孟炜

摘  要：铁路工程具有专业多、工艺复杂、体量大的特点，一条长大铁路往往长达几百甚至上千公里，如此大的体量很难用BIM软件将其空间信息全部展示，故通常将BIM模型转入到GIS中来解决。BIM模型通常采用中间格式文件来导入到GIS平台中，而在这个过程中往往会出现模型信息的丢失。模型配色信息是区分设备模型及保证展示效果的重要手段，为测试BIM模型导入到GIS中配色信息的丢失及异常的情况，文章以主流BIM软件3D EXPERIENCE和GIS软件SuperMap为基础，3DXML为中间格式文件，以盐通铁路南通动车所设备设施为例，探究在此过程中模型配色信息的损失情况，研究表明：3D EXPERIENCE及SuperMap中颜色定义优先级存在较大差异，这是模型导入到SuperMap平台中发生颜色丢失及异常的主要原因，为保证3D EXPERIENCE及SuperMap中配色显示统一，通常要在模型的Feature级、PartBody/Body级定义颜色。

关键词：铁路工程;BIM技术;GIS技术;模型配色规则

中图分类号：U279           文献标志码：A            文章编号：2095-2945（2020）19-0006-04

Abstract： Railway engineering usually has the characteristics of multiple professions， complex process and large volume. A main rail line is often hundreds or even thousands of kilometers long， and it is difficult to use BIM software to display all the spatial information of such a large volume. In order to solve this problem， BIM model is usually transferred to GIS platform. BIM models use intermediate format files to import into the GIS platform， and in this process， model information is often lost. The model color information is an important means to distinguish equipment and facilities and ensure display effects. In order to test the loss and abnormality of the color information in the BIM model transferred to the GIS platform， This paper is based on the mainstream BIM software 3D EXPERIENCE and the GIS software SuperMap. 3DXML is an intermediate format file. Taking the equipment and facilities of Nantong EMUD of Yantong Railway as an example， this paper explores the loss of color information of the model in this process.The results show that there is a big difference in the priority of color definition in 3D EXPERIENCE and SuperMap， which is the main reason for color loss and abnormality when the model is imported into SuperMap platform. In order to ensure uniform color display in 3D EXPERIENCE and SuperMap， it is recommended to define colors at the Feature and PartBody/Body levels.

Keywords： railway engineering; BIM technology; GIS technology; model color rules

引言

自BIM概念年正式提出之后，BIM技術就在工程领域，尤其是建筑领域得到了迅速的发展。相比民建工程，铁路工程往往具有专业多、工艺复杂、体量大的特点，因此对BIM技术的需求也更加迫切[1]。BIM模型中往往包含着丰富的模型信息，但只包含建筑物自带的信息，缺乏外部空间的信息，而GIS技术是以地理空间技术为操作对象，对模型的空间信息、属性信息等进行操作，弥补了BIM技术的不足[2-3]。一条长大铁路往往长达几百甚至上千公里，如此大的体量很难用BIM软件将其全部承载展示，因此实现“BIM+GIS”技术在铁路方面的应用是非常重要的。

在实现“BIM+GIS”的过程中，将BIM数据导入到GIS软件中，保证BIM数据在转化为GIS数据不丢失精度和信息是重要且关键的一步。常用的BIM软件都支持将自身的数据格式转换为GIS软件所需的格式，这种转换通常是借助软件自带的导出功能或者是开发的插件来进行，但是由此可能带来的几何失真和信息损失，对不同GIS应用的影响程度有待在实际应用中加以验证[4]。在实际项目应用，将BIM模型导入到GIS软件时，存在配色信息丢失甚至显示异常的问题，这极大影响到GIS模型的展示效果，也为后续设备设施运维深化带来不便。

为验证BIM模型转GIS这个过程中模型配色信息的损失情况，本文以主流BIM软件3D EXPERIENCE（CATIA V6，以下简称3DE）和主流GIS软件SuperMap为基础，3DXML为中间格式文件，以盐通铁路南通动车所设备设施为例，研究在此过程中配色信息的丢失及显示异常情况，并对配色显示优先级（存在多级颜色定义时，优先显示的颜色）及导入导出规则进行测试。

1 “BIM+GIS”转换过程中配色存在的问题

BIM模型的配色是区分设备、保证设备模型展示效果的一种简单而高效的方法。通常设备模型在3DE平台是以模型树的形式来显示模型的组织结构，在3DE平台，通常一个模型为自上而下的树形结构：Product（产品）-Part（零件）-3D Shape（3D形状）-PartBody/Body（实体）-Feature（特征）-Face（Sketh级，面），如图1（a）所示。动车所内机电设备有着多而复杂的特点，在构建BIM模型的时候，不同的设备模型由不同的厂家提供，这些模型来自不同的三维设计软件，其格式、类型差异较大，在模型定义方面也存在着较大的差别。

将外部三维模型导入到3DE平台中，设备模型在Product级、Part级、3D Shape级、PartBody/Body级、Feature级和Face级上均可能存在颜色，且每一级在3DE均可定义配色。图1（b）为Part级属性，在属性的Graphic选项卡内可以对模型的配色进行定义，且每一级定义的颜色可同时存在。

在完成BIM模型建立后，为了弥补BIM在展示和承载能力上的不足，将在3DE 平台上创建的BIM模型通过3DXML格式导入到GIS软件SuperMap中。图2（a）为动车所检查库机电模型在3DE中配色显示情况，所有模型均按照现场实际的配色进行定义，图2（c）为该模型在3DE中的局部放大图，此区域主要包含三层作业平台、安全联锁安全门、安全联锁门禁控制器、标识标牌等内容。图2（b）、（d）为（a）、（c）模型相同部位在SuperMap的配色显示情况，可以看出，GIS软件中三层作业平台、安全联锁安全门、安全联锁门禁控制器、标识标牌与3DE中的配色均存在着较大的差异，存在着配色信息丢失、异常的情况。

为进一步阐述在模型转换过程中配色信息的异常及损失情况，以安全联锁电动接地安全门及门禁控制器在3DE及SuperMap中显示情况为例，论述模型配色信息丢失、异常的两种形式：如图3所示，图3（a）为模型在3DE 配色显示情况，（b）为同一模型导入到SuperMap中配色显示情况。从图中可以看到，安全联锁电动接地安全门辅助立柱在3DE平台中有配色，配色显示为黄色，而导入到SuperMap中配色显示为白色，白色在SuperMap中通常意味着模型不包含配色信息，此处模型存在配色丢失的情况;图3（a）中间安全联锁模型门禁控制器开关面在3DE平台显示为黑色，导入到SuperMap后开关面显示为红色，两者显示色彩存在巨大差异，此处模型存在着配色显示异常的情况。

对于上述描述的两种配色丢失及配色显示异常，在3DE及SuperMap帮助文档中并未找到统一说明，为了解决上述问题，需要对3DE及SuperMap配色显示优先级及导出导入规则进行测试。

2 配色显示优先级测试

2.1 测试方法

在3DE中，设备模型在Product级、Part级、3D Shape级、PartBody/Body级、Feature级和Face级上均可定义颜色，所以对于同一个模型同一位置可能存在多次配色定义的情况，所以需要对模型配色显示优先级进行测试。模型可以为产品，也可以为零件，当模型为产品时，可以在3D Shape级的Graphic选项卡中进行配色定义;当模型为零件时，可以在3D Shape级的Color选项卡中进行配色定义。

为研究在3DE及SuperMap中配色显示优先级及导入导出规则进行测试，对同一模型的同一部位的Product级、Part级、3D Shape级、PartBody/Body级、Feature级和Face级对模型进行配色定义，探究产品及零件模式下，两级（两级指模型树中六级中任意两级存在配色）或两级以上存在配色，测试共110种情况下，配色显示的优先级情况，得到结果如表1所示。

2.2 测试结果分析

从表1可以看出，3DE和SuperMap中配色显示优先级存在较大差异。

3DE产品模式下，配色定义显示的优先级为：Product级>Part级>3D Shape级>Face级>Feature级>PartBody/Body级，而同样的模型导入到SuperMap中，Product级、Part级、3D Shape级所定义的配色会丢失，Face级、Feature级、PartBody/Body级所定义的配色不会发生丢失，其显示的优先级依次为：Face级>Feature级>PartBody/Body级。

3DE零件模式下，只有3D Shape级定义的配色优先级略有改变，其余均与产品模式下配色优先级相同： Product级> Face级>Feature级>PartBody/Body级>3D Shape级，同样的模型导入到SuperMap中，Part级的配色会丢失，3D Shape级定义配色与产品模式不同会保留下来，但其优先级最低：Face级>Feature級>PartBody/Body级>3D Shape级。

可以看出，在3DE中Product级、Part级及3D Shape级所定义的配色优先级总是最高，但导入到SuperMap中配色都会发生丢失，而Face级、Feature级、PartBody/Body级所定义的配色导入到SuperMap中配色不会发生丢失，这是模型导入SuperMap软件中配色丢失的主要原因;同时模型存在多级定义颜色的情况下，在3DE配色显示优先级导入到SuperMap会发生较大变化，这是模型导入SuperMap软件中配色显示异常的主要原因。故模型同一部位，存在两级或者两级以上配色定义时，模型会按照表1所示的优先级进行显示。

2.3 效果应用

通过上述测试，明确了模型在3DE及SuperMap中配色显示优先级及导入导出规则，按照上述规则对动车所内所有存在配色异常的模型进行检查并进行修正。图4（a）为3DE动车所检查库及周围配套设施配色情况，图4（b）为同一模型导入到SuperMap中配色显示情况。可以看出，按照上述配色规则进行配色修正后，SuperMap中展示效果与3DE相同，模型配色丢失、配色显示异常的情况已经解决。为后期动车所及全线实现“BIM+GIS”功能及设备设施运维深化管理平台创建了良好的先提条件。

3 结论

为了解决将BIM模型导入到GIS软件模型配色存在的问题，本文对3DE及SuperMap平台本身配色优先级及导出导入规则进行测试，通过测试发现由于两个平台配色显示优先级及导入导出规则存在差异，导致模型从3DE导入SuperMap软件中配色存在丢失及异常。由于3DE平台模型导入到SuperMap平台时，Face级、Feature级、PartBody/Body级定义的配色均不会丢失，且BIM模型通常很少会单独对Face级配色进行定义，故推荐在Feature级、PartBody/Body级定义配色，可以保证BIM模型导入到GIS软件中配色及显示效果同步，达到区分设备模型及保证展示效果的目的，并为后期设备设施运维的搭建创建良好的先提条件。

参考文献：

[1]段熙宾.大型铁路工程BIM设计的探索及实现[J].铁道标准设计，2016，60（12）：124-127.

[2]刘万斌.基于BIM和GIS的三维建筑信息管理系统研究[D].华北水利水电大学，2019.

[3]郭瑞阳.BIM模型和3D GIS的融合技术研究及其实现[D].西安科技大学，2018.

[4]蔡文文，王少华，钟耳顺，等.BIM与SuperMapGIS数据集成技术[J].地理信息世界，2018，25（01）：120-124+129.