Dynamo在Revit中创建小区域地质模型的研究

建 筑
技 术 Architecture Technology
第50卷 增刊 2019年12月
V ol.50 No.12 Dec. 2019
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Revit 是一款应用较为广泛的建筑设计和模型创建软件，但Revit 对地形的操控和表现一直以“面”的方式进行，不是真正的实体模型。

为在Revit 中寻求地形地质模型的实体表现，技术人员往往需要在其他软件中创建地质模型后导入Revit ，这种被称为“导入符”的图形在Revit 中除具有一定参照和展示作用外，并不支持开挖、平整、切割等模型的修改与编辑操作，要实现上述操作仍需回到原创建软件实施。

自2014版开始，Revit 引入了Dynamo 作为其功能插件，Dynamo 是一个在图形设计上具有高度灵活性和自由度的开源软件，通过研究，借助Dynamo 优异的几何图形处理能力，在Revit 中实现地形地质模型的实体表现是可行的，并且可支持开挖切割、实体数量统计等功能。

1 利用Dynamo 创建地形实体
建筑场地范围的地形实体模型，可视为利用场地边界线所在的竖直平面或曲面从大地剪切出来的一块实体，其在深度方向的延伸尺度可根据建筑地基影响范围的需要来确定，按照这一思路在Dynamo 中创建地形实体模型的步骤是：（1）利用地形测量数据构建实际地形表面模型；（2）使用建筑场地边界线拉伸形成与地形表面相交几何实体；（3）使用地形表面对几何实体进行剪切得到地形实体模型。

地形实体形成过程如图1所示。

1.1 地形表面创建
用于剪切形成地形实体模型的地形曲面实际上就是三维地形图，Dynamo 提供了一个Topography.ByPoints 的节点用于创建地形表面，但Dynamo 中形
Dynamo 在Revit 中创建小区域地质模型的研究
范光龙， 熊云烽， 徐军艳， 王 畅
（昆明铁新建设工程管理有限公司，650500，昆明）
摘　要：三维地质模型在建筑场地利用、基础和基坑设计、方案沟通与技术交底等方面有较为广泛的应用价值，在Dynamo 已被Revit 作为功能插件使用的背景下，研究应用Dynamo 创建地形地质实体模型并将其置入Revit 的方法，设计了相关Dynamo 地质模型创建程序，通过Revit 材质参数、共享参数的设置与应用增加了地质实体模型在Revit 中的可用性，为方便快捷地在Revit 中创建和使用地形地质模型提供了一种实用方法。

关键词：BIM 技术；地质模型；Dynamo For Revit ；参数化设计
中图分类号：TU 47 文献标志码：A 文章编号：1000–4726(2019)14–0054–03
收稿日期：2019–08–03
作者简介：范光龙（1974—），男，云南丘北人，高级工程师，e-mail ：****************.com.
成的地形表面只能显示在Revit 中，因此生成地形表面必须打开一个Revit 项目文件，且生成的地形表面也不能直接用来剪切Dynamo 中的几何实体，需要转换成Ploysurface （复合曲面）才可以执行剪切操作，地形表面转换成Polysurface 需要使用Topography.PolySurface 节点，这是一个自定义节点，这个节点可通过Dynamo 自定义节点包共享网站搜索并下载安装使用，Dynamo 为此提供了搜索接口。

创建地形表面工作量较大的是大量地形数据的整理，可事先在Excel 中完成，形成只有表征空间点平面位置和高程的x , y , z 三个参数的数据表再导入Dynamo 形成点集，然后生成Topography 和PolySurface （图2），这与在Revit 中创建地形表面是一致的。

利用Dynamo 也可便捷地对Excel 格式的测量数据进行处理并获得满足形成地形表面的数据，根据需要还可将处理成果或其他在Dynamo 中运行后得到的结果数据写入Excel 保存作进一步的处理和使用，数据的处理与操控是Dynamo 的一大优势。

图1 地形实体模型创建过程示意
利用地形边界拉伸而成的几何实体
用于剪切实体的地形曲面
剪切后获得的地形实体
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2.2 利用地质钻探数据生成地质层分界曲面
利用整理出来的地质钻探数据在Dynamo 中形成点集、地层分界曲面继而获得polysurface ，这个过程与地形实体模型创建中地形polysurface 的创建过程一致，图3为使用整理好的4组地层分界曲面数据生成4个polysurface
的关键节点及其图形结果。

图2 由Excel 导入数据生成的Dynamo 点集、PolySurface 及其
主要功能节点
1.2 使用地形边界形成几何实体
Dynamo 中的几何实体被称为solid ，Dynamo 中形成solid 的节点较多，其中以在闭合曲线间放样较为适用于创建表征地块实体的几何体，这个节点是Solid.ByLoft 。

需提供2条闭合曲线，根据实际工程的用地边界、开挖边界、地形图边界等的坐标数据及Dynamo 相关功能节点可较为方便地获得生成实体所需的闭合曲线。

1.3 剪切
创建好地形表面的PolySurface 和几何实体后，使用PolySurface 剪切几何实体可得到上下2个形体。

Dynamo 提供了Geometry.Split 节点用于剪切几何实体，在共享节点包搜索界面输入关键词“Split ”也可获得其他自定义节点用于完成剪切操作；如果仅希望得到地形实体模型，可将此实体放置到Revit 即完成地形实体模型的创建。

2 地质层实体模型创建
地质层实体模型可视作各地质层之间的分界面所分割出来的几何实体，地质钻探的目的之一是探明这些分界面的位置，揭示地质结构层的分布状况，从地质钻探成果中可整理出钻孔坐标及各探孔所揭示的地质层界面的埋藏标高，利用坐标与标高数据在Dynamo 中同样可生成表征各地质层界面的地形表面及Polysurface ，使用这些Polysurface 剪切已得到的地形实体即可获得各地质层实体。

2.1 地质钻探数据的整理
地质钻探数据的整理可在Excel 中完成，对Dynamo 的数据操控节点较为熟练也可直接将地勘报告的有关数据调入Dynamo 整理使用，整理的最终目的仍然是形成只有表征各地质层界面空间位置特征点的x , y , z 参数数据表，数据表中每行的x , y 参数定位了探孔平面位置，其后的标高数据则定位了探孔探明的地层分界点标高，每列标高数据与孔位坐标组合可得到一系列表征该地层分界面空间位置的特征点，是
形成地质层分界曲面的基础。

图3 使用地质钻探数据形成地层分界曲面的节点及图形
从图3可看出，任务中使用了Dynamo 的列表（list ）功能实现批量操作的目的，由于Dynamo 的节点工作流程没有循环的概念，善用其列表功能是处理一些重复性操作的有效途径；背景图形中地层界面中部点位密集区域就是实际钻探布孔区，曲面边缘通过平移钻探区边缘孔位数据形成新的外围孔位数据，目的在于延伸已探明的地层界面实现实体剪切，在处理钻探数据时应根据钻探区与地形实体区域的大小完成该项虚拟的布孔工作，否则钻探区域范围过小无法剪切地形实体。

2.3 地层剪切及导入Revit
用图3所示4个地层分界曲面剪切所完成的地形实体可得到5个地质结构层，使用DirectShape.ByGeometry 节点将这些地质结构层赋予名称、材质和Revit 类别可作为DirectShape 对象将其放置入Revit ，完成Revit 中地质模型的创建，该过程所使用的节点及放置入Revit 中的效果如图4
所示。

图4 将地质模型放置至Revit 的节点和效果
图形导入前赋予地质层不同的材质非常重要，此后在Revit 中可通过操作材质属性控制地质层的显示特性。

由于Dynamo 目前尚无创建Revit 材质的节点，应事先在Revit 项目中创建拟用于各地层的材
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另外，通过Dynamo 创建的各地层实体的体积均可通过Solid.V olume 节点获得（图4），用这一方法可确定土体的开挖、切削数量。

3 地质模型的开挖切削
需对地质模型进行开挖和切削处理时，可根据开挖与切削的需要在Dynamo 中定义任何形状与地质模型完全相交的polysurface ，使用该复合曲面剪切模型可分别得到被开挖切削部分和开挖切削后剩余部分的实体模型，按本文2.3节所述方法全部或部分导入Revit 使用。

如本例中要对地质模型进行大面积开挖形成小区的地下室基坑，使用设计确定的开挖边线、基底标高通过放样、拉伸、组合等操作得到1个四周和底面封闭的Polysurface 用于剪切模型，可得到地下室基坑开挖模型，如图5所示。

体量，增强所建地质模型在Revit 中的可用性，可在Dynamo 或Revit 中针对地质模型的导出类别创建一个Revit 共享参数。

5 关于Dynamo 几何实体放置至Revit 的方 法探讨
在Revit 中，所有图元均以族的形式存在，Dynamo 提供了一系列的节点用于操控Revit 族，但并未提供将其创建的几何图形转换为Revit 族的内置节点。

目前，将Dynamo 创建的几何图形放置至Revit 的方式有导入和作为DirectShape 图元放置2种方式，可使用的节点是：（1）ImportInstance.ByGeometry ；（2）ImportInstance.ByGeometries ；（3）Springs.FamilyInstance.ByGeometry ；（4）DirectShape.ByGeometry ；（5）Springs.DirectShape.ByGeometry 。

（1）,（2）节点均为Dynamo 内置节点，方式是作为导入符导入，导入后无法在Revit 中修改也不受Revit 参数控制；节点（3）为自定义节点，方式也为导入，但可形成Revit 族，可利用Revit 的族
编辑器进行编辑，由于研究中使用的是Dynamo1.2版，未能成功应用该节点；（4）,（5）节点均以DirectShape 方式放置图元，（4）为内置节点，（5）为自定义节点，功能上的区别是节点（4）多了1个材质参数的输入端口。

Dynamo 几何实体作为DirectShape 图元放置至Revit 后，已改变其solid 的性质，但通过参数仍可在Revit 中对该类图元进行有限操控。

6 结束语
Dynamo 是一款开源的共享软件，具有数据操控功能强、图形构建灵活便捷、使用门槛低的优点，且作为Autodesk 公司推荐的一款BIM 软件，在其Revit 、AutoCAD 、Civil 、3DMAX 等系列BIM 应用之间进行数据和图形交换中发挥桥梁作用的特征日趋明显，研究和挖掘Dynamo 的应用功能，有益于建筑业BIM 技术应用的推进和发展。

参考文献
[1] MARJAN S,JONATHAN W E,NICKW P,et al.Developing building
information models (BIM) for building handover,operation and maintenance[J]. Journal of Facilities Management,2019,17(3).
[2] 林金华,林武,吴福居.可视化编程在BIM 参数化建模中的应用
技术[J].工程建设与设计,2018(22):276–278.
[3] 曾梦秋.基于钻孔数据的三维地层模型建立及工程应用研究[D].
武汉: 武汉工程大学,2014.
从图4、图5可看出，在Dynamo 中创建的地质模型及基坑开挖模型通过赋予材质后放置到Revit ，其地层结构及开挖切削后的地层分布界面非常清晰，基本满足地质构造分析、基础与基坑设计、支护方案论证及技术交底等实际工作的需要。

4 模型数量的统计参数设置
在Dynamo 中，几何实体的体积数量都可通过其功能节点Solid.V olume 获得，但作为DirectShape 对象放入Revit 后，这些数据属性并不能跟随图形对象被植入，Revit 也未提供可用参数查询和提取DirectShape 对象的实体属性。

为在Revit 中准确提供地质模型、地层实体及其任何被开挖和切削部分的
图5 地质模型开挖切削及导入Revit 后效果
（a ）用于开挖切削的polysurface ；（b ）去除切削部分的Dynamo 几何体；（c ）导入Revit 的基坑实体模型及被挖除的土体模型
（a ）（b ）
（c ）。