鲍英基，刘俊，邓庆奥

（江苏建筑职业技术学院交通工程学院，江苏 徐州 221116）

1 引言

随着BIM技术在桥梁工程规划、设计、施工和运营管理阶段的广泛应用，桥梁工程建设正向信息化和智能化发展。在公路、铁路和城市道路的桥梁工程建设中采用较多的预制拼装法也随着BIM技术的应用转型升级，预制梁场的信息化管理便是其中重要的一个环节。但是现阶段的管理需要多种BIM软件协同，而各种软件间的格式又不一致，且BIM软件多是桌面端，无法满足用户随时随地查看模型的要求，这些因素都阻碍了工程技术人员使用BIM技术的积极性[1]。

BIM轻量化是一种将BIM模型中的非几何数据剥离减小模型的数据量，并转化为Web三维引擎可以识别的数据格式，通过浏览器进行展示的技术[2]。使用者无须安装BIM软件，只须通过浏览器便可查看和管理BIM模型，大大提高了便利性。本文针对具体工程项目，利用Revit创建三维BIM模型，并将模型导出为IFC标准格式，利用Xbim进行模型的轻量化，最后通过WebGL技术实现模型的可视化开发，提高了预制梁场的管理水平。

2 轻量化模型开发思路

模型开发的思路如图1所示，首先通过BIM软件Revit创建预制梁场三维BIM模型，然后将模型导出为IFC标准文件，通过Xbim对模型轻量化处理后再通过IFC导入Revit中，利用OBJ Exporter For Autodesk将模型导出为Three.js可识别的OBJ格式，最后对模型进行可视化开发。

图1 轻量化模型开发思路

3 轻量化模型开发过程

3.1 IFC技术解析及模型轻量化

预制梁场BIM模型创建完成后，首先进行模型的轻量化。目前，常用的BIM平台有Autodesk、Bentley、Dassault和Tekla等，各个平台间的数据格式一般是不同的。即使在同一个平台内，各个软件间的格式也不全相同，例如，Autodesk公司的 Revit和 Navisworks，Revit的文件格式为 rvt、rfa、rte，Navisworks的文件格式为nwd、nwc、nwf。不同格式的文件间需要一个统一的标准，便于数据交换，这就是IFC（Industry Foundation Class）标准，它是由国际协同联盟（IAI）提出的，旨在建筑行业不同专业或同一专业的不同软件间共享同一数据源，从而达到数据的共享和交互。

IFC标准包括资源层、核心层、交互层和领域层[3]。如图2所示，每个层次都包含一些信息模块，这些模块间遵循引用规则，即上层资源可以引用同层和下层资源，当上层资源的数据发生变化时不会影响到下层资源，保证了信息的稳定性[4]。

图2 IFC4.标准框架

由BIM模型导出的IFC文件包含模型所有的信息，数据量较大，模型的轻量化需要对IFC文件进行解析。Xbim（eXtensible Building Information Modelling）是一个.NET开源软件开发工具包，它可以进行IFC架构验证、查询数据提取语法、IFC数据剥离等。

本项目为272省道徐州至沛县公路建设工程市区段，全线共桥梁34座，总长约6 647.96 m，根据施工方案共设2个预制梁厂。使用Revit创建了一工区预制场的三维模型，然后导出为IFC格式文件并加载到Xbim中，如图3所示。

图3 预制梁场IFC文件导入Xbim中

3.2 WebGL技术开发应用

WebGL是一项在网页上绘制和渲染三维图形并允许用户与之进行交互的技术，用户不需要高性能的计算机而只用通过网页就可创建和渲染三维图形。WebGL是内嵌在浏览器中的，不需要安装插件和库就可以直接使用。WebGL的网页包含3种语言，分别是HTML5（超文本标记语言）、JavaScript和GLSL ES（着色器语言），由于GLSL ES通常是以字符串的形式在JavaScript中编写的，因此，WebGL仅需HTML文件和JavaScript文件[5]。

虽然通过WebGL可以创建三维图形，但是直接使用WebGL编程十分复杂，而且GLSL ES语言有一定难度。Three.js提供了一个WebGL特性的JavaScript API，用户不需要详细地学习WebGL就可以创建三维图形，对工程技术人员较为友好[6]。

Three.js除了可以创建三维模型外，还可以将已有的模型导入，支持的类型有obj格式等，因此，可以将Xbim轻量化后的模型再链接到Revit中，通过插件OBJ Exporter For Autodesk导出为obj格式，然后就可以顺利地将模型导入Three.js中，如图4所示。

图4 Three.js中模型可视化开发

通过Three.js可以对模型添加纹理和材质、使用各种光源来装饰场景、对三维场景进行高级后期处理以及添加三维文本说明等，实现了预制梁场模型的可视化开发。

4 结语

BIM技术具有信息化和智能化的特点，在桥梁中的应用将会越来越广泛，但传统的BIM软件对计算机硬件要求较高，而且不便于随时随地查看，因此，模型的轻量化将是BIM技术应用的一个重要方面。WebGL技术使用户可以通过网页进行三维图形的开发和渲染，Three.js更是提供了强大的JavaScript API，使工程技术人员也可以很方便地进行可视化开发。