CN105912655A - 基于WebGL的三维模型显示方法及相应的Web-BIM工程信息集成管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于WebGL的三维模型显示方法及相应的Web‑BIM工程信息集成管理系统。该三维模型显示方法包括：将BIM工程项目的IFC模型文件转换为OBJ模型文件，利用JavaScript程序，通过OBJ‑JavaScript交互，根据第一步所得OBJ模型文件，在支持WebGL的浏览器页面中显示BIM工程项目的三维模型。该管理系统包括系统数据库，以及分别与系统数据库通信连接的数据交互模块、GIS集成模块、信息查询模块、用户管理模块以及管理决策支持模块。本发明利用WebGL技术实现了BIM模型的Web‑3D浏览。

Description

基于WebGL的三维模型显示方法及相应的Web-BIM工程信息集成管理系统

技术领域

本发明涉及一种基于WebGL的三维模型显示方法，以及采用该方法的Web-BIM工程信息集成管理系统，属于建筑业信息技术领域。

背景技术

随着建设工程大量出现、工程建设规模和项目复杂程度日益增加，目前已出现了大量新的大型塔型建筑/施工机具和施工方案。面对无现成案例参考的挑战，承建单位以往在经验指导下施工的工作方法，已逐渐无法适应行业内施工企业向管理型施工企业转型的趋势。而BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）技术的诸多特性，使其应用能够满足施工企业转型升级的要求。住建部编制的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中明确提出，要推进BIM协同工作等技术应用，普及可视化、参数化、三维模型设计，以提高设计水平，降低工程投资，实现从设计、采购、建造、投产到运行的全过程集成运用。

信息技术已经为制造业、电子业等行业带来了革新性的变化，而建筑业信息化程度仍处于较低的水平。随着信息化理念的发展，建设项目的设计和施工领域正通过BIM技术进行创新和转型。BIM不同于单一的三维模型、简单的软件操作以及以往的效果图演示，而是一种过程和方法论。BIM是将全员参与、全过程控制和持续改进等先进管理理念从抽象概念落实到具体生产的有力抓手；是施工企业由以经验指导施工向精细化管理、精益化施工过渡的有效辅助手段。面对大量复杂的、首次出现的新项目，在无成功案例可参考借鉴的情况下，BIM的完整性、真实性、唯一性、连续性和可虚拟仿真等特点，能够让项目各参与方提前体验项目建造过程中以及项目建成后的各个重要环节，提前发现问题和隐患，以减少可避免的风险和损失，提高项目管理人员对质量、造价、安全和进度的控制力。同时，BIM也是企业知识管理、技术创新的重要手段和可持续发展的动力。因此，BIM的发展已经为各个行业，特别是工程建设领域带来福音。

但是，BIM在建筑工程行业的应用还停留在某些特定的阶段，无法真正实现面向建筑工程全寿命周期的应用，并且各个阶段之间缺乏有效的联系。

BIM类建模软件种类很多，并且存在着多种数据格式，各个软件系统之间的数据交互存在着很大的障碍，导致项目各参与方之间的信息交流和共享闭塞，形成了“信息孤岛”现象，无法对项目相关数据信息进行有效的集成管理。

已有的一些基于BIM技术的工程集成管理系统都是基于C/S架构的，无法实现项目管理信息的异域同步交互，对客户端的软件系统要求很高，并且有着很高的维护成本。与此同时，传统的集成管理系统也无法实现统一的数据格式交互以及数据可视化。

经检索发现，申请号201410222073.5申请公布号CN105095323A的中国发明专利申请，提出了“一种基于BIM和WebGL的物联网三维建筑物网页展示和控制系统”，但是其中仅仅简单提及了BIM和WebGL的结合，并没有介绍具体的结合方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提出一种基于WebGL的三维模型显示方法，能实现BIM模型的Web-3D浏览。同时，还提出基于该方法的Web-BIM工程信息集成管理系统及方法。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

一种基于WebGL的三维模型显示方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、将BIM工程项目的IFC模型文件转换为OBJ模型文件：

S1.对IFC模型文件进行数据结构分析；

S2.提取IFC模型文件中的几何信息，并获取局部坐标体系下的顶点坐标信息；将该顶点坐标信息转换为世界坐标体系下的模型顶点数据，形成顶点信息数组；

S3.提取IFC模型文件中的法线数据信息，形成法线信息数组；

S4.提取IFC模型文件中的纹理数据信息，形成纹理信息数组；

S5.提取IFC模型文件中的材质信息，形成材质渲染数组；

S6.以顶点信息数组、法线信息数组、纹理信息数组形成模型构件三角面片索引；将模型构件三角面片索引与材质渲染数组组成OBJ模型文件；

第二步、利用JavaScript程序，通过OBJ-JavaScript交互，根据第一步所得OBJ模型文件，在支持WebGL的浏览器页面中显示BIM工程项目的三维模型：

T1.渲染前准备：在浏览器页面中新建空的缓冲区对象；初始化着色器；添加模型交互操作函数；

T2.初始化对象：通过定义OBJ文件的构造函数来新建空的属性数组，用以保存解析所得数据；所述属性数组包括顶点属性数组、法线属性数组、纹理属性数组、材质渲染属性数组；将OBJ模型文件分割成若干部分；

T3.解析数据：在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有顶点信息数组，从中提取模型顶点数据并存储于T2所得的顶点属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有法线信息数组，从中提取法线数据信息并存储于T2所得的法线属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有纹理信息数组，从中提取纹理数据信息并存储于T2所得的纹理属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有材质渲染数组，从中提取材质信息并存储于T2所得的材质渲染属性数组；

T4、绘制：将各属性数组的数据写入缓冲区对象，用以供着色器拾取；调用浏览器内置的着色器，根据缓冲区对象中各属性数组绘制三角片元，进而组成表面模型，此即BIM工程项目的三维模型；

结束步、BIM工程项目的网页三维显示完成，整个方法结束。

优选地，第一步基于IFCOpenShell；

第一步的S2、S3、S4、S5中，提取的过程分别为：逐层提取IFCELEMENT中存储的信息，并循环查询IFC模型文件；

第二步的T2中，分割OBJ模型文件时，调用split（）方法，采用换行符命令分割字符串，并将分割所得字符串保存于lines数组中；分割所得字符串各占一行；

第二步的T3中，在各查找过程中分别对各lines数组逐一使用sp.getword（）方法获取信息，然后以command命令检测信息类型；

第二步的T4中，在调用着色器之前，创建XMLHttpRequest对象，用以向服务器或本地代理服务器发起Http请求以获取模型文件；调用着色器时，利用内嵌在JavaScript中的GLSL ES命令流调用着色器；

第二步中，所述着色器包括顶点和片元着色器。

优选地，第一步的S3中，法线数据信息为法线浮点数值；第一步的S4中，纹理数据信息为纹理浮点数值。

上述基于WebGL的三维模型显示方法，通过对IFC模型文件进行解析并转换为OBJ模型文件，再通过OBJ-JavaScript，调用着色器，最终在浏览器页面中显示BIM工程项目的三维模型，实现BIM模型的Web-3D浏览。

本发明还提出：

一种Web-BIM工程信息集成管理系统，其特征是，包括系统数据库，以及分别与系统数据库通信连接的数据交互模块、GIS集成模块、信息查询模块、用户管理模块以及管理决策支持模块；

所述数据交互模块用以将BIM工程项目数据转换为IFC格式数据、并存入系统数据库；

所述GIS集成模块用以从系统数据库中读取BIM工程项目的GIS信息、并将其集成于预设电子地图中；

所述信息查询模块用以从系统数据库中获取相应数据，并将GIS集成模块所得集成结果显示于网页，采用前文所述基于WebGL的三维模型显示方法将BIM工程项目的三维模型显示于网页，以及在网页中向用户提供文本化数据的浏览查询以及项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

所述用户管理模块用以与系统数据库进行交互，供系统管理员赋予不同用户不同级别的使用权限，供有权限的用户管理维护系统数据库；

所述管理决策支持模块，用以向BIM工程项目的管理者和决策者提供可视化和指标化的量化数据。

优选地，所述数据交互模块包括：

数据解析子模块，用以将BIM工程项目数据解析处理为IFC格式数据，

数据存储子模块，用以将所得IFC格式数据以关系映射的形式与系统数据库相关联；

所述GIS集成模块包括：

工程项目的选址坐标查询子模块，用以在预设电子地图上提供BIM工程项目的世界地理坐标显示和查询；

三维模型地图集成表现子模块，用以将BIM工程项目的三维模型集成至预设电子地图上进行显示；

周边环境查询子模块，用以供用户查询BIM工程项目的周边环境信息，该周边环境信息包括地理信息、交通信息；

所述信息查询模块包括：

Web可视化子模块，用以将GIS集成模块所得集成结果显示于网页，供用户浏览查看；

三维浏览子模块，用以通过前文所述基于WebGL的三维模型显示方法，在网页中显示BIM工程项目的三维模型，并供用户在该三维模型上进行交互操作；

文本化数据浏览子模块，用以提供文本化数据的浏览查询，所述文本化数据包括Excel格式文件、PDF格式文件；

漫游模拟子模块，用以向用户提供BIM工程项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

所述用户管理模块包括：

用户权限管理子模块，用以对系统使用用户进行管理，并对不同的使用用户赋予不同的使用权限；

数据库管理子模块，用以供有权限的用户对系统数据库进行管理维护操作，所述管理维护操作包括BIM工程项目模型类别和名称的修改；

所述管理决策支持模块包括：

可视化决策子模块，用以可视化展示BIM工程项目的三维模型、进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

指标化决策子模块，用以提供基于BIM工程项目数据信息建立的指标体系，所述指标体系包括成本、进度分析表。

本发明还提出：

一种Web-BIM工程信息集成管理方法，其特征是，包括以下步骤：

数据交互步骤，用以将BIM工程项目数据转换为IFC格式数据、并存入系统数据库；

GIS集成步骤，用以从系统数据库中读取BIM工程项目的GIS信息、并将其集成于预设电子地图中；

信息查询步骤，用以从系统数据库中获取相应数据，并将GIS集成步骤所得集成结果显示于网页，采用前文所述基于WebGL的三维模型显示方法将BIM工程项目的三维模型显示于网页，以及在网页中向用户提供文本化数据的浏览查询以及项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

用户管理步骤，用以与系统数据库进行交互，供系统管理员赋予不同用户不同级别的使用权限，供有权限的用户管理维护系统数据库；

管理决策支持步骤，用以向BIM工程项目的管理者和决策者提供可视化和指标化的量化数据。

优选地，所述数据交互步骤包括：

数据解析子步骤，用以将BIM工程项目数据解析处理为IFC格式数据，

数据存储子步骤，用以将所得IFC格式数据以关系映射的形式与系统数据库相关联；

所述GIS集成步骤包括：

工程项目的选址坐标查询子步骤，用以在预设电子地图上提供BIM工程项目的世界地理坐标显示和查询；

三维模型地图集成表现子步骤，用以将BIM工程项目的三维模型集成至预设电子地图上进行显示；

周边环境查询子步骤，用以供用户查询BIM工程项目的周边环境信息，该周边环境信息包括地理信息、交通信息；

所述信息查询步骤包括：

Web可视化子步骤，用以将GIS集成步骤所得集成结果显示于网页，供用户浏览查看；

三维浏览子步骤，用以通过前文所述基于WebGL的三维模型显示方法，在网页中显示BIM工程项目的三维模型，并供用户在该三维模型上进行交互操作；

文本化数据浏览子步骤，用以提供文本化数据的浏览查询，所述文本化数据包括Excel格式文件、PDF格式文件；

漫游模拟子步骤，用以向用户提供BIM工程项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

所述用户管理步骤包括：

用户权限管理子步骤，用以对系统使用用户进行管理，并对不同的使用用户赋予不同的使用权限；

数据库管理子步骤，用以供有权限的用户对系统数据库进行管理维护操作，所述管理维护操作包括BIM工程项目模型类别和名称的修改；

所述管理决策支持步骤包括：

可视化决策子步骤，用以可视化展示BIM工程项目的三维模型、进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

指标化决策子步骤，用以提供基于BIM工程项目数据信息建立的指标体系，所述指标体系包括成本、进度分析表。

优选地，所述GIS集成步骤包括以下步骤：

U1.数据交互步骤所得IFC格式数据为IFC模型文件；从该IFC模型文件中提取其局部坐标体系下的模型坐标数据；

U2.将模型坐标数据转换为世界坐标体系下的三维直角坐标值，并据此将BIM工程项目的三维模型整合入电子地图；

U3.利用Web开发工具，将若干功能链接集成于模型后，与电子地图进行整合，完成系统发布。

更优选地，在U2中，坐标数据转换的具体过程如下：

U21.分别获取局部坐标体系和世界坐标体系下的大地纬度、大地经度、大地高、高程和高程异常值，并据此计算得出局部坐标体系和世界坐标体系的半长轴转换函数和扁率转换函数；所述半长轴转换函数含有局部坐标体系椭球基准半长轴与世界坐标体系椭球基准半长轴的差，所述扁率转换函数含有局部坐标体系椭球基准扁率倒数与世界坐标体系椭球基准扁率倒数的差；

U22.根据模型坐标数据，按半长轴转换函数和扁率转换函数计算出世界坐标体系下的三维直角坐标值。

更优选地，在U3中，集成功能链接的具体过程如下：

先将各功能模块按设计内容进行分类，再以HTML标签列表形式进行整合，最后以功能链接的形式结合Web开发工具集成于三维模型。

上述Web-BIM工程信息集成管理系统及方法，采用B/S架构，可实现数据信息的异地异时交互，能大大降低客户端的系统要求和维护成本；通过引入Web网页技术和信息交互技术，并将其与BIM建模技术相结合，为工程项目信息管理提供了新的技术手段，这可使项目信息得到有效地共享和交互；利用数据可视化量化管理指标，为项目管理者和决策者提供更为直观的支撑和依据。

附图说明

图1为本发明实施例1的主体流程示意图。

图2为图1实施例中OBJ-JavaScript交互流程示意图。

图3为图1实施例中OBJ文件解析流程示意图。

图4为图1实施例中绘制三维模型的基本实施过程示意图。

图5为本发明实施例2的框架示意图。

图6为本发明实施例3在网页中的显示效果示意图。

图7为图6实施例中GIS集成步骤的具体实施示例。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例1

如图1所示，本实施例的基于WebGL的三维模型显示方法，包括：

第一步、基于IFCOpenShell，将BIM工程项目的IFC模型文件转换为OBJ模型文件：

S1.对IFC模型文件进行数据结构分析；

S2.提取IFC模型文件中的几何信息，并获取局部坐标体系下的顶点坐标信息；将该顶点坐标信息转换为世界坐标体系下的模型顶点数据，形成顶点信息数组；

S3.提取IFC模型文件中的法线数据信息，形成法线信息数组；

S4.提取IFC模型文件中的纹理数据信息，形成纹理信息数组；

S5.提取IFC模型文件中的材质信息，形成材质渲染数组；

S6.以顶点信息数组、法线信息数组、纹理信息数组形成模型构件三角面片索引；将模型构件三角面片索引与材质渲染数组组成OBJ模型文件。

在S2、S3、S4、S5中，提取的过程分别为：逐层提取IFCELEMENT中存储的信息，并循环查询IFC模型文件；在S3中，法线数据信息为法线浮点数值；在S4中，纹理数据信息为纹理浮点数值。

第二步、利用JavaScript程序，通过OBJ-JavaScript交互，根据第一步所得OBJ模型文件，在支持WebGL的浏览器页面中显示BIM工程项目的三维模型，如图2所示：

T1.渲染前准备：在浏览器页面中新建空的缓冲区对象；初始化着色器，着色器包括顶点和片元着色器；添加模型交互操作函数；

T2.初始化对象：通过定义OBJ文件的构造函数来新建空的属性数组，用以保存解析所得数据；所述属性数组包括顶点属性数组、法线属性数组、纹理属性数组、材质渲染属性数组；将OBJ模型文件分割成若干部分；

其中，分割OBJ模型文件时，调用split（）方法，采用换行符命令分割字符串，并将分割所得字符串保存于lines数组中；分割所得字符串各占一行。

T3.解析数据：在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有顶点信息数组，从中提取模型顶点数据并存储于T2所得的顶点属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有法线信息数组，从中提取法线数据信息并存储于T2所得的法线属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有纹理信息数组，从中提取纹理数据信息并存储于T2所得的纹理属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有材质渲染数组，从中提取材质信息并存储于T2所得的材质渲染属性数组；

其中，在各查找过程中分别对各lines数组逐一使用sp.getword（）方法获取信息，然后以command命令检测信息类型。

例如，若command命令检测到v，说明该lines数组是顶点信息数组，随后从中解析出3个坐标值（x，y，z），并保存在T2所得的顶点属性数组。

图3示出了本实施例第二步的T2和T3过程。

T4、绘制：将各属性数组的数据写入缓冲区对象，用以供着色器拾取；调用浏览器内置的着色器，根据缓冲区对象中各属性数组绘制三角片元，进而组成表面模型，此即BIM工程项目的三维模型；

其中，在调用着色器之前，创建XMLHttpRequest对象，用以向服务器或本地代理服务器发起Http请求以获取模型文件；调用着色器时，利用内嵌在JavaScript中的GLSL ES命令流调用着色器。

如图4所示，利用WebGL进行模型三维显示（即第二步T4）的基本实施过程为：运行JavaScript程序，调用WebGL的相关方法，运行顶点着色器和片元着色器在颜色缓冲区内进行绘制，最后在浏览器上自动显示三维模型。

结束步、BIM工程项目的网页三维显示完成，整个方法结束。

实施例2

如图5所示，本实施例的Web-BIM工程信息集成管理系统，包括系统数据库，以及分别与系统数据库通信连接的数据交互模块、GIS集成模块、信息查询模块、以及用户管理模块；

数据交互模块用以将BIM工程项目数据转换为IFC格式数据、并存入系统数据库；

GIS集成模块用以从系统数据库中读取BIM工程项目的GIS信息、并将其集成于预设电子地图中；

信息查询模块用以从系统数据库中获取相应数据，并将GIS集成模块所得集成结果显示于网页，采用实施例1基于WebGL的三维模型显示方法将BIM工程项目的三维模型显示于网页，以及在网页中向用户提供文本化数据的浏览查询以及项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

用户管理模块用以与系统数据库进行交互，供系统管理员赋予不同用户不同级别的使用权限，供有权限的用户管理维护系统数据库；

管理决策支持模块，用以向BIM工程项目的管理者和决策者提供可视化和指标化的量化数据。

具体而言，数据交互模块包括：

数据解析子模块，用以将BIM工程项目数据解析处理为IFC格式数据，

数据存储子模块，用以将所得IFC格式数据以关系映射的形式与系统数据库相关联。

利用数据交互模块，将结构化数据和非结构化数据分别解析转换，为后续的数据集成管理提供了基础。

GIS集成模块包括：

工程项目的选址坐标查询子模块，用以在预设电子地图上提供BIM工程项目的世界地理坐标显示和查询；

三维模型地图集成表现子模块，用以将BIM工程项目的三维模型集成至预设电子地图上进行显示；

周边环境查询子模块，用以供用户查询BIM工程项目的周边环境信息，该周边环境信息包括地理信息、交通信息。

通过GIS集成模块，不仅将项目的GIS信息集成到系统中，还为后续的用户交互操作界面、用户进行相应的查询、决策支持功能提供基础。

信息查询模块包括：

Web可视化子模块，用以将GIS集成模块所得集成结果显示于网页，供用户浏览查看；

三维浏览子模块，用以通过实施例1基于WebGL的三维模型显示方法，在网页中显示BIM工程项目的三维模型，并供用户在该三维模型上进行交互操作；

文本化数据浏览子模块，用以提供文本化数据的浏览查询，文本化数据包括Excel格式文件、PDF格式文件；

漫游模拟子模块，用以向用户提供BIM工程项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示。

通过信息查询模块，用户可以高效地查询到项目的相关数据信息，实现异域同步数据交互，能够及时地获取项目动态信息，对做出合理的项目管理决策提供了很强大的辅助作用。

用户管理模块包括：

用户权限管理子模块，用以对系统使用用户进行管理，并对不同的使用用户赋予不同的使用权限；

数据库管理子模块，用以供有权限的用户对系统数据库进行管理维护操作，管理维护操作包括BIM工程项目模型类别和名称的修改。

通过用户管理模块，系统管理者可以赋予不同用户不同的使用权限，并且可以对数据库进行管理和维护，提高了系统的工作效率，更好地保证了系统的正常运行和结构的安全。

管理决策支持模块包括：

可视化决策子模块，用以可视化展示BIM工程项目的三维模型、进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

指标化决策子模块，用以提供基于BIM工程项目数据信息建立的指标体系，指标体系包括成本、进度分析表。

通过管理决策支持模块，决策者可以获取可视化的3D动态模拟支持，可以更加直观地发现问题；与此同时，还可以获取量化的指标，根据系统的指标评价体系，自动地做出量化的判断，协助决策者做出最合理的管理决策。

本实施例的集成管理系统，通过利用Web技术进行开发，并综合应用BIM技术、计算机辅助工程技术、数据库技术及计算机软件集成技术，引入建筑业国际信息标准IFC（Industry Foundation Classes），能够实现基于Web-BIM的工程信息集成管理。

实施例3

本实施例的Web-BIM工程信息集成管理方法，包括：

数据交互步骤，用以将BIM工程项目数据转换为IFC格式数据、并存入系统数据库；

GIS集成步骤，用以从系统数据库中读取BIM工程项目的GIS信息、并将其集成于预设电子地图中；

信息查询步骤，用以从系统数据库中获取相应数据，并将GIS集成步骤所得集成结果显示于网页，采用实施例1基于WebGL的三维模型显示方法将BIM工程项目的三维模型显示于网页，以及在网页中向用户提供文本化数据的浏览查询以及项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

用户管理步骤，用以与系统数据库进行交互，供系统管理员赋予不同用户不同级别的使用权限，供有权限的用户管理维护系统数据库；

管理决策支持步骤，用以向BIM工程项目的管理者和决策者提供可视化和指标化的量化数据。

图6为本实施例方法在网页中的显示效果示意图。

具体而言，数据交互步骤包括：

数据解析子步骤，用以将BIM工程项目数据解析处理为IFC格式数据，

数据存储子步骤，用以将所得IFC格式数据以关系映射的形式与系统数据库相关联；

GIS集成步骤包括：

工程项目的选址坐标查询子步骤，用以在预设电子地图上提供BIM工程项目的世界地理坐标显示和查询；

三维模型地图集成表现子步骤，用以将BIM工程项目的三维模型集成至预设电子地图上进行显示；

周边环境查询子步骤，用以供用户查询BIM工程项目的周边环境信息，该周边环境信息包括地理信息、交通信息；

信息查询步骤包括：

Web可视化子步骤，用以将GIS集成步骤所得集成结果显示于网页，供用户浏览查看；

三维浏览子步骤，用以通过网页插件在网页中显示BIM工程项目的三维模型，并供用户在该三维模型上进行交互操作；

文本化数据浏览子步骤，用以提供文本化数据的浏览查询，文本化数据包括Excel格式文件、PDF格式文件；

漫游模拟子步骤，用以向用户提供BIM工程项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

用户管理步骤包括：

用户权限管理子步骤，用以对系统使用用户进行管理，并对不同的使用用户赋予不同的使用权限；

数据库管理子步骤，用以供有权限的用户对系统数据库进行管理维护操作，管理维护操作包括BIM工程项目模型类别和名称的修改。

此外，本实施例方法还包括管理决策支持步骤，用以向BIM工程项目的管理者和决策者提供可视化和指标化的量化数据；

管理决策支持步骤包括：

可视化决策子步骤，用以可视化展示BIM工程项目的三维模型、进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

指标化决策子步骤，用以提供基于BIM工程项目数据信息建立的指标体系，指标体系包括成本、进度分析表。

本实施例为与实施例2相对应的方法，且包含了实施例1的三维模型显示方法，能够实现基于Web-BIM的工程信息集成管理。

此外，本实施例的GIS集成步骤包括以下步骤：

U1.数据交互步骤所得IFC格式数据为IFC模型文件；从该IFC模型文件中提取其局部坐标体系下的模型坐标数据；

U2.将模型坐标数据转换为世界坐标体系下的三维直角坐标值，并据此将BIM工程项目的三维模型整合入电子地图；

其中，坐标数据转换的具体过程如下：

U21.分别获取局部坐标体系和世界坐标体系下的大地纬度、大地经度、大地高、高程和高程异常值，并据此计算得出局部坐标体系和世界坐标体系的半长轴转换函数和扁率转换函数；所述半长轴转换函数含有局部坐标体系椭球基准半长轴与世界坐标体系椭球基准半长轴的差，所述扁率转换函数含有局部坐标体系椭球基准扁率倒数与世界坐标体系椭球基准扁率倒数的差；

U22.根据模型坐标数据，按半长轴转换函数和扁率转换函数计算出世界坐标体系下的三维直角坐标值。

U3.利用Web开发工具，将若干功能链接集成于模型后，与电子地图进行整合，完成系统发布；

其中，集成功能链接的具体过程如下：

先将各功能模块按设计内容进行分类，再以HTML标签列表形式进行整合，最后以功能链接的形式结合Web开发工具集成于三维模型。

这样即以互联网为环境，设计出可以交互操作的Web页面，通过这个Web页面，用户可以根据的自己的需求来向Web服务器提交相关的GIS数据请求，数据请求中会包括对地图数据的查询和其他一些操作。该交互Web页面是一个全交互页面，电子地图中的三维模型不仅是模型情况的体现，更是集成其他使用功能的一个操作载体，使用者可以通过鼠标点击电子地图中的模型实现功能的转移实现。

本实施例GIS集成步骤的具体实施示例如图7所示：

（1）服务器端的Web GIS地图服务器开发

使用MapX5.0作为基础的GIS组件开发WebGIS地图引擎，加上TCP/IP协议组件，具体代码清单如下：

初始化地图服务器

Private Sub Form_Load()

Dim MapPath as string

‘设置缓冲路径’

MapPath = ‘D:\test\WebGIS\Temp\’

If Winsock (0).State = sckClosed Then

Winsock(0).LocalPort = 8080

Winsock(0).Listen

‘客户端请求侦听’

End If

Map.ExportMap MapPath + ‘1.jpg’ , miFormatJPEG

End Sub

完成服务器的初始化进程，接着接受客户端的操作指令，进行数据处理，即请求处理过程。

部分代码实例如下：

Private Sub Winsock_DataArrival (Index As Integer, ByVal bytesToal As long)

Dim Data As String

Dim MapName As String

MapName = Replace(Now, ‘-‘,’0’)

MapName = Replace(MapName, ‘:‘, ’0’)

MapName = Replace(MapName, ‘:‘, ’’)

MapName = MapName + ‘.jpg‘

Winsock(Index).GetData Data

Select Case GetCMD(Data)

Case ‘ZoomIn’

Me.Map.ZoomTo 800, Map.CenterX, Map.CenterY

Me.Map.ExportMap MapPath + MapName, miFormatJPEG

Winsock(Index).SenData ‘temp/’ + MapName

Case Else

End Select

End Sub

上述代码展示的是：客户端发出请求指令，请求地图并进行放大操作，服务器端分析请求指令后，使地图组件执行放大操作，并将缓存地址发给客户端，客户端根据地址调取地图，这就完成了一次响应周期。

（2）服务器端的GIS代理服务器和Web服务器开发

GIS代理服务器和Web服务器是介于客户端和WEB GIS地图服务器之间的桥梁，一方面将客户端的地图操作请求传递给WEB GIS地图服务器进行处理，另一方面将服务器处理的结果传递给客户端，即充当代理的角色。

（3）客户端开发

客户端开发的作用是设计Web GIS界面和向服务器发送请求，具体是使用Ajax.NET控件，用JavaScript作为支撑；使用MapProxy.aspx作为请求代理，使用Index.aspx作为客户端页面，在该页面中添加HTML控件和HTML Button控件实现地图显示和交互操作。

部分代码示例如下：

<HTML>

<HEAD>

<title>示例</title>

<meta content=’Microsoft Visual Studio .NET 7.1’ name=’GENERATOR’>

<meta content=’C# name=’CODE_LANGUAGE’>

<meta content=’Javaseript’ name=’vs_defaultClientScript’>

<meta content=’http://sehemas.mierosoft.com/intellisense/ie9’ name=’vs_targetSehema’>

<script language=’javascript’ type=’text/javascript’>

Var xmlHttP:

Function createXMLHttpRequest () {

if (window.ACtiveXObject) {

xmlHttp=new ActiveXObject (‘Microsoft.XMLHTTP’);

}

Else if (window.XMLHttpRequest) {

xmlHttp=new XMLHttpRequest ();

}

}

Function startRequest () {

createXMLHttpRequest ();

xmlHttP.onreadystatechange=handleStatechange;

xmlHttp.open (‘GET’,’MapProxy.aspx? CMD=Zoomln’, true);

xmlHttp.send (null);

}

function handleStatechange () {

if (xmlHttp.readyState==4) {

if (xmlHttp.Status==200) {

document.getElementById (‘map’).src=

xmlHttP.responseText;

}

}

}

</scriPt>

</HEAD>

</HTML>

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1. 一种基于WebGL的三维模型显示方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步、将BIM工程项目的IFC模型文件转换为OBJ模型文件：

S1.对IFC模型文件进行数据结构分析；

S2.提取IFC模型文件中的几何信息，并获取局部坐标体系下的顶点坐标信息；将该顶点坐标信息转换为世界坐标体系下的模型顶点数据，形成顶点信息数组；

S3.提取IFC模型文件中的法线数据信息，形成法线信息数组；

S4.提取IFC模型文件中的纹理数据信息，形成纹理信息数组；

S5.提取IFC模型文件中的材质信息，形成材质渲染数组；

S6.以顶点信息数组、法线信息数组、纹理信息数组形成模型构件三角面片索引；将模型构件三角面片索引与材质渲染数组组成OBJ模型文件；

第二步、利用JavaScript程序，通过OBJ-JavaScript交互，根据第一步所得OBJ模型文件，在支持WebGL的浏览器页面中显示BIM工程项目的三维模型：

T1.渲染前准备：在浏览器页面中新建空的缓冲区对象；初始化着色器；添加模型交互操作函数；

T2.初始化对象：通过定义OBJ文件的构造函数来新建空的属性数组，用以保存解析所得数据；所述属性数组包括顶点属性数组、法线属性数组、纹理属性数组、材质渲染属性数组；将OBJ模型文件分割成若干部分；

T3.解析数据：在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有顶点信息数组，从中提取模型顶点数据并存储于T2所得的顶点属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有法线信息数组，从中提取法线数据信息并存储于T2所得的法线属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有纹理信息数组，从中提取纹理数据信息并存储于T2所得的纹理属性数组；

在分割后各部分OBJ模型文件中查找所有材质渲染数组，从中提取材质信息并存储于T2所得的材质渲染属性数组；

T4、绘制：将各属性数组的数据写入缓冲区对象，用以供着色器拾取；调用浏览器内置的着色器，根据缓冲区对象中各属性数组绘制三角片元，进而组成表面模型，此即BIM工程项目的三维模型；

结束步、BIM工程项目的网页三维显示完成，整个方法结束。

2. 根据权利要求1所述基于WebGL的三维模型显示方法，其特征是，第一步基于IFCOpenShell；

第一步的S2、S3、S4、S5中，提取的过程分别为：逐层提取IFCELEMENT中存储的信息，并循环查询IFC模型文件；

第二步的T2中，分割OBJ模型文件时，调用split（）方法，采用换行符命令分割字符串，并将分割所得字符串保存于lines数组中；分割所得字符串各占一行；

第二步的T3中，在各查找过程中分别对各lines数组逐一使用sp.getword（）方法获取信息，然后以command命令检测信息类型；

第二步的T4中，在调用着色器之前，创建XMLHttpRequest对象，用以向服务器或本地代理服务器发起Http请求以获取模型文件；调用着色器时，利用内嵌在JavaScript中的GLSL ES命令流调用着色器；

第二步中，所述着色器包括顶点和片元着色器。

3. 根据权利要求1所述基于WebGL的三维模型显示方法，其特征是，第一步的S3中，法线数据信息为法线浮点数值；第一步的S4中，纹理数据信息为纹理浮点数值。

4. 一种Web-BIM工程信息集成管理系统，其特征是，包括系统数据库，以及分别与系统数据库通信连接的数据交互模块、GIS集成模块、信息查询模块、用户管理模块以及管理决策支持模块；

所述数据交互模块用以将BIM工程项目数据转换为IFC格式数据、并存入系统数据库；

所述GIS集成模块用以从系统数据库中读取BIM工程项目的GIS信息、并将其集成于预设电子地图中；

所述信息查询模块用以从系统数据库中获取相应数据，并将GIS集成模块所得集成结果显示于网页，采用权利要求1或2或3所述基于WebGL的三维模型显示方法将BIM工程项目的三维模型显示于网页，以及在网页中向用户提供文本化数据的浏览查询以及项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

所述用户管理模块用以与系统数据库进行交互，供系统管理员赋予不同用户不同级别的使用权限，供有权限的用户管理维护系统数据库；

所述管理决策支持模块，用以向BIM工程项目的管理者和决策者提供可视化和指标化的量化数据。

5. 根据权利要求4所述Web-BIM工程信息集成管理系统，其特征是，所述数据交互模块包括：

数据解析子模块，用以将BIM工程项目数据解析处理为IFC格式数据，

数据存储子模块，用以将所得IFC格式数据以关系映射的形式与系统数据库相关联；

所述GIS集成模块包括：

工程项目的选址坐标查询子模块，用以在预设电子地图上提供BIM工程项目的世界地理坐标显示和查询；

三维模型地图集成表现子模块，用以将BIM工程项目的三维模型集成至预设电子地图上进行显示；

周边环境查询子模块，用以供用户查询BIM工程项目的周边环境信息，该周边环境信息包括地理信息、交通信息；

所述信息查询模块包括：

Web可视化子模块，用以将GIS集成模块所得集成结果显示于网页，供用户浏览查看；

三维浏览子模块，用以通过权利要求1或2或3所述基于WebGL的三维模型显示方法，在网页中显示BIM工程项目的三维模型，并供用户在该三维模型上进行交互操作；

文本化数据浏览子模块，用以提供文本化数据的浏览查询，所述文本化数据包括Excel格式文件、PDF格式文件；

漫游模拟子模块，用以向用户提供BIM工程项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

所述用户管理模块包括：

用户权限管理子模块，用以对系统使用用户进行管理，并对不同的使用用户赋予不同的使用权限；

数据库管理子模块，用以供有权限的用户对系统数据库进行管理维护操作，所述管理维护操作包括BIM工程项目模型类别和名称的修改；

所述管理决策支持模块包括：

可视化决策子模块，用以可视化展示BIM工程项目的三维模型、进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

指标化决策子模块，用以提供基于BIM工程项目数据信息建立的指标体系，所述指标体系包括成本、进度分析表。

6. 一种Web-BIM工程信息集成管理方法，其特征是，包括以下步骤：

数据交互步骤，用以将BIM工程项目数据转换为IFC格式数据、并存入系统数据库；

GIS集成步骤，用以从系统数据库中读取BIM工程项目的GIS信息、并将其集成于预设电子地图中；

信息查询步骤，用以从系统数据库中获取相应数据，并将GIS集成步骤所得集成结果显示于网页，采用权利要求1或2或3所述基于WebGL的三维模型显示方法将BIM工程项目的三维模型显示于网页，以及在网页中向用户提供文本化数据的浏览查询以及项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

用户管理步骤，用以与系统数据库进行交互，供系统管理员赋予不同用户不同级别的使用权限，供有权限的用户管理维护系统数据库；

管理决策支持步骤，用以向BIM工程项目的管理者和决策者提供可视化和指标化的量化数据。

7. 根据权利要求6所述Web-BIM工程信息集成管理方法，其特征是，所述数据交互步骤包括：

数据解析子步骤，用以将BIM工程项目数据解析处理为IFC格式数据，

数据存储子步骤，用以将所得IFC格式数据以关系映射的形式与系统数据库相关联；

所述GIS集成步骤包括：

工程项目的选址坐标查询子步骤，用以在预设电子地图上提供BIM工程项目的世界地理坐标显示和查询；

三维模型地图集成表现子步骤，用以将BIM工程项目的三维模型集成至预设电子地图上进行显示；

周边环境查询子步骤，用以供用户查询BIM工程项目的周边环境信息，该周边环境信息包括地理信息、交通信息；

所述信息查询步骤包括：

Web可视化子步骤，用以将GIS集成步骤所得集成结果显示于网页，供用户浏览查看；

三维浏览子步骤，用以通过权利要求1或2或3所述基于WebGL的三维模型显示方法，在网页中显示BIM工程项目的三维模型，并供用户在该三维模型上进行交互操作；

文本化数据浏览子步骤，用以提供文本化数据的浏览查询，所述文本化数据包括Excel格式文件、PDF格式文件；

漫游模拟子步骤，用以向用户提供BIM工程项目的进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

所述用户管理步骤包括：

用户权限管理子步骤，用以对系统使用用户进行管理，并对不同的使用用户赋予不同的使用权限；

数据库管理子步骤，用以供有权限的用户对系统数据库进行管理维护操作，所述管理维护操作包括BIM工程项目模型类别和名称的修改；

所述管理决策支持步骤包括：

可视化决策子步骤，用以可视化展示BIM工程项目的三维模型、进度模拟、碰撞模拟和漫游展示；

指标化决策子步骤，用以提供基于BIM工程项目数据信息建立的指标体系，所述指标体系包括成本、进度分析表。

8. 根据权利要求6所述Web-BIM工程信息集成管理方法，其特征是，所述GIS集成步骤包括以下步骤：

U1.数据交互步骤所得IFC格式数据为IFC模型文件；从该IFC模型文件中提取其局部坐标体系下的模型坐标数据；

U2.将模型坐标数据转换为世界坐标体系下的三维直角坐标值，并据此将BIM工程项目的三维模型整合入电子地图；

U3.利用Web开发工具，将若干功能链接集成于模型后，与电子地图进行整合，完成系统发布。

9. 根据权利要求8所述Web-BIM工程信息集成管理方法，其特征是，在U2中，坐标数据转换的具体过程如下：

U21.分别获取局部坐标体系和世界坐标体系下的大地纬度、大地经度、大地高、高程和高程异常值，并据此计算得出局部坐标体系和世界坐标体系的半长轴转换函数和扁率转换函数；所述半长轴转换函数含有局部坐标体系椭球基准半长轴与世界坐标体系椭球基准半长轴的差，所述扁率转换函数含有局部坐标体系椭球基准扁率倒数与世界坐标体系椭球基准扁率倒数的差；

U22.根据模型坐标数据，按半长轴转换函数和扁率转换函数计算出世界坐标体系下的三维直角坐标值。

10. 根据权利要求8所述Web-BIM工程信息集成管理方法，其特征是，在U3中，集成功能链接的具体过程如下：

先将各功能模块按设计内容进行分类，再以HTML标签列表形式进行整合，最后以功能链接的形式结合Web开发工具集成于三维模型。