基于WebGL的轻量化GIS+BIM融合引擎技术分析

基于WebGL的轻量化GIS+BIM融合引擎技术分析当前，工程领域信息系统已经全部或绝大多数都采用了基于浏览器的Web技术来构建，采用WEB技术的平台，可以跨网络访问，服务器端部署维护方便，可靠性强，不存在客户端部署的各类问题及工作量，是所有信息平台的首选技术方案，也是构建私有云平台的首选应用系统技术方案。基于此，新一代的GIS系统必然也要基于WEB技术，必须基于3D技术，采用WEB+3D的技术方案，也就是采用WebGL的技术路线。目前，不论是国外或国内的GIS厂商都已经推出了WebGL的GIS客户端方案。基于WebGL技术的三维GIS的GIS客户端系统也叫三维GIS引擎（含数据处理发布及客户端渲染）。随着BIM应用范围的扩展，尤其在公路、铁路、水利等领域的应用，BIM与GIS的融合就成为了一个必然的需求和发展趋势。BIM+GIS融合实现工程建筑数据与工程环境数据、微观数据与宏观数据的统一管理与一体化应用。 那如何才能实现基于WebGL技术的BIM与GIS的整合呢？如果是纯粹的GIS数据（卫星影像数、无人机倾斜摄影数据、激光点云数据等）都可以按照GIS系统原有的金字塔结构，构建多级（例如传统GIS系统的22级）金字塔数据，然后再浏览器客户端执行逐级（Replace）的替换渲染策略，即：依据相机可视距离智能选择加载哪一级的GIS数据，同时，对屏幕范围以外的数据则从内存和GPU中卸除，以实现流畅的操作体验。应该说传统GIS系统的这套体系已经相当的成熟与完善。所以说，GIS与BIM整合的关键是如何将BIM模型数据也按照这样的体系进行处理，并能够实现一般BIM轻量化引擎的所有功能！BIM模型数据相对于GIS数据来说，具有自己的特点，最大的特点就是有限空间范围内的数据量特别大。例如，一栋楼的BIM模型数据可能就突破500M或者1G以上。一个模型精度级别为LOD450的大型桥梁的BIM模型的数据可能高达2G以上，几十公里的公路BIM模型可能数据超过10G。如何实现对大体量的BIM模式数据按照GIS引擎的多级金字塔结构进行数据构建，是GIS+BIM融合引擎的关键！如何将原本只有一级的BIM模型数据组织为符合GIS平台的多级金字塔体系？如何实现合理的空间划分与高效的逐级替换？如何将转化为GIS引擎的瓦片数据，还能够实现BIM模型中的构件识别、选择以及其他诸如剖切、着色、构件移动、测量等BIM功能？以上这些是考察软件厂商技术能力的关键。可喜的是，我们已经看到国内有类似的产品出现，比较好的实现和解决了以上技术问题！ 葛兰岱尔基于WebGL技术的轻量化GIS+BIM融合引擎，可以为上图中长约14公里的跨江大桥生成多级金字塔BIM模型数据，然后分级加载渲染，即使用集成显卡的笔记本也可以流畅操作。 上图中的这个黑色虚线体勾勒的大桥模型就是他们依据真实BIM模型生成的二级大桥轮廓BIM模型。不得不说，作为线性工程，这个谈不上完美，但是模型的加载还是真的快，客户能够很快（1秒左右）就能看到工程的整体轮廓及走势。 随着我们视野的缩小与推进，该引擎会进行计算，然后进行快速替换，替换为正常的BIM模型。整体感觉下来，在一般的家庭及办公网络环境下BIM模型替换的速度和效率还是比较流畅的。通过进一步与葛兰岱尔厂商沟通，发现他们基本实现了对大体量BIM模型的无上限加载能力。为啥呢？因为不管你的BIM模型再大，这家的引擎也不会是全部加载该BIM模型，而是一开始只会加载一个轮廓模型，甚至就是一个四方盒子（如果您的BIM模型是个楼的话），这样就可以快速加载很多这样数据量极小的四方盒子，然后在你视野推进时再进行动态替换为二级、三级或原始BIM模型。这完全就是GIS引擎的做法用在BIM模型上了。最后总结一下：如何实现对大体量的BIM模式数据按照GIS引擎的多级金字塔结构进行数据构建，是GIS+BIM融合引擎的关键。目前国内厂商已经有这样的产品初步实现了对应的效果与能力