什么是3D模型?

建筑模型是实际建筑信息的数字化表现。一个模型的成功与否取决于是否达到了预定的建模目的。建模目的的不同，直接决定了模型的不同特点和详细程度。根据项目对模型的不同用途和模型的不同详细程度，可以将建筑模型分为七种类型：概念模型（Conceptual models）、设计模型（Design mod-els）、施工模型（Construction model）、构件预制模型（Shop drawing model）、局部细节模型（Detailing mod-el）、实时施工模型（As-built model）和竣工模型（Operations and maintenance model）。

目前，进行4D模拟所用到的模型大多为施工模型。施工模型是构件详细程度较高的模型，表现了建筑物不同系统（结构、电气、暖通等）构件的细节信息，可直接服务于建筑施工。利用施工模型，可以进行不同系统构件的冲突分析、施工可行性分析、自动计算工程量和能耗分析等。为了进行4D模拟，施工模型中的构件对象需要与进度计划中的作业活动相对应而进行细分。模型的细分和模拟过程密切相关，是进行4D模拟的一个先决条件[1]。例如，要进行一个楼层混凝土浇筑的4D模拟，需要将此楼层混凝土构件根据相应的浇筑次序细分为混凝土柱、混凝土墙以及经过划分的楼板区段。根据进度计划，将细分后的模型构件按次序装配集成的过程就是能看到的4D模拟过程。

4D模拟的实现

4D模拟通常是通过将基于关键路线法（CPM）编制的进度计划和3D模型链接进行。进度计划具有足够详细的活动划分和安排是实现4D模拟的一个关键因素。支持4D模拟的进度计划需要对作业进行细分，例如，钢筋混凝土墙的建造包括钢筋绑扎、搭建脚手架、支模、混凝土浇注和拆模等活动。细分的活动将在4D模拟中展示出来，整个进度计划就是4D模拟需要展示的全部内容。编制进度计划时需要综合考虑各个活动需要的作业空间、工作时间等各种因素，以编制出符合逻辑次序和施工工艺要求的进度计划。此外，进度计划的活动需要和3D施工模型的构件对象相对应。

将编制完成的进度计划和施工模型链接，在三维可视化环境中根据时间信息将模型构件按次序装配成整体建筑的过程即是4D模拟过程。进度计划和施工模型的链接可以通过不同的方法和技术实现。例如，可以利用工作分解结构（WBS）技术进行两者的链接。使用WBS技术，可以实现3D模型和进度计划自动链接，再通过建模人员的人工审查和修正保证链接的正确性。同时，WBS技术支持用户在三维视图中对4D模拟进行调整，用户的修改可以即时更新到进度计划中，从而保证3D模型、进度计划和4D模拟的一致性。国际上一些大型的软件开发公司也提供了相应的4D模拟方案。例如，美国欧特克（Autodesk）公司的4D模拟方案，即利用Autodesk Revit系列软件创建参数化的3D BIM模型在Micro Project软件中编制施工进度计划，然后将3D模型和施工进度计划集成到Navisworks软件中从而实现4D模拟。但此方案用户不支持在4D视图中进行相应的修改，同时进度计划中的活动和3D模型构件的链接需要人工来指定。总的来说，4D模拟的实现框架如图1所示。4D模拟可以用于进度可视化、设备定位、现场空间分析、识别潜在的施工流水冲突、资源分配计划，以及用作不同项目参与方沟通协调的有效工具。但是，施工模型的创建和进度计划的编制都在施工前完成，由此进行的4D模型也局限于施工前的计划分析，不能应用于施工过程的控制。此外，创建满足4D模拟要求的3D模型需要较多的资源投入，包括时间和劳动力等。利用BIM实时施工模型及其自动化创建技术，可以减轻模型更新的工作量和将4D模拟的应用扩展到整个施工阶段，作为项目管理的有效工具，带来更大的项目效益。

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