云端運算網(wǎng)絡式BIM系統(tǒng)研究

王宇輝

摘 要：建筑信息模型（Building Information Model， BIM）系將營建項目的三維可視化模型與各領(lǐng)域?qū)傩缘臄?shù)字化數(shù)據(jù)整合于特定格式的檔案或數(shù)據(jù)庫中，其包含建筑、結(jié)構(gòu)、機電、空調(diào)、消防等各領(lǐng)域的數(shù)字化資料。BIM三維可視化技術(shù)幫助設計時間的開發(fā)者可藉由3D可視化方式設計建物，并幫助施工階段項目管理者與施工單位更容易核圖、校正施工現(xiàn)場狀況，亦可幫助業(yè)主、客戶與項目管理者三方的溝通，讓非專業(yè)人士也能藉由3D模型對該項目有更清楚的了解。而一個理想化的BIM模型，即有建物完整累積的生命周期數(shù)據(jù)?，F(xiàn)今市面上已有許多商用BIM軟件，但隨著軟件所提供的系統(tǒng)功能越來越多時，其所耗費的計算資源與儲存空間也越來越大，當BIM軟體所需的儲存空間與運算資源的需求不斷地增加，使得單機個人計算機所需負荷的需求資源越來越高，即為現(xiàn)今BIM系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸。

關(guān)鍵詞：云端 運算 網(wǎng)絡式 BIM系統(tǒng) 研究

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（c）-0116-02

為了解決BIM的大量運算與大量儲存的需求，因此應用云端運算技術(shù)以解決現(xiàn)存的BIM問題。結(jié)合BIM與云端運算的網(wǎng)絡式服務，成為可同時服務多人的系統(tǒng)。透過云端的巨量運算技術(shù)，讓項目設計者僅須經(jīng)由幾個簡單的步驟，將BIM模型上傳到云端服務器，其大量的BIM資料即由MapReduce解析、擷取3DBIM模型對象與對象屬性，存于云端數(shù)據(jù)庫HBase中。此服務讓多位使用者可以隨時隨地使用桌機、筆電或平板，經(jīng)由瀏覽器即可透過WebGL的瀏覽器3D顯示技術(shù)，能夠檢視3DBIM模型。而此云端化的網(wǎng)絡式BIM系統(tǒng)，可幫助不論在設計階段、施工階段或是應用于公共工程招標與投標，只要是有分享檢視BIM模型的需求者，均可使用本系統(tǒng)。云端化的網(wǎng)絡式BIM系統(tǒng)，其解決大量的運算與儲存需求、使多人共同享有與使用的特性，亦提升更多在BIM應用層面上的可能性。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

云端化的網(wǎng)頁式BIM系統(tǒng)中網(wǎng)頁架構(gòu)，含有Project、Menu、Display、Account、About五大群組。其中 Project包含ProjectList用以顯示用戶所擁有的項目列表；Uploader則是提供用戶上傳BIM模型的服務；IFC Parser 則是處理上傳的IFC檔案的一切后續(xù)解析工作。Menu群組包含LeftMenu，主要功能是作以網(wǎng)頁功能索引鏈接。Display群組所包含的3DDisplay，其功能即為BIM3D模塊的顯示并且含有相關(guān)的顯示互動功能等。

Account群組提供注銷與賬號檢閱功能。About群組則為網(wǎng)站簡介與使用教學。而最主要的功能群組為 Project與Display群組，將在后面小節(jié)詳細介紹其連結(jié)的數(shù)據(jù)庫綱要與其相關(guān)功能類別。

2 主系統(tǒng)類別架構(gòu)

2.1 Project 群組相關(guān)的類別

2.1.1 前端BIM物件上傳接口類

“前端BIM對象上傳接口類”包含檔案上傳、轉(zhuǎn)譯 xIFC、匯入HDFS、建立項目鏈接等4項功能類別對象的聚集所構(gòu)成。使用者使用本類別，主要目的是要將BIM模型的IFC檔案上傳至系統(tǒng)。當BIM模型的IFC檔案上傳后，本系統(tǒng)會將檔案藉由檔案上傳的功能類別將其傳送到系統(tǒng)中并且建立文件備份；備份的檔案經(jīng)由轉(zhuǎn)譯xIFC功能類別將其讀取分析后，會將其檔案轉(zhuǎn)譯成為xIFC格式并且新增一個xIFC檔案；當xIFC檔案生成后，本系統(tǒng)將該xIFC文件匯入HDFS中，準備作為MapReduce解析模組所處理的檔案數(shù)據(jù)；最后系進行項目連結(jié)點的建立，幫助使用者可以檢視相關(guān)3D模塊，亦可下載相關(guān)IFC檔案。

2.1.2 元數(shù)據(jù)運算類別

本類別為“元數(shù)據(jù)運算類別”其所執(zhí)行的元數(shù)據(jù)運算即為MapReduce運算。其中Map子類別的運算包含getIfcWall類別、getIfcColumn類別、getIfcBeam類別、getIfcSlab類別，亦即進行IFC相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容的擷取。其中g(shù)etIfcWall類別是用以讀取 IFCWALLSTANDARDCASE數(shù)據(jù)，并針對該數(shù)據(jù)進行分析、轉(zhuǎn)譯成為墻面對象；getIfcColumn類別是用以讀取 IFCCOLUMN 資料，并針對該數(shù)據(jù)進行分析、轉(zhuǎn)譯成為柱對象；getIfcBeam類別是用以讀取IFCBEAM數(shù)據(jù)，并針對該數(shù)據(jù)進行分析、轉(zhuǎn)譯成為梁對象；getIfcSlab類別是用以讀取IFCSLAB數(shù)據(jù)，并針對該數(shù)據(jù)進行分析、轉(zhuǎn)譯成為樓板對象。這些子類別最后會將各個數(shù)據(jù)運算與數(shù)據(jù)擷取的結(jié)果，輸出成為制式格式，并統(tǒng)一傳送給Reducer子類別。當Reducer接收到Mapper的回傳結(jié)果后，會將這些回傳結(jié)果進行排序，再將這些排序后的結(jié)果賦予對象編號。這些已賦予編號的物件，最后是由Reducer子類別將的依序存入ApacheHBase中。

2.2 Display 群組相關(guān)的類別

Display群組相關(guān)的類別包含“前端WebGL互動接口類”，其相關(guān)介紹如下：前端WebGL互動接口包含 3dModelLoader、PropertyLinker、GLGELoader等三類類別。其中3dModelLoader藉由getHBaseObjV 子類別專門讀取HBase中的BIM3D對象模型；PropertyLinker則是藉由getHBasePptyV子類別以讀取 HBase中的BIM對象屬性，并經(jīng)由AJAX傳遞這些對象的屬性數(shù)據(jù)；GLGELoader則是以sceneLoader子類別用以控制場景，包含場景繪制、光源、基本對象、貼圖、色澤等；mouseEvent子類別則是用以控制鼠標觸發(fā)事件，讓用戶可以藉由點擊鼠標選取對象、移動滑鼠轉(zhuǎn)換方向以及使用鼠標滾軸來切換視野遠近；keyboardEvent子類別則是用以控制鍵盤觸發(fā)事件，讓用戶可以藉由W、A、S、D鍵進行前、左、后、右的移動。

3 結(jié)語

近年來營建工程領(lǐng)域均對BIM項目開發(fā)越來越重視，不論在設計開發(fā)階段，或是在施工階段，均可以使用BIM 系統(tǒng)作為設計或施工的輔助工具；同樣地政府也開始逐漸推展公共工程項目需使用BIM系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)審查的條件之一。因此BIM系統(tǒng)能夠達成多人使用，以及BIM項目多人共享使用，將可幫助項目不論在設計開發(fā)階段或是施工階段均可幫助使用者們對于項目能得取更多透明化的信息。

參考文獻

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