家庭及办公网络环境下BIM模型替换的速度和效率还是比较流畅的。
       葛兰岱尔基于WebGL技术的轻量化GIS+BIM融合引擎基本实现了对大体量BIM模型的无上限加载能力。为啥呢?因为不管你的BIM模型再大,葛兰岱尔的GIS+BIM融合引擎也不会是全部加载该BIM模型,而是一开始只会加载一个轮廓模型,甚至就是一个四方盒子(如果您的BIM模型是个楼的话),这样就可以快速加载很多这样数据量极小的四方盒子,然后在你视野推进时再进行动态替换为二级、三级或原始BIM模型。
这完全就是GIS引擎的做法用在BIM模型上了。
       最后总结一下:如何实现对大体量的BIM模式数据按照GIS引擎的多级金字塔结构进行数据构建,是GIS+BIM融合引擎的关键。目前国内厂商已经有这样的产品初步实现了对应的效果与能力,较好的解决了其中的诸多技术问题,希望他们持续研发,促进自主知识产权核心技术产品的发展壮大,也希望国内企业优先选择支持这样的产品,给他们成长的空间与土壤!
更多技术详情,可登陆www.glendale.top进行了解



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当前,工程领域信息系统已经全部或绝大多数都采用了基于浏览器的Web技术来构建,采用WEB技术的平台,可以跨网络访问,服务器端部署维护方便,可靠性强,不存在客户端部署的各类问题及工作量,是所有信息平台的首选技术方案,也是构建私有云平台的首选应用系统技术方案。
基于此,新一代的GIS系统必然也要基于WEB技术,必须基于3D技术,采用WEB+3D的技术方案,也就是采用WebGL的技术路线。
目前,不论是国外或国内的GIS厂商都已经推出了WebGL的GIS客户端方案。基于WebGL技术的三维GIS的GIS客户端系统也叫三维GIS引擎(含数据处理发布及客户端渲染)。
随着BIM应用范围的扩展,尤其在公路、铁路、水利等领域的应用,BIM与GIS的融合就成为了一个必然的需求和发展趋势。BIM+GIS融合实现工程建筑数据与工程环境数据、微观数据与宏观数据的统一管理与一体化应用。
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那如何才能实现基于WebGL技术的BIM与GIS的整合呢?
如果是纯粹的GIS数据(卫星影像数、无人机倾斜摄影数据、激光点云数据等)都可以按照GIS系统原有的金字塔结构,构建多级(例如传统GIS系统的22级)金字塔数据,然后再浏览器客户端执行逐级(Replace)的替换渲染策略,即:依据相机可视距离智能选择加载哪一级的GIS数据,同时,对屏幕范围以外的数据则从内存和GPU中卸除,以实现流畅的操作体验。
应该说传统GIS系统的这套体系已经相当的成熟与完善。
所以说,GIS与BIM整合的关键是如何将BIM模型数据也按照这样的体系进行处理,并能够实现一般BIM轻量化引擎的所有功能!
BIM模型数据相对于GIS数据来说,具有自己的特点,最大的特点就是有限空间范围内的数据量特别大。
例如,一栋楼的BIM模型数据可能就突破500M或者1G以上。一个模型精度级别为LOD450的大型桥梁的BIM模型的数据可能高达2G以上,几十公里的公路BIM模型可能数据超过10G。
如何实现对大体量的BIM模式数据按照GIS引擎的多级金字塔结构进行数据构建,是GIS+BIM融合引擎的关键!
如何将原本只有一级的BIM模型数据组织为符合GIS平台的多级金字塔体系?
如何实现合理的空间划分与高效的逐级替换?
如何将转化为GIS引擎的瓦片数据,还能够实现BIM模型中的构件识别、选择以及其他诸如剖切、着色、构件移动、测量等BIM功能?
以上这些是考察软件厂商技术能力的关键。
       可喜的是,我们已经看到国内有类似的产品出现,比较好的实现和解决了以上技术问题!
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       葛兰岱尔基于WebGL技术的轻量化GIS+BIM融合引擎,可以为上图中长约14公里的跨江大桥生成多级金字塔BIM模型数据,然后分级加载渲染,即使用集成显卡的笔记本也可以流畅操作。
             上图中的这个黑色虚线体勾勒的大桥模型就是他们依据真实BIM模型生成的二级大桥轮廓BIM模型。不得不说,作为线性工程,这个谈不上完美,但是模型的加载还是真的快,客户能够很快(1秒左右)就能看到工程的整体轮廓及走势。
             随着我们视野的缩小与推进,该引擎会进行计算,然后进行快速替换,替换为正常的BIM模型。
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       整体感觉下来,在一般的家庭及办公网络环境下BIM模型替换的速度和效率还是比较流畅的。
       葛兰岱尔基于WebGL技术的轻量化GIS+BIM融合引擎基本实现了对大体量BIM模型的无上限加载能力。为啥呢?因为不管你的BIM模型再大,葛兰岱尔的GIS+BIM融合引擎也不会是全部加载该BIM模型,而是一开始只会加载一个轮廓模型,甚至就是一个四方盒子(如果您的BIM模型是个楼的话),这样就可以快速加载很多这样数据量极小的四方盒子,然后在你视野推进时再进行动态替换为二级、三级或原始BIM模型。
这完全就是GIS引擎的做法用在BIM模型上了。
       最后总结一下:如何实现对大体量的BIM模式数据按照GIS引擎的多级金字塔结构进行数据构建,是GIS+BIM融合引擎的关键。目前国内厂商已经有这样的产品初步实现了对应的效果与能力,较好的解决了其中的诸多技术问题,希望他们持续研发,促进自主知识产权核心技术产品的发展壮大,也希望国内企业优先选择支持这样的产品,给他们成长的空间与土壤!
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