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两个行业都说“LOD”,指的却不是一回事。在城市建模中,LOD 是细节层次(Level of Detail):城市对象包含多少几何信息,从底面轮廓到带窗户的立面。在 BIM 中,LOD 是发展程度(Level of Development):单个构件的设计深化到了什么程度,因而下游的人能在多大程度上依赖它。
在每个场所的数字孪生中,两者都会相遇:城市模型负责周边环境,BIM 负责关键资产。一条只写着“LOD 2”的要求,两种读法都说得通,而总会有人读错。
要点
- CityGML 的 LOD(3.0 版中为 0–3)衡量城市对象的几何。BIM 的 LOD(100–500)衡量构件设计的深化程度。
- 两者不能一一对应。CityGML LOD3 的建筑有窗户;BIM LOD 300 的窗有精确的尺寸和位置。回答的是不同的问题。
- ISO 7817-1(信息需求等级)用按用途分别规定的几何、信息和文档,取代单一的 LOD 数值。
- 城市孪生通常两者兼用:来自开放数据的 LOD1–2 周边环境,加上供实时数据绑定的资产 IFC 模型。
缩写相同,维度不同:上方是城市对象的几何,下方是 BIM 构件的设计深化程度。
CityGML 中的 LOD:几何有多详细
| 等级 | 建筑的样子 | 典型数据来源 |
|---|
| LOD0 | 底面轮廓或屋顶轮廓,平面 | 地籍数据、底图 |
| LOD1 | 体块:底面轮廓拉伸到统一高度 | 底面轮廓,加上来自测量或 OpenStreetMap 的高度 |
| LOD2 | 屋顶形状和墙面 | 机载激光扫描或摄影测量 |
| LOD3 | 洞口、挑檐和立面细部 | 精细测量或设计模型 |
CityGML 3.0[citygml] 保留了四个等级。2.0 版还有第五个等级 LOD4,用于室内;3.0 取消了它,允许室内出现在任意等级,因此一栋建筑可以是 LOD1 的外壳加 LOD2 的房间。许多数据集和工具仍按五级体系描述,所以要确认一条要求指的是哪个版本。
这里的 LOD 只关乎几何。属性(用途、高度、建成年份)可以附加在任意等级上。
BIM 中的 LOD:设计深化到什么程度
| 等级 | 构件是…… | 可以依赖它来做 |
|---|
| LOD 100 | 用符号或体量代替 | 面积、体积和造价研究 |
| LOD 200 | 通用构件,尺寸和位置为近似值 | 早期协调;一切都未最终确定 |
| LOD 300 | 特定构件,尺寸、形状和位置精确 | 协调和施工放样 |
| LOD 350 | LOD 300,外加与其他构件的接口 | 专业间协调:支架、连接、净空 |
| LOD 400 | 详细到足以加工和安装 | 加工和装配 |
| LOD 500 | 经现场核实 | 竣工记录;并非更多的几何 |
BIMForum 规范[bimforum]定义了 LOD 100 到 400,并为专业间协调增加了 350,同时有意不收录 LOD 500:它关乎现场核实,而不是更高等级的几何或信息。等级针对的是每个构件:同一个模型里,LOD 400 的钢结构旁边可以是 LOD 200 的家具。
两者如何对比
只能粗略对应,而且只限于建筑外围护结构:
| CityGML | BIM 中最接近的 | 为什么不相同 |
|---|
| LOD1 体块 | LOD 100 建筑体量 | 两者都是体量,但 LOD 100 是设计意图,而 LOD1 是对现存建筑的测量。 |
| LOD2 屋顶和墙面 | LOD 200 外围护 | CityGML LOD2 没有墙厚、构造层或洞口。 |
| LOD3 立面 | LOD 200–300 立面构件 | CityGML 描述城市对象的表面;BIM 则把每扇窗、每面墙、每块楼板都作为构件来描述。 |
更深层的区别在于单位。CityGML 给一个城市对象(一栋建筑、一座桥)定等级;BIM 给其中的每个构件定等级。正因为如此,两者之间的转换无论朝哪个方向,总会丢失一些东西。
LOIN:ISO 19650 用什么取而代之
ISO 7817-1:2024[iso7817] 在欧洲取代了 EN 17412-1,它用信息需求等级(LOIN)取代单一的数值。针对每个用途、里程碑和参与方,它规定三项内容:
- 几何信息:细节、维度、位置、外观和参数化行为。
- 字母数字信息:每个对象必须携带哪些属性,以及这些属性如何命名。
- 文档:随附的图纸、手册和证书。
其中字母数字信息这部分可以自动检查:IDS 文件规定每个类必须具备哪些属性,检查工具据此测试模型。参见 IDS 详解和 ISO 19650 IFC 交付检查清单。
城市孪生分别需要两者提供什么
巴塞罗那孪生是这种混合的一个典型例子。广场周围的建筑来自 OpenStreetMap,是拉伸而成的体块,大致相当于 LOD1,作为周边环境这就足够了。承载实时数据的资产则是深化到构件级的 IFC 模型:Bicing 站点的 21 根停车桩是各自独立的组成部分,因为实时数据源要为每一根单独着色。
所以,真正有用的要求不是单一的 LOD,而是:为了绑定你要接入的数据,哪些构件必须单独存在,带有什么标识和哪些属性。这个场景的介绍见巴塞罗那开放数据孪生,更全面的介绍见什么是城市数字孪生。
写出不会被误读的要求
- 写明等级体系:“CityGML 3.0 LOD2”或“BIMForum LOD 300”,绝不要只写“LOD 2”。
- 说明适用对象:哪些城市对象,或哪些构件类别。
- 把几何和信息分开:属性要求写进 IDS 文件,而不是塞进一个 LOD 数值。
- 像 ISO 7817-1 那样,把要求与用途和里程碑挂钩:“设计冻结时用于协调的 LOD 300”比单写“LOD 300”传达的信息更多。
BIM 与 CityGML 中的 LOD:同名的两套等级体系