使用实时技术将瑞典的第一条高铁可视化

很少有工程公司能拥有北欧公司ÅF Pöyry那样悠久的历史。这家屡获殊荣的公司创立于1895年，曾经参与了四次技术大革命：蒸汽动力、电力、核动力和数字化。

这家企业从为蒸汽锅炉执行安全检查起家，如今已发展为跨国多专业工程咨询公司，在从巴西到越南的50个国家或地区拥有16000多名雇员。它拥有多家子公司，其中之一就是ÅF Infrastructure，负责从规划道路到设计公共交通系统的各种业务。

因此当政府需要一家咨询公司来为瑞典有史以来第一条高铁奠定基础时，也难怪这家公司在候选名单中排在了首位。ÅF Infrastructure正与社区开发咨询公司Tyréns联手，为南泰利耶和特鲁萨之间的East Link铁路制定第一期的工程计划。

出于设计可视化的要求，这家公司在虚幻引擎中创建了两个实时应用程序；一个用于帮助工程师审核设计，另一个用于向公众介绍这项工程。

在同一个环境中利用BIM、CAD和GIS数据的力量

East Link将把斯德哥尔摩周边乡村地带的多个市镇与首都相连，使邻近的尼雪平融入首都的劳动力和住房市场，也使新铁路沿线的市镇居民都能到首都通勤。

这一开发项目的规模在当地是自20世纪初以来从未有过的。列车将以最高250千米的时速（每小时155英里）运行，在一个小时内将乘客从斯德哥尔摩送到线路终点的林雪平。ÅF深度参与了铁路计划的制定，包括承担环境影响评估、创建系统文档和在地图上标出设计方案。

使设计适应瑞典这部分国土的当地环境是项目成功的关键。由于这条线路将要穿过人口密集区域和农村土地，并且避开考古遗址，必须分析海量的数据来处理各种复杂的地理挑战。

团队将这些数据集导入到设计审查版应用程序中进行可视化，以便理解它们。“这个应用程序有许多技术细节，保留了BIM信息以及来自我们的CAD软件的图层，”ÅF Infrastructure的BIM/VR开发员Ludvig Lovén说。“它还包含关于考古、环境、土地利用等方面的GIS数据。它有分析数据和根据铁轨对齐的线性参考系统，用于导航和定位。”

为了实时处理所有这些信息，团队利用了虚幻引擎的能力。“数据集变得越来越大，它们的保真度也越来越高，”Lovén解释说。“你能够获得的数据密度其实是没有限制的——它只会不断增长。这是我们从一开始就选择虚幻引擎的原因之一。”

使全团队都能访问最新设计的像素流送

由于设计不断更新，保证所有工程师都能轻松访问最新的设计迭代就很重要。Lovén的团队每周都要打包内部应用程序，通过像素流送将它嵌在项目的Sharepoint页面上提供给200人的设计团队。

像素流送功能允许用户在云端的服务器上运行虚幻引擎应用程序，并将它渲染的画面和音频浏览器到桌面和移动设备上的浏览器。它使ÅF团队成员不必下载任何文件或安装任何软件就能访问最新的设计数据。这为重要员工节省了以小时计的时间，从而帮助提高了他们的ROI。“我们在高峰的时候每月使用大约1000小时的这项服务，大大减轻了我们的BIM协调员打包不同用途模型、主持审议会议等工作的负担，”Lovén说。

ÅF的可视化应用程序的外部使用版展现了这条全长160千米的铁路的完整模型，包括植被、会动的汽车、火车乃至野生动物。它将用于向公众、市议会和其他外部利益相关方说明计划中的铁路将如何影响他们以及他们当地的环境。“我们认为这可以避免误会，加快规划进程，”Lovén说。

从FME到Datasmith 

ÅF Infrastructure选择虚幻引擎作为构建其应用程序的实时技术是有多种原因的。“我们觉得这是用来制作大规模开放世界场景的最佳游戏引擎，”Lovén说。“虚幻引擎特别擅长在屏幕上显示大量植被，而世界场景合成系统能帮助流送大数据集。另一个重要因素是蓝图系统，它帮助了缺少C++编程经验的团队成员为项目作出贡献。”

蓝图可视化脚本是一种灵活强大的系统，它使没有开发背景的人也能使用通常只有程序员能用的各种概念和工具。团队使用蓝图编写项目的所有游戏逻辑，只有在编写一个主要用于文件系统管理的实用程序插件时才改用C++代码。

ÅF原本需要依靠定制的工具将团队需要的所有数据导入虚幻引擎中，这包括从点云生成的高度图，以及群落生境、现有公路、铁路、湖泊、河流等的GIS数据。“我们开始开发的时候Datasmith还没影呢，所以我们起初不得不创建我们自己的导入管道，”Lovén回忆说。“我们的办法是导入FBX格式的设计模型，以及一个数据表，其中包含映射到FBX文件的BIM数据。现在我们已经用Datasmith取代了设计模型的FBX导入。这种做法的主要优点是可以获得关于对象的BIM数据，而不必进行数据表查找。这样一来，我们就能在编辑器中轻松管理、查看和过滤物体，而且保留了来自设计软件的对象层级。”

团队导入的设计文件来自Revit和AutoCAD Civil 3D等Autodesk软件，以及OpenRail Designer、Promis.e等基于Bentley MicroStation的设计应用程序。他们使用Safe Software的数据转换平台FME将来自这些不同应用程序的文件转换为Datasmith文件格式。因为大部分数据准备工作都是FME自动完成的，所以从FBX导入管道切换到Datasmith是个简单直接的过程。

实时地形改变

团队大量使用的其他功能部件包括用于构建环境的地形系统和用于关卡流送的世界场景合成系统。演示应用程序有大约300个不同的流送关卡，可以根据需要实时切换。

在试用虚幻引擎时，团队开始意识到可以根据自身需要对其技术进行改造，节省大量的时间。一个突出的例子就是团队开发的实时改变地形的解决方案。“在项目刚开始时，每当发生设计更改，我们都要重新处理和重新导入地形，”Lovén说。“这一过程可能需要几个小时。后来我们灵机一动，想到可以在GPU上实时改变地形，也就是可以在不同设计选择之间切换并即时使地形适应设计，这个工作就轻松多了。”Lovén介绍说，他们的实时地形改变解决方案在每周的每次更新时都能为团队省去至少四个小时的繁琐工作。

ÅF还开始在虚幻引擎中开发用于其他领域的工具。“这个项目需要提交基于CAD的坐标模型，所以我们还需要更新和审查它们，”Lovén解释说。“这些模型可能包含我们没有导入到UE4的数据。我们开发了一个简单的摄像机视图插件，当用户在世界场景中移动时，它可以将CAD软件中的视图同步到UE4。这在审议会议中帮了我们很多忙，因为CAD软件导航可能是非常麻烦的。”

本视频转载自YouTube：

https://www.youtube.com/watch?v=sRk_SwN8yig&feature=emb_title

团队还设法找到了一种利用Sequencer的功能来满足其需求的新方法。作为虚幻引擎的多轨迹编辑器，Sequencer是用于实时创建和预览过场动画序列的。团队需要与一个对实时工作流程知之甚少的传媒机构合作，后者需要一种根据ÅF已创建的交互式环境制作视频的方法。为此，ÅF开发了一种自定义视频编辑工具，使该机构能够用他们收到的打包项目在运行时创建基本序列。这家传媒机构的导演可以导出关键帧制作不同剪辑，然后该团队可以将剪辑导入Sequencer中润色。这就为两家利益相关方提供了非常好的协作方式

新的实时可能性  

借助在East Link开发项目中使用实时技术的成功，ÅF Infrastructure现在已经开始将虚幻引擎用于多个新项目。其中有些项目是内部的，比如他们的试验性多用户VR道路设计工具，它能让四个用户通过网络在VR中共同设计道路。这款工具可以在Oculus Rift和HTC Vive上运行，旨在成为用于评估道路设计的不同选择的早期草图工具。

其他激动人心的项目包括一个当前为欧洲散裂中子源（ESS）开展的项目，这家客户是基于世界上功率最大的脉冲中子源建立的多学科研究机构。Here ÅF正在帮助工程师们更好地了解在该机构周边移动屏蔽容器的繁重而复杂的起重机操作，制作可以用游戏手柄操作的横移式起重机模型，用来在VR内外可视化和规划装载设备的过程。

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