BIM技术在绿地地形设计中的创新应用

黄玲

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司）

1 引言

随着智能化的飞速发展与广泛应用，越来越多的工程运用BIM 技术实现设计、建模、出图、施工的协同管理[1]。而景观设计尤其是地形设计自由度更高、曲面多、异形多，BIM 三维建模软件多基于建筑设计而开发，景观项目在设计与建模阶段就已经难以利用BIM 平台软件进行，更别说实现及时的信息获取与自由添加。如果景观专业能够解决三维建模问题，就能够搭载并利用BIM 平台的资源与交付环境等优势，实现高效、高质的设计、施工全过程协同管理。

2 BIM技术内涵

2.1 BIM技术定义

BIM 技术全称为Building Information Modeling，BIM技术核心要点在于构建一个有助于协作和执行的信息交流平台，帮助项目参建各方都能够及时获取信息与自由添加信息，以提高工作效率与质量[2]。

2.2 BIM技术优势

相较于传统工具，BIM 技术的主要优势一是可视，二是交互，三是模拟。而对于景观专业来说，BIM 技术的主要优势在于：一是资源多、用户多，BIM 仅应用软件就有建模用的Revit、3Dmax 等；施工管理用的BIM5D、BIM 施工现场布置等；算量造价用的广联达算量、鲁班算量等等，覆盖面广、全球用户也多，可直接利用的如三维模型库、族库资源多。二是在建筑行业广泛使用，上下游专业衔接与交付环境具有优势[3]。景观与建筑专业在涉及的上下游专业及建模功能需求等方面存在一定的交叉，在专业衔接和交付环境上有优势能够实现便捷准确及时的信息传递[4]。三是基础功能与景观专业契合度高。BIM的各类应用软件、标准、应用模式都与景观专业相对契合。建模软件能够实现三维转换、效果动态展示、参数化的建模方式能够实现快速修改与及时反馈、管理平台能够实现快速交付与信息及时传递等，这些都是与景观专业需求契合的要点。

3 景观专业绿地地形设计特点

景观工程涵盖高低起伏的地形、蜿蜒曲折的水系与园路，复杂新颖的小品构筑，具有多变、自由、不规则、精细化等特征。景观地形是景观工程的重要组成部分，是设计师以自然地形为参照，结合植物生长需要、美学原则及工程技术要求所营造出高低起伏的地势变化。地形是空间营造的基础，景观要素的基地和依托，构成整个场地的骨架。在规则式园林中，一般表现为不同标高的地坪、层次；在自然式园林中，往往因为地形的起伏，形成平原、丘陵、山峰、盆地等地貌。

4 BIM 技术在绿地地形设计应用中存在的问题

4.1 景观行业BIM应用现状分析

虽如前文所述，BIM 的基础功能与景观专业契合度高，但在绿地地形多变、自由、不规则、精细化等特征的下，常规BIM 应用难度较高。BIM 建模软件的参数化建模能够创造出数量庞大的族库、构件库等，但多以单体、局部为主，整体场地搭建很少。目前，绿地地形设计的主流工作模式为二维设计+三维翻模+渲染+图片静态展示。BIM设计应用仅限于方案草模阶段，难达到施工图精模的要求。

4.2 存在的问题

4.2.1 曲面、异形较多，专业BIM软件建模困难

BIM 三维建模软件多采用参数化建模，多为规则式[5]，损失了一定的自由性，而绿地地形的设计特点恰恰是自由、多变、不规则的，曲面多、异形多，建模较为困难。

4.2.2 缺乏本土素材库，无法适应国内设计需求

国内的景观专业在BIM 应用方面相对滞后，软件开发也相对薄弱，缺乏针对性的本土素材库，不论是植物还是小品、构筑等都很难找到合适的素材，无法适应国内项目的需求[6]。

5 三维建模软件二次开发及其在绿地地形设计中的应用

5.1 建模软件选择

景观地形具有多变、自由、不规则、精细化等特征，复杂地形设计建模难度较高，基于以上需求，对行业内常用的BIM 应用软件进行分析与比选，详见表1。

表1 景观地形BIM应用软件比选表

通过充分的调研，市面上的BIM 软件原生复杂异形建模能力均较差，无法完成景观地形BIM 正向设计与建模，均需要依托基础功能进行二次开发与拓展应用[7]。

Revit 相较于其他两款软件，内置的Dynamo 可视化编程工具，界面友好，操作简单，二次开发门槛低。且原生软件学习难度较低，上下游兼容性好，交付认可度高，从实用、易用的角度综合评估后，选择Revit 作为景观地形BIM 设计与土方计算的基础平台软件。

5.2 二次开发

团队根据景观地形BIM 设计、建模中遇到的实际问题，基于自定义编程对Revit进行二次开发。

1）三维真彩地形显示

Revit 现有地形功能无法直观明了地观察景观地形的细微高差变化及坡度走向，团队通过Dynamo编程开发，将地形根据不同高程按色谱阶梯化显示，便于设计师对现状地形的分析与设计地形的推敲。

2）相对高程与绝对高程的自动转换

在景观概念方案设计阶段，设计师习惯参照周边基础高程绘制相对标高等高线，但此类信息在原生Revit 程序中无法生成正确的地形模型。团队通过Dynamo 编程可实现通过相对高程信息寻找真实对应的三维曲线，生成正确的设计地形模型，并可导出绝对高程信息的等高线。

3）边缘快速吻合

Revit现有地形调整均需单个高程点逐一输入，无法多控制点快速精确输入。通过Dynamo编程，实现两个体块面边界的快速吻合，能让平面铺装与曲面地形良好的连接贴合。并可设定界面之间的高差，完成固定高差的错台吻合，满足铺装、绿地之间排水方向的要求。

4）高程点多点规律性添加或修改

Revit可通过注释找到所需点的坐标和高程，通过逐个高程点添加来修改地形模型，过程复杂且繁琐，通过Dynamo 编程，可自动获取边界空间曲线信息，找到曲线上所需要的点。也可以修改点高程（可选步骤），经过各类筛选步骤，直接一键添加高程点，正确的生成所需地形。

5.3 项目应用

团队在枣庄市西城区凤鸣湖东、西支流景观提升工程中应用上述二次开发功能进行绿地地形设计。该项目以市政道路为边界，自西向东分为A、B、C、D、E、F六个区。

5.3.1 景观地形BIM设计

1）基础地形创建

首先，导入园建设计底图（cad 文件），并为控制性高程点赋值；再通过放置点对绿地边界的高程进行局部校正；第三步，通过二次开发的边缘快速吻合技术将边线数据识别处理后生成地形表面。最后通过二次开发的三维真彩地形显示技术，将地形根据不同高程按色谱阶梯化显示，完成对现状地形的分析与设计地形的推敲。

2）微地形调整

首先，将已有的设计地形拆分表面（将需要修改的区域与不需修改的区域分割开）；再利用二次开发的高程点多点多规律添加或修改技术对分割开的地形进行修改，更改其内部高程点；最后，利用二次开发的边缘快吻合技术，构造程序使修改后的区域与未修改的区域合并生成新的地形，然后删除原设计地形，完成快速调整局部地形。

3）导出地形设计图纸

在国内BIM 技术尚未全面推行的阶段，施工单位仍需要根据二维设计图纸进行施工，此步骤即可实现二维图纸的导出，进行图纸交付。首先设置等高距并打开模型等高线显示；然后导出地形设计平面图纸。

6 结语

通过Dynamo 对Revit 进行二次开发，实现以下功能：三维真彩地形显示；相对高程与绝对高程的自动转换；边缘快速吻合；高程点多点规律性添加或修改。使设计人员在景观绿地地形设计中能够便捷地进行方案的推敲、快速修改设计并直观地观察到地形的变化。然而，此次二次开发只是解决了曲面建模问题，要实现景观专业的BIM数字化，仍需要解决植物、小品等适配国内项目的素材库缺乏、异形小品建模困难等问题，后续可通过二次开发创建国内植物模型库、植物信息库、进行参数化小品设计等，实现基于Revit的全局全要素建模，实现完整场景的搭建，并以三维模型为基础，通过Revit+Lumion、Enscape 的联合应用，实现灵活多样的设计及展示，并以数字信息模型为设计信息的承载者，完成方案、初步设计图、施工图阶段的成果交付，并完成与施工的良好衔接，最终实现全阶段BIM交付。