基于BIM建模的項(xiàng)目融合課程案例設(shè)計(jì)

宋全記

摘?要：本文通過BIM建模教學(xué)內(nèi)容的課程設(shè)計(jì)，介紹了Revit族的具體應(yīng)用，并融入了photoshop和python解決傾斜攝影貼圖問題，實(shí)現(xiàn)了BIM建模課堂的項(xiàng)目融合教學(xué)。

關(guān)鍵詞：BIM建模；Revit教學(xué)；傾斜攝影

中圖分類號(hào)：G4?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.05.091

1?設(shè)計(jì)背景

目前，許多高校開設(shè)了BIM相關(guān)課程。這一類課程有很強(qiáng)的操作性、綜合性較強(qiáng)，學(xué)生不容易掌握。針對(duì)這一問題，我們采用把項(xiàng)目融入課程實(shí)訓(xùn)中，即要求學(xué)生在實(shí)訓(xùn)時(shí)完成一個(gè)接近企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目，加深學(xué)生對(duì)本門課程知識(shí)的掌握，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)課程知識(shí)的理解。

2?項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目基于微軟公司2019年9月推出的混合現(xiàn)實(shí)硬件HoloLens2開發(fā)一個(gè)MR+GIS智慧園區(qū)管理模型：通過無人機(jī)航測(cè)采集園區(qū)3D模型等加載到微軟HoloLens2可穿戴設(shè)備軟件中，通過HoloLens2捕獲當(dāng)前視頻圖像進(jìn)行精確定位，同時(shí)將當(dāng)前HoloLens2攝影數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)匹配，并對(duì)應(yīng)其視角下的“3D虛擬場(chǎng)景”地物進(jìn)行逐一模式識(shí)別，對(duì)識(shí)別后地物信息混合呈現(xiàn)在“真實(shí)場(chǎng)景”。

3?課程設(shè)計(jì)

3.1?任務(wù)分解

我們拆分整個(gè)項(xiàng)目后，發(fā)現(xiàn)建模部分的內(nèi)容可以融合到BIM課程中，所以在這里我們給學(xué)生提供園區(qū)的測(cè)量圖像和對(duì)應(yīng)的3d模型。由于現(xiàn)階段基于測(cè)量圖像自動(dòng)生成的3d模型存在碎片，所以要對(duì)3d模型做進(jìn)一步優(yōu)化。

3.2?標(biāo)高、軸網(wǎng)和墻體的創(chuàng)建

教材中Revit標(biāo)高、軸網(wǎng)的創(chuàng)建都是基于Autocad繪制的圖形，在本例中由于課時(shí)的限制和精度的要求，我們直接在底部視圖和立面視圖中插入?yún)⒖紙D片來繪制標(biāo)高和軸網(wǎng)，并進(jìn)一步完成墻體的創(chuàng)建。

3.3?窗體族的創(chuàng)建

族的創(chuàng)建是Revit的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，在課程的實(shí)訓(xùn)過程中要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)Revit基礎(chǔ)繪制工具的掌握。

（1）在外部視圖中用tab鍵選擇洞口，并鎖定洞口的四條邊。

（2）用矩形拉伸工具創(chuàng)建外窗框，為了增強(qiáng)窗體族通用性，我們創(chuàng)建參考平面并設(shè)置族參數(shù)，并賦予合適的窗框材質(zhì)。

（3）切換至左側(cè)或右側(cè)視圖中，用同樣的方法創(chuàng)建參考平面并設(shè)置族參數(shù)，使其能夠自適應(yīng)外墻的厚度。

（4）用同樣的方法，重復(fù)步驟2和步驟3，創(chuàng)建內(nèi)窗框和玻璃，設(shè)置參考平面、配置族參數(shù)，并分別賦予對(duì)應(yīng)的材質(zhì)。

由于Revit不是專門的建模軟件，對(duì)于外觀復(fù)雜的窗框，通過3dmax、犀牛、blender等工具會(huì)更方便快捷，這里我們可以引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用其他軟件建模，我們以blender為例說明創(chuàng)建過程：

（1）在正面視圖中導(dǎo)入?yún)⒖紙D片，用平面添加工具創(chuàng)建外邊框，并刪除內(nèi)部多余部分。

（2）通過多邊形邊擠出工具，根據(jù)參考圖片生成對(duì)應(yīng)的內(nèi)邊框，同時(shí)需要注意布線要準(zhǔn)確、整齊。

（3）切換視圖并通過多邊形面擠出工具，生成對(duì)應(yīng)的立體窗框，并根據(jù)需要調(diào)整倒角使相應(yīng)部分光滑。

（4）在內(nèi)窗框部分創(chuàng)建玻璃，由于模型需要導(dǎo)出到Revit里，所以這里不用賦予材質(zhì)。

需要注意的是，在blender導(dǎo)入Revit的過程中，需要將窗框和玻璃分開導(dǎo)入，這樣才能分別賦予不同的材質(zhì)，否則Revit會(huì)默認(rèn)是同一類型物體。

3.4?模型其他部分的創(chuàng)建

限于篇幅其他部分的內(nèi)容可以根據(jù)課時(shí)調(diào)整，模型創(chuàng)建好以后，如果要更好的渲染效果，可以導(dǎo)出到其他3d軟件里。在本項(xiàng)目中，部分材質(zhì)的渲染可以直接選擇拍攝的圖片，但是航拍時(shí)傾斜攝影的數(shù)據(jù)需要調(diào)整才能應(yīng)用到貼圖中。為了解決攝影數(shù)據(jù)的問題，學(xué)生想到了應(yīng)用photoshop，photoshop處理的一般過程如下：

（1）導(dǎo)入圖像后復(fù)制背景圖層，通過裁剪工具選擇需要變形的部分。

（2）通過透視、自由變形、網(wǎng)格變形、液壓等工具將變形的部分還原為正視圖。

（3）通過復(fù)制、仿制圖章等工具繼續(xù)處理圖像中需要修改的圖像信息。

（4）在blender軟件3d視圖中，進(jìn)一步查找錯(cuò)誤的部分，并重復(fù)步驟（2）和步驟（3）加以修正。

同時(shí)為了提高學(xué)生編程解決實(shí)際問題，我們引導(dǎo)學(xué)生使用所學(xué)的python進(jìn)行圖像處理。限于對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)的要求，這里我們采用較簡(jiǎn)單的三角形變換算法，下面列出一般處理過程：（1）根據(jù)圖像特征和圖像信息，將變換前后的圖片分割成多個(gè)三角形。

（2）由于變換前后三角形是相似的，所以根據(jù)位置信息可以找到對(duì)應(yīng)的初始值。

（3）變換后圖像的顏色信息可以從變換前圖像的對(duì)應(yīng)三角形的顏色信息獲得。

（4）如果需要更準(zhǔn)確的結(jié)果，可以進(jìn)一步通過線性插值算法提升轉(zhuǎn)換效果。

4?總結(jié)與思考

相比于本科教育，職業(yè)教育的時(shí)間短，而且偏向于應(yīng)用，現(xiàn)有的教材和教學(xué)或者傾向于理論研究，或者傾向于某一領(lǐng)域應(yīng)用。理論研究不符合職業(yè)院校學(xué)生畢業(yè)后的工作內(nèi)容，領(lǐng)域應(yīng)用的更新?lián)Q代又很快，我們希望通過項(xiàng)目融合在兩者之間尋找合適的切入點(diǎn)，使教學(xué)更能符合職業(yè)院校畢業(yè)后的工作要求。

參考文獻(xiàn)

[1?]楊梅蘭.《土木工程CAD》微課程教學(xué)模式應(yīng)用研究?[J?].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2021，（10）.

[2?]呂建祥.CAD在土木工程領(lǐng)域中的發(fā)展和應(yīng)用?[J?].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2018，（10）.

[3?]劉家友，王以功.案例教學(xué)方法在《土木工程CAD》教學(xué)中的應(yīng)用?[J?].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2014，（34）.

[4?]朱亞紅，王璐.土木工程專業(yè)CAD課程的教學(xué)改革研究?[J?].四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，（04）.

[5?]王強(qiáng).土木工程CAD實(shí)例法教學(xué)模式改革?[J?].教育教學(xué)論壇，2017，（01）.

[6?]劉家友，王以功.“土木工程CAD”教學(xué)改革與實(shí)踐?[J?].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2015，（05）.

[7?]朱亞紅，張成興.轉(zhuǎn)型背景下土木工程CAD課程教學(xué)的改革探討?[J?].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，（04）.

[8?]陳曉霞.土木工程制圖CAI探索?[J?].山西建筑，2009，（32）.