基于BIM+UE+低代碼技術的三維數字化匯報演示技術研究及平臺開發

黃方貞HUANG Fang-zhen

（深圳市綜合交通與市政工程設計研究總院有限公司，深圳 518001）

0 引言

近期，交通運輸部諸多信息化政策文件中均明確表示要促進以BIM（建筑信息模型）技術為核心的三維技術在交通設計、建設規劃、運維管理等階段的全方位運用，實現精細化管理規劃設計、動態化的工程施工管理和智慧化的運營管理養護。隨著BIM 和虛幻引擎技術在現在重大交通基礎設施項目中的普遍應用，如何形象、逼真、不卡頓的快速配置出可以直接面向重要領導和行業專家的方案匯報演示系統也變得至關重要，根據統計，我單位承接的重大基礎設施項目中90%的項目需要根據業主的需求定制化的制作三維動畫視頻展示方案設計效果。

基于此背景，本文研究依托單位承接的重大項目規劃、設計成果，綜合利用BIM、虛擬引擎、GIS、三維仿真、數字孿生等先進技術構建城市交通立體模型和動畫，實現對三維底圖、道路、橋梁、隧道、車輛、綠植等的三維可視化管理，通過“低代碼”技術[1]自主、方便、便捷的構建三維數字化匯報演示平臺，滿足工程方案三維形象、直觀、定制化的匯報需求，有效減少匯報材料制作時間，降低與業主的方案溝通和修改成本。

1 基于BIM 和UE 的三維立體模型與動畫構建方法

依托單位承接的重大交通基礎設施項目各階段成果，逐步建成道路、橋涵、隧道、車輛、綠植等帶有詳細構建信息的三維立體模型和動畫視頻。其具體技術路線如圖1 所示。

1.1 BIM 模型構建方面

①通過Autodesk、Bentley 等軟件快速建立虛擬的建筑道路工程三維模型[2]，利用數字化技術，為交通規劃設計模型提供完整的、與實際情況一致的交通工程信息庫，提高交通工程的信息集成化程度，滿足項目的建模要求。

②使用Civil3D 創建地形曲面及道路實體模型[3]，通過Infraworks 整合道橋隧、地形、傾斜攝影等模型用作可視化展示[4]，運用Navisworks 進行碰撞檢測及三維審閱[5]。

③通過EICAD 軟件進行道路二維設計[6]，不改變既有設計習慣，通過RIM 文件將EICAD 設計數據直接導入EIRevit，自動生成Revit 三維模型文件。

1.2 數字資產處理能力方面

①使用3DsMax 進行BIM 模型資源整合和格式轉換[7]，以適配可視化演示平臺進行加載。

②使用數字資產管理平臺建設對三維模型數據、GIS數據等建造過程中產生的各類數據進行數字資產管理，滿足信息之間進行高效、便捷地匯總與交互。

③基于航拍圖形文件通過Smart3D 生成傾斜攝影圖形數據，輸出格式采用OSGB 格式。該格式采用二進制存貯的、帶有嵌入式鏈接紋理數據（.jpg），能通過輔助插件外掛在本地空間，在平臺內根據LOD 分級進行快速加載。即使是數據量巨大的傾斜攝影模型也可以在可視化演示平臺中流暢運行。

④通過水經注地圖下載器，下載超高清衛星影像、高程DEM 圖像以及全國房屋道路矢量數據。

⑤基于shp 矢量文件通過CityEngineCGA 編程規則快速生成城市道路集群模型。

⑥運用Houdini 通過基于C++構建的VEX 語言快速編寫程序化生成工具，根據面對對象的設計思路開放參數，用以在虛幻引擎中二次加載快速生成所需模型，粒子效果等，減少人工重復勞動。

⑦運用PTV-VISSIM 進行車流仿真模擬[8]，最大程度還原項目改造前后的真實路況。

⑧運用Twinmotion 整合優化數字資產，作為導入UE4虛幻引擎前的準備工作。

1.3 模型演示能力方面

①使用UE4 虛幻引擎整合各類資源（視頻，圖片，音頻，模型，角色動畫），根據交互功能的需求，按照使用對象的邏輯通過虛幻引擎（UE4/5）自帶的藍圖與C++進行功能開發。

②最終打包成多種格式文件，供可視化演示平臺調用。

2 采用“低代碼”技術的三維數字化匯報演示平臺快速搭建方法

采用SpringBoot 微服務、前后端分離架構[9]，在WebGL、CesiumLAB 等技術底層和已有插件的基礎上，利用Vue 前端框架和Cesium 進行二次開發，在低代碼的“微服務”設計開發思想框架下，構建用于匯報演示的低代碼系統，封裝針對交通規劃設計業務的“漫游”、“定位”、“圖層”等常見功能，實現了一個可以通過思維導圖進行配置、靈活變換多媒體素材、交互演示三維對象的方案演示信息化平臺。

平臺可流暢加載BIM+UE 輕量化處理的三維立體模型和動畫，采用模板、組件的設計模式，可自定義LOGO+項目名稱、匯報的一級目錄和二級目錄、背景素材、演示素材、模型交互按鈕等匯報演示素材內容。數字化匯報演示平臺展示界面示意圖如圖2 所示。

其中模型交互按鈕中封裝了添加定位、添加漫游、添加動點、添加動線、添加廣告牌、添加顯示/隱藏、添加范圍7 類控件，設置界面如圖3-圖9，使用人員可以通過點擊、拖拽、填寫文字的方式快速設計和構建方案演示過程中需要重點突出和展示的方案預期效果。

相比于傳統的軟件開發方法，低代碼技術可大幅降低應用平臺開發的技術門檻，并顯著提升開發效率，大幅縮短開發周期。構建的數字化匯報演示平臺前期一次投入建成后，后續只需少量人員花費少量時間即可配置出面向領導和專家的匯報演示系統，可有效節約匯報材料的制作時間和成本，具有較好的推廣應用價值。

3 成果應用與效果

本研究技術已成功應用于本單位承接的梅林關及周邊片區交通組織優化方案項目中，并獲得市領導的高度好評：匯報形式新穎、直觀、省時高效，應全面推廣。梅林關及周邊片區交通組織優化方案項目是為了緩解梅林關及周邊交通擁堵問題，由本單位規劃部門研究制定該片區交通組織優化方案。

①方案匯報可融入PPT、視頻、圖紙、圖像、音頻等不同信息載體，避免頻繁切換系統造成卡頓。如圖10-11 所示。

②將BIM+實景輕量化處理，在快速搭建的匯報演示平臺上流暢加載，無需到現場，直觀了解項目全況。如圖12 所示。

③關注地區本身及周邊自然地理環境狀態，方便進行多方案可視化比選、優化、匯報展示。如圖13 所示。

④基于地理信息三維空間的標注標繪功能：支持標注點，繪制線、繪制面、繪制箭頭。如圖14 所示。

4 結束語

本文研究突破傳統BIM 和ppt 來回切換以及BIM 體量大加載卡頓的匯報模式，綜合利用BIM、虛擬引擎、GIS、三維仿真、數字孿生等先進技術，通過“低代碼”技術開發了一套三維數字化匯報平臺，方便無編程基礎人員自主、方便、快捷的配置出面向領導和專家的匯報演示方案，滿足工程方案三維形象、直觀、定制化的匯報需求。本文技術路線已成功應用于梅林關及周邊片區交通組織優化方案項目匯報中，并得到了市領導的高度好評，證實該技術路線可行，未來平臺功能在應用過程中還會不斷優化。