基于BIM建模的項目融合課程案例設(shè)計

宋全記

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

關(guān)鍵詞：BIM建模；Revit教學；傾斜攝影

中圖分類號：G4?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.05.091

1?設(shè)計背景

目前，許多高校開設(shè)了BIM相關(guān)課程。這一類課程有很強的操作性、綜合性較強，學生不容易掌握。針對這一問題，我們采用把項目融入課程實訓中，即要求學生在實訓時完成一個接近企業(yè)的實際項目，加深學生對本門課程知識的掌握，同時增強學生對相關(guān)課程知識的理解。

2?項目概述

本項目基于微軟公司2019年9月推出的混合現(xiàn)實硬件HoloLens2開發(fā)一個MR+GIS智慧園區(qū)管理模型：通過無人機航測采集園區(qū)3D模型等加載到微軟HoloLens2可穿戴設(shè)備軟件中，通過HoloLens2捕獲當前視頻圖像進行精確定位，同時將當前HoloLens2攝影數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)庫匹配，并對應其視角下的“3D虛擬場景”地物進行逐一模式識別，對識別后地物信息混合呈現(xiàn)在“真實場景”。

3?課程設(shè)計

3.1?任務(wù)分解

我們拆分整個項目后，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生提供園區(qū)的測量圖像和對應的3d模型。由于現(xiàn)階段基于測量圖像自動生成的3d模型存在碎片，所以要對3d模型做進一步優(yōu)化。

3.2?標高、軸網(wǎng)和墻體的創(chuàng)建

教材中Revit標高、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片來繪制標高和軸網(wǎng)，并進一步完成墻體的創(chuàng)建。

3.3?窗體族的創(chuàng)建

族的創(chuàng)建是Revit的重點也是難點，在課程的實訓過程中要加強學生對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)，使其能夠自適應外墻的厚度。

（4）用同樣的方法，重復步驟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)，并分別賦予對應的材質(zhì)。

由于Revit不是專門的建模軟件，對于外觀復雜的窗框，通過3dmax、犀牛、blender等工具會更方便快捷，這里我們可以引導學生應用其他軟件建模，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)參考圖片生成對應的內(nèi)邊框，同時需要注意布線要準確、整齊。

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

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

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

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)課時調(diào)整，模型創(chuàng)建好以后，如果要更好的渲染效果，可以導出到其他3d軟件里。在本項目中，部分材質(zhì)的渲染可以直接選擇拍攝的圖片，但是航拍時傾斜攝影的數(shù)據(jù)需要調(diào)整才能應用到貼圖中。為了解決攝影數(shù)據(jù)的問題，學生想到了應用photoshop，photoshop處理的一般過程如下：

（1）導入圖像后復制背景圖層，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，進一步查找錯誤的部分，并重復步驟（2）和步驟（3）加以修正。

同時為了提高學生編程解決實際問題，我們引導學生使用所學的python進行圖像處理。限于對學生數(shù)學知識的要求，這里我們采用較簡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應的初始值。

（3）變換后圖像的顏色信息可以從變換前圖像的對應三角形的顏色信息獲得。

（4）如果需要更準確的結(jié)果，可以進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)教育的時間短，而且偏向于應用，現(xiàn)有的教材和教學或者傾向于理論研究，或者傾向于某一領(lǐng)域應用。理論研究不符合職業(yè)院校學生畢業(yè)后的工作內(nèi)容，領(lǐng)域應用的更新?lián)Q代又很快，我們希望通過項目融合在兩者之間尋找合適的切入點，使教學更能符合職業(yè)院校畢業(yè)后的工作要求。

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