前言
近年来兴起的「建筑资讯模型」BIM(Building Information Model)新概念,以3D物件导向的电脑辅助设计工具软体,有别於传统CAD製图。数位模型包含的资讯,除了空间几何性质外,亦具多种专案性的数据,其他程式能使用这些数据库,自动查询或分析计算,例如干涉检查、材料数量表、结构力学分析、自然採光照明、空气流通量、能源消耗、环境衝击模拟……等等,应用价值甚高,已成為建筑业之新趋势。由於建构(或应用)数位模型所使用之软体并不便宜,且使用难度颇高,其范畴或许让人觉得难以亲近。但人类终属视觉感官动物,可视化3D模型数据库犹如「虚拟建筑」,比CAD图更贴近真实环境,容易建立专业工作者与使用需求者间的桥樑。如果这些数据模型能够透过网际网路来呈现,让其他参予者也能够使用瀏览器加以观视,那麼所建造出来的实体建筑将更符合使用者之期望。本文以下便展示几种实例来介绍使用方法。
室内漫游与导览 - Autodesk Navisworks Active
Autodesk Navisworks Freedom software (详http://usa.autodesk.com/navisworks/)是一套免费的BIM project viewer,内有NavisWorks ActiveX可用来附掛於HTML Object,让使用者使用瀏览器(如Microsoft Internet Explorer,以下简称IE )观看NWD档,client 端所见画面如图1、2所示。可观赏动画、球形旋转、立轴环转、平移、飞行、缩放、碰撞选择、漫步(重力效应选择)等等,此模型為中央研究院目前兴建中之大楼(详註1),虚拟实境让使用者宛如亲临完工后之现场,在设计阶段即可表达意见,使用需求将更明确。
图1 IE使用Navisworks ActiveX 之室内漫游操作画面(使用重力效应)
图2 IE使用Navisworks ActiveX 观察管线是否符合工作空间或法定净距
立体模型展示与量测 - Autodesk Design Review
利用免费的 Autodesk Design Review 元件DWFViewer可让使用者审阅 DWF档,具有3D检视、标记、列印、追踪、剖面与直觉式工具测量等功能,如图3、4、5所示,可强化沟通、管理、追踪等益处。
图3 IE使用Design Review ActiveX 之3D模型展示)
图4 IE使用Design Review ActiveX 之3D模型横切剖面)
图5 IE使用Design Review ActiveX 之3D模型纵切剖面)
3D 动态模型电子书 - Adobe Acrobat 3D PDF
利用普遍且免费的Adobe Reader(可在HTML内嵌 ActiveX plug-in)亦可观看3D 模型,唯操作功能较少,较适合下载离线阅览。製作3D PDF 要使用Acrobat extended 或3D PDF Converter(详http://www.tetra4d.com/)等类似软体,完成后之PDF档如图6、7所示。
图6 使用Adobe Reader 之3D模型操作画面(1)
图7 使用Adobe Reader 之3D模型操作画面(2)
BIM与GIS之整合 - Google Earth KML(KMZ)
如要将数位模型发布於Google Earth(如图8),可用Autodesk 之Globe link for Autodesk Revit plug-in或 Navisworks或其他相关软体,要準确地与Google Earth结合,必须注意专案座标(含正北夹角) 转换至Google Earth(WGS 84)经纬?的参数设定,且要考虑网路流量与电脑处理速度的问题,一般而言可优先选取建物外观物件(如外墙、门窗与屋顶等),若许可再加建物内部物件,俾免档案过大。
图8 BIM与 Google Earth整合之画面
BIM模型共享平台 - BIM Server)
BIMserver (请详http://bimserver.org/)是用Java 语言编写的开放原始码程式(第三方IFC Engine DLL除外),与Widnows,Apple,Unix,Linux 等作业系统相容。可在IE,Safari,Firefox,Chrome,KMeleon等网路介面使用,目前仍在不断开发中。安装程式只有一个档(jar或war),安装甚為简单(详图9),座标系统可与GIS结合。可上传IFC(详註2)与输出IFC、ifcXML、WebGL(详註3)、KMZ 、CityGML(详註4)、Collada等等格式,其系统核心能解译与处理IFC,并可使用IFC Viewer程式线上查阅(详註5与图11)。有筛选及查询、自动碰撞检测、自动判断模型更动变化、整併不同版本……等功能(详图10)。
图9 使用eclipse 安装BIMServer之画面,(eclipse详www.eclipse.org)
图10 BIMServer 之操作画面
图11 使用IFC Viewer 操作3D模型之画面
图12 使用Firefox 观看 WebGL/O3D 3D模型
图13 使用IFC Viewer 操作3D模型之画面
结语
BIM模型数据之「创建」与「管理」无可讳言至為重要,而「发布」也是整体解决方案重要之一环,藉由无远弗届的网际网路可达成跨地域性的协同作业模式。基於Internet的3D动态模型数据格式的发布,容易与客户更有效地沟通,便利的网路服务平台可适时满足客户需求,提高企业竞争力。
BIM模型数据之应用范围可涵盖建筑物规划、设计、施工、整修、营运管理到拆除之整个生命週期,而建筑物使用期达50年。很显然地,数位模型数据之主要使用者不限设计施工之专业工程人员,要发挥更大效益就必须与使用者大眾分享。如何实现将BIM模型数据与GIS整合,透过网际网路营造虚拟地球村?也是从事BIM工作者的使命之一。
註:
本文所使用之建筑物数位模型為「中央研究院跨领域大楼」,目前建模工作仍持续进行中。
2.业界基础类别Industry Foundation Classes (IFC) 档案格式是由国际合作联盟 International Alliance for Interoperability (IAI) 开发的。IFC 提供了不同应用程式之间的互通性解决方案。 3.WebGL(Web Graphics Library) 是由 OpenGL 的管理组织 Khronos Group基於 OpenGL ES 2.0跨平台的3D网页标準(详http://www.khronos.org/webgl/)。
4. CityGML 是基於Geography Markup Language 3 (GML3) Schema的开放标準,使用可扩展的Open Geospatial Consortium(OGC)、ISO TC211 作為空间数据交换,可用来呈现3D化城市资讯模型(详http://www.citygml.org/index.php?id=1523) 。
5.Free IFC Viewer 请见http://www.ifcwiki.org/index.php/Free_Software,本文所用之程式為IFC Engine Viewer(详 http://www.ifcbrowser.com/)。