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摘要：随着现代化技术不断改进创新，人们在技术功能需求方面的要求也越来越高，就以建筑设计领域来说，很多建筑设计人员已经不再满足于以往的渲染出图建筑设计方案展示方式，故而越来越趋向 UE 游戏引擎表现出的实时渲染效果及其交互功能。因此开始探索通过 UE 与 BIM、GIS 等高新技术有机融合，构成更为优质的建筑设计方案展示方式。基于此，本文首先进行 UE5 交互设计基本概念与主要原则分析简介，然后结合实际案例，深入探讨基于 BIM 与 UE5 的智慧建筑数字孪生管理平台功能优势及其具体构建与应用。

关键词：UE5、虚幻引擎、建筑、智慧建筑、数字孪生管理平台

引言

建筑设计是建筑工程建设的重要指导。为了有效满足建筑业主的建筑需求，建筑设计人员需要通过展示建筑设计方案，与建筑业主进行沟通，但传统建筑设计方案出图方式难以将空间效果等进行有效展示，UE 游戏引擎的出现，凭借自身优异的画面效果和沉浸式体验，受到了建筑设计领域的格外关注。针对基于 BIM 和 UE5 的智慧建筑数字孪生管理平台的研究，也逐渐成为建筑设计领域的重要研究课题。

一、UE5 交互设计

UE5 在建筑可视化设计领域中的交互设计具有以下三个方面的价值：

1、建筑项目可视化效果的提升 UE5 可以将建筑项目通过虚拟现实技术呈现出来，展示出更完整、更生动、更真实的建筑效果。通过 UE5 的虚拟现实技术和高精度视觉效果，用户可以像在真实世界中一样遍览建筑内外，包括细节、灯光、材质等等，这样的体验不仅可以展示建筑设计的美学风格和功能性，还能够更好地检测设计中的问题和改进空间。

2、用户体验的增强 UE5 可以提供更加沉浸式的体验，让用户感受到身临其境的效果。同时，UE5 中的多人协作功能可以让不同角色之间在同一个虚拟场景中协作设计。通过 UE5 的交互设计，用户可以在虚拟空间中自由探索并进行实时的交互体验，从而让设计者和客户之间更加直接地交流、讨论和决策。

3、提升设计效率和质量 UE5 拥有强大的实时渲染引擎，并支持动态交互，能够让设计师在设计过程中随时查看场景的实时渲染效果，并进行动态修改和调整。通过 UE5 实时渲染和动态交互的特性，设计师可以更加直观地掌握建筑设计的效果，从而加速设计流程提高设计效率。

二、UE5 交互设计原则

UE5 交互设计中遵循以下设计原则：

1、了解需求，

1）了解设计人员的需求，结合建筑设计中每个专业的需求，设计出合适的表现、展现形式。

2）了解建筑业主重点观察内容，进行重点展示。

3）了解建筑信息可视化需求，很多时候运用 UE5+BIM 技术搭建的智慧建筑数字孪生管理平台还担负着建筑施工及运维系统可视化功能，因此也应该考虑建筑信息可视化使用的具体需求。

2、易用的交互性。

用户可以自己操作，查看自己感兴趣的地方。通过平台界面可以展示项目信息、设计理念、BIM 模型属性等。用户可以通过按钮、菜单按钮等方式与可视化平台进行交互操作，最大限度地激发用户的热情，让用户成为设计的一部分，并主动推广设计作品。

总之，UE 技术在当前已经得到了广泛应用，将其应用于智慧建筑数字孪生管理平台时一定遵循以上原则，必须在设计中时刻关注设计的实际需求，要积极提升设计成品的交互效果，同时通过声光协调、画面渲染等方式提升平台的展现力，优化设计成品的使用体验。

三、基于 UE5 的智慧建筑数字孪生管理平台应用

（一）基于 BIM 和 UE5 的智慧建筑数字孪生管理平台

1、平台应用需求分析

基于 UE5（虚幻引擎 5）和 BIM（建筑信息模型），智慧建筑数字孪生管理平台可以为建筑师、设计师、开发商和投资者等提供一个高度交互式的建筑模拟环境。

首先基于 UE5 为设计师和用户构建场景真实、效果逼真的交互式可视化场景，展示建筑设计上的各种细节。在该平台上，可以通过建模软件如 Revit 或 Navisworks 等创建和导入 BIM 模型，保留完整的 BIM 信息。借助 UE5 优秀的实时渲染能力来进行渲染，使用 UE5 的 Nanite 和 Lumen 系统实现高度逼真的建筑可视化效果，并实现美观的前端界面和丰富的交互功能。

可视化交互平台需要分析建筑、结构、机电等专业的可视化需求和需要的表现形式。使用 UE5 展示出各设计专业的特点和设计方案出亮点内容。也要分析用户的关注点，让用户使用平台可以了解感兴趣和重点关注的地方。

2、基于 BIM 和 UE5 的智慧建筑数字孪生管理平台应用优势

将 UE5 应用于智慧建筑数字孪生管理平台对其他软件，具有以下优势：

1）兼容性高。支持多种建模软件的导入，包括 Revit、Sketch Up、Navisworks、Rhino、3Ds Max 等软件，支持 FBX、OBJ 等通用模型格式的导入。

2）可导出完整的 BIM 信息。通过 Datasmith 插件将 BIM 模型导入 UE5，保留所有 BIM 属性，并且可以在 UE5 中进行应用。

3）高质量实时渲染。UE5 实时渲染引擎，与行业常用 Twinmotion 引擎相当。导入模型后，调整材质和光照可实现高保真渲染。

4）可视化编程。UE5 采用蓝图可视化编程，降低开发难度。设计人员在没有编程基础的情况下，简单培训学习后就可掌握平台的基础功能。

5）代码开源。UE5 代码完全开源，支持用户二次开发。使用 C++、Python 等语言自定义开发需要的功能。

6）丰富资源库。UE5 内置 Quixel 资源库，包含大量真实扫描的物理材质。虚幻商城包含丰富的插件和资源包，满足各专业的需求。

7）UE5 支持 VR/AR，借助 VR 设备进一步提高可视化效果。

3. 基于 BIM 和 UE5 的智慧建筑数字孪生管理平台系统应用方案

1）使用 Datasmith 插件将设计软件的建立的 BIM 模型一键导出，使用 Datasmith 插件可以保留 BIM 模型信息，并导出模型材质。

2）对导入的模型进行调整和美化，使用 UE 的强大材质系统创建真实的物理材质，实现更加逼真的视觉效果。

3）使用 UE5 的地形模式、植物模式、粒子系统等，构建建筑外景和模拟真实天气环境。

4）使用 UE5 的 UMG 系统，设计易操作、美观的前端界面。

5）根据需求使用可视化蓝图实现交互功能，并且前端界面配合实现场景漫游、楼层分层、模型爆炸、建筑剖切等交互效果，满足建筑、结构机电等各专业设计人员的展示要求和用户重点关注的要点。

6）将 UE5 创建完成的平台进行打包交付给用户使用。UE5 支持在 Windows、Linux、Android、iOS 等上部署项目。也可以使用像素流的方式将实时渲染画面无损发布到网页端。

（二）应用实例

以单栋建筑为例实现智慧建筑数字孪生管理平台。建筑中包含专业多，涉及到建筑、结构、机电等多个专业。设计人员在 BIM 协同平台上完成设计工作，各专业 BIM 模型在 Revit 里进行总装。使用 UE5 引擎可以直接使用 Datasmith 插件导出模型，不需要再进行重新建模。并且导出的模型包含 BIM 数据，可在引擎中使用蓝图调用展示模型 BIM 属性。将各专业模型分专业导出以便进行单独控制。对导入的模型重新赋予材质，并调整光照灯光美化场景，配合 UMG 界面系统和蓝图可视化脚本，实现交互功能完成可视化平台的搭建。

总之，随着社会发展和时代进步，建筑设计领域也在与时俱进的进行改进与创新，传统建筑设计方案出图展示方式与展示效果已经达不到建筑设计人员的期望，UE 游戏引擎的出现，为建筑设计变革提供了良好机遇，相关设计人员应加强 UE5 交互设计及其设计原则的认识与了解，并根据具体时间，深入探索基于 BIM 和 UE5 的智慧建筑数字孪生管理平台的应用需求及应用优势，借此进一步提升建筑社会水平。