CN107229790B - 生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统及其使用方法，包括核心数据库、面向设计人的输入平台、三维图形处理模块、二维图形处理模块，核心数据库籍由BIM软件存贮桥梁结构信息数据库；面向设计人的输入平台是用于输入桥梁结构设计主控信息；三维图形处理模块和二维图形处理模块处理核心数据库中的桥梁结构的几何信息，并在计算机的显示器上显示。在使用中，通过面向设计人的输入平台输入信息至核心数据库，然后通过三维图形处理模块和二维图形处理模块处理数据，输出三维或二维图形，以及图纸。本发明克服了现有技术的缺陷，解决了BIM模型的出图问题。

Description

生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统及使用方法

技术领域

本发明涉及桥梁设计技术领域，特别涉及生成三维图形、二维图形的桥梁结构信息模型系统及使用方法。

背景技术

目前国内土建行业的BIM技术正在快速发展，尤其在建筑工程领域已有多个成功应用案例，例如上海中心大厦、上海迪士尼、上海沈杜泵站等大型项目，BIM技术在设计、施工及运维阶段均发挥了重要作用。现有Autodesk Revit、天正建筑等软件，均能实现基于核心模型的全关联设计、设计出图、工程算量、施工模拟等功能，并可通过外部软件平台定制改造实现远程动态运维管理。

但由于各方面原因，BIM技术在市政桥梁项目中的成功应用案例并不多见。现有BIM技术还远不足以解决市政桥梁设计中存在的问题。

目前，BIM软件在桥梁工程领域最显著的问题为出图功能不足。现有BIM软件均有建立三维模型及多阶段信息完整传递的功能，但不能给出构件带标注的成品图纸，更不能给出构件断面或局部大样带标注的成品图纸，只能通过操作者手动完成，从模型至成品还差“最后一公里”。

然而，市面上有多种桥梁专业出图软件，这些软件具备很好的二维图纸设计功能(自动出图机)，实用性极强，完全可胜任各大设计院的图纸出版需求，但它们却不具备三维可视化及模型多阶段(施工、运维)信息传递等功能，距离“智慧城市”的愿景有较大差距。

从桥梁专业发展的战略层面来看，有必要在BIM软件的出图方式上有所改善。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统及使用方法，实现的目的之一是克服现有技术的缺陷，解决BIM模型的出图问题。

为实现上述目的，本发明公开了生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，包括核心数据库、面向设计人的输入平台、三维图形处理模块、二维图形处理模块。

其中，所述核心数据库分别与所述面向设计人的输入平台、所述三维图形处理模块、所述二维图形处理模块连接，并与所述面向设计人的输入平台、所述三维图形处理模块、所述二维图形处理模块之间进行信息交互；当所述面向设计人的输入平台和/或所述三维图形处理模块和/或所述二维图形处理模块向所述核心数据库输入信息时，所述信息先存储于缓存中，当设计人发出向所述核心数据库赋值的指令后，所述信息赋值予核心数据库中的对应数据；

所述核心数据库是籍由BIM软件存贮至计算机硬盘存储器上的桥梁结构信息数据库；所述核心数据库存储桥梁结构的几何信息、以及桥梁结构的非几何信息，所述桥梁结构的几何信息以数据方式存储，所述桥梁结构的非几何信息以文字或数据方式存储；

所述面向设计人的输入平台是用于桥梁结构设计人在计算机上进行软件操作时直接输入桥梁结构设计主控信息的界面；所述面向设计人的输入平台与所述核心数据库信息交互，经过所述面向设计人的输入平台输入的所述桥梁结构设计主控信息存储于所述核心数据库中；

所述三维图形处理模块是处理所述核心数据库中的所述桥梁结构的几何信息，并在计算机的显示器上显示呈三维图形的模块，所述三维图形包括，三维实体、三维曲面、三维曲线和三维点，且设计人籍由所述计算机的显示器以任意视角进行动态浏览所述三维图形；

所述三维图形处理模块将所述核心数据库中的所述桥梁结构的非几何信息以电子文字或电子表格的形式在所述计算机的显示器中显示，当所述桥梁结构的几何信息被选中时，所述计算机的显示器中显示相应的所述桥梁结构的非几何信息；且所述计算机能够通过所述三维图形处理模块修改信息并更新核心数据库；

所述二维图形处理模块是处理所述核心数据库中的所述桥梁结构的几何信息，并在计算机的显示器上显示呈二维图形的模块，所述二维图形包括二维曲线和二维点；

所述二维图形处理模块将所述核心数据库中的所述桥梁结构的非几何信息以电子文字或电子表格的形式在所述计算机的显示器中显示，当所述桥梁结构的几何信息被选中时，所述计算机的显示器中显示相应的所述桥梁结构的非几何信息；且所述计算机能够通过所述二维图形处理模块修改信息并更新核心数据库。

优选的，所述几何信息包括桥梁结构的空间定位数据，以及桥梁结构的构造尺寸数据。

优选的，所述非几何信息包括桥梁结构的所处场地的建设条件信息、桥梁设计标准、桥梁设计规范、桥梁材料信息、桥梁施工技术要求、桥梁构件在BIM软件中的建模过程信息、桥梁构件BIM编码信息。

优选的，所述桥梁结构设计主控信息中属于几何信息的包括桥梁所在道路路线控制参数，即空间定位数据；桥梁结构的总体控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的外观构造控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的内部普通钢筋配置控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的内部预应力钢筋配置控制参数，即构造尺寸数据。

优选的，所述桥梁结构设计主控信息中属于非几何信息的包括桥梁结构的所处场地的建设条件信息、桥梁设计标准、桥梁设计规范、桥梁材料信息、桥梁施工技术要求。

优选的，所述二维图形处理模块将所述二维图形与存储于所述核心数据库内的图纸模板结合形成图纸，并将所述图纸通过打印或显示方式输出给设计者。

优选的，所述核心数据库存储桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息均包括设计人直接输入信息、以及后台信息；所述设计人直接输入信息由设计人籍由所述面向设计人的输入平台输入，所述后台信息由软件开发人员和/或软件维护人员在BIM软件平台中设置，所述后台信息根据国家及行业规范、设计习惯而取定，且不向设计人开放。

本发明还公开了所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统的使用方法，步骤如下：

第一步，设计人首先在所述面向设计人的输入端按照设计方案输入所述桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息，确认无误后，发出向核心数据库赋值的指令，所述桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息先存储于缓存中，当设计人发出向核心数据库赋值的指令后，所述桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息赋予核心数据库中的对应数据；

第二步，所述三维图形处理模块根据所述桥梁结构的几何信息、所述桥梁结构的非几何信息、以及所述核心数据库的后台存储信息，生成相应的所述桥梁结构的三维图形，以及相应所述桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格；

第三步，所述三维图形处理模块根据所述设计人发出的指令，在计算机显示器的图形界面生相应的所述桥梁结构的三维图形，以及相应所述桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格。

第四步，所述二维图形处理模块根据所述设计人在三维图形中设置的剖切面或投影面，在计算机显示器的图形界面生相应的所述桥梁结构的二维图形或者二维图纸，以及相应所述桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格。

优选的，在所述步骤第二步中，所述三维图形处理模块将所述桥梁所在道路路线控制参数处理形成三维曲面数据、三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的总体控制参数处理形成三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的各构件的外观构造控制参数处理形成三维实体数据、三维曲面数据、三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的各构件的内部普通钢筋配置控制参数处理形成三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的各构件的内部预应力钢筋配置控制参数处理形成三维实体数据、三维曲线数据和三维点数据。

优选的，在所述步骤第四步中，所述二维图形处理模块采用直接读取所述核心数据库的库既有数据进行插值计算的方法求得所述桥梁结构的二维图形或者二维图纸。

本发明的有益效果：

本发明设置了“核心数据库”，用于存储设计人输入的主控信息和后台信息，后台信息只能由软件开发人员修改。这一设计，避免设计人直接接触模型核心数据，降低模型出现系统性风险，提高了模型运行效率。

本发明分别设置了“三维图形处理模块”和“二维图形处理模块”，“三维图形处理模块”可用于体现核心数据库，全面反映桥梁结构的设计情况，为设计人提供了精确的BIM模型，可用予BIM文件交付。“二维图形处理模块”可用于按照传统习惯提交桥梁结构大部分的二维设计图纸，提高了设计效率，降低了设计人的工作强度，避免重复劳动。

本发明将“三维图形处理模块”与“二维图形处理模块”分离，避免了模型内部的相互干扰，降低了模型出错概率。

本发明从“面向设计人的输入平台”到“核心数据库”的数据流、从“三维图形处理模块”到“核心数据库”的数据流、从“二维图形处理模块”到“核心数据库”的数据流，均采用设置缓存的形式，避免核心数据库的稳定性受影响。

本发明从“核心数据库”到“面向设计人的输入平台”、“三维图形处理模块”、“二维图形处理模块”的数据流，均采用直接更新的形式，可提高软件运行效率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图1所示，生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，包括核心数据库、面向设计人的输入平台、三维图形处理模块、二维图形处理模块。

所述三维图形也可以是三维模型，所述二维图形也可以是二维图纸。

其中，核心数据库分别与面向设计人的输入平台、三维图形处理模块、二维图形处理模块连接，并与面向设计人的输入平台、三维图形处理模块、二维图形处理模块之间进行信息交互；当面向设计人的输入平台和/或三维图形处理模块和/或二维图形处理模块向核心数据库输入信息时，信息先存储于缓存中，当设计人发出向核心数据库赋值的指令后，信息赋值予核心数据库中的对应数据；

核心数据库是籍由BIM软件存贮至计算机硬盘存储器上的桥梁结构信息数据库；核心数据库存储桥梁结构的几何信息、以及桥梁结构的非几何信息，桥梁结构的几何信息以数据方式存储，桥梁结构的非几何信息以文字或数据方式存储；

面向设计人的输入平台是用于桥梁结构设计人在计算机上进行软件操作时直接输入桥梁结构设计主控信息的界面；面向设计人的输入平台与核心数据库信息交互，经过面向设计人的输入平台输入的桥梁结构设计主控信息存储于核心数据库中；

三维图形处理模块是处理核心数据库中的桥梁结构的几何信息，并在计算机的显示器上显示呈三维图形的模块，三维图形包括，三维实体、三维曲面、三维曲线和三维点，且设计人籍由计算机的显示器以任意视角进行动态浏览三维图形；

三维图形处理模块将核心数据库中的桥梁结构的非几何信息以电子文字或电子表格的形式在计算机的显示器中显示，当桥梁结构的几何信息被选中时，计算机的显示器中显示相应的桥梁结构的非几何信息；且计算机能够通过三维图形处理模块修改信息并更新核心数据库；

二维图形处理模块是处理核心数据库中的桥梁结构的几何信息，并在计算机的显示器上显示呈二维图形的模块，二维图形包括二维曲线和二维点；

二维图形处理模块将核心数据库中的桥梁结构的非几何信息以电子文字或电子表格的形式在计算机的显示器中显示，当桥梁结构的几何信息被选中时，计算机的显示器中显示相应的桥梁结构的非几何信息；且计算机能够通过二维图形处理模块修改信息并更新核心数据库。

本发明的原理在于，籍由分开设置并互相连接的核心数据库、面向设计人的输入平台、三维图形处理模块、二维图形处理模块，对需要设计的桥梁进行建模、修改和出图，三维图形处理模块可用于体现核心数据库，全面反映桥梁结构的设计情况，为设计人提供了精确的BIM模型，可用予BIM文件交付；二维图形处理模块可用于按照传统习惯提交桥梁结构大部分的二维设计图纸，提高设计效率。

在某些实施例中，几何信息包括桥梁结构的空间定位数据，以及桥梁结构的构造尺寸数据。

在某些实施例中，非几何信息包括桥梁结构的所处场地的建设条件信息、桥梁设计标准、桥梁设计规范、桥梁材料信息、桥梁施工技术要求、桥梁构件在BIM软件中的建模过程信息、桥梁构件BIM编码信息。

在某些实施例中，桥梁结构设计主控信息中属于几何信息的包括桥梁所在道路路线控制参数，即空间定位数据；桥梁结构的总体控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的外观构造控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的内部普通钢筋配置控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的内部预应力钢筋配置控制参数，即构造尺寸数据。

在某些实施例中，桥梁结构设计主控信息中属于非几何信息的包括桥梁结构的所处场地的建设条件信息、桥梁设计标准、桥梁设计规范、桥梁材料信息、桥梁施工技术要求。

在某些实施例中，二维图形处理模块将二维图形与存储于核心数据库内的图纸模板结合形成图纸，并将图纸通过打印或显示方式输出给设计者。

在某些实施例中，核心数据库存储桥梁结构的几何信息、以及桥梁结构的非几何信息均包括设计人直接输入信息、以及后台信息；设计人直接输入信息由设计人籍由面向设计人的输入平台输入，后台信息由软件开发人员和/或软件维护人员在BIM软件平台中设置，后台信息根据国家及行业规范、设计习惯而取定，且不向设计人开放。

本发明还公开了的生成三维图形、二维图形的桥梁结构信息模型系统的使用方法，步骤如下：

第一步，设计人首先在面向设计人的输入端按照设计方案输入桥梁结构的几何信息、以及桥梁结构的非几何信息，确认无误后，发出向核心数据库赋值的指令，桥梁结构的几何信息、以及桥梁结构的非几何信息先存储于缓存中，当设计人发出向核心数据库赋值的指令后，桥梁结构的几何信息、以及桥梁结构的非几何信息赋予核心数据库中的对应数据；

第二步，三维图形处理模块根据桥梁结构的几何信息、桥梁结构的非几何信息、以及核心数据库的后台存储信息，生成相应的桥梁结构的三维图形，以及相应桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格；

第三步，三维图形处理模块根据设计人发出的指令，在计算机显示器的图形界面生相应的桥梁结构的三维图形，以及相应桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格。

第四步，二维图形处理模块根据设计人在三维图形中设置的剖切面或投影面，在计算机显示器的图形界面生相应的桥梁结构的二维图形或者二维图纸，以及相应桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格。

在某些实施例中，在步骤第二步中，三维图形处理模块将桥梁所在道路路线控制参数处理形成三维曲面数据、三维曲线数据和三维点数据；将桥梁结构的总体控制参数处理形成三维曲线数据和三维点数据；将桥梁结构的各构件的外观构造控制参数处理形成三维实体数据、三维曲面数据、三维曲线数据和三维点数据；将桥梁结构的各构件的内部普通钢筋配置控制参数处理形成三维曲线数据和三维点数据；将桥梁结构的各构件的内部预应力钢筋配置控制参数处理形成三维实体数据、三维曲线数据和三维点数据。

在某些实施例中，在步骤第四步中，二维图形处理模块采用直接读取核心数据库的库既有数据进行插值计算的方法求得桥梁结构的二维图形或者二维图纸。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，包括核心数据库、面向设计人的输入平台、三维图形处理模块、二维图形处理模块，其特征在于：所述核心数据库分别与所述面向设计人的输入平台、所述三维图形处理模块、所述二维图形处理模块连接，并与所述面向设计人的输入平台、所述三维图形处理模块、所述二维图形处理模块之间进行信息交互；当所述面向设计人的输入平台和/或所述三维图形处理模块和/或所述二维图形处理模块向所述核心数据库输入信息时，所述信息先存储于缓存中，当设计人发出向所述核心数据库赋值的指令后，所述信息赋值予核心数据库中的对应数据；

所述核心数据库是籍由BIM软件存贮至计算机硬盘存储器上的桥梁结构信息数据库；所述核心数据库存储桥梁结构的几何信息、以及桥梁结构的非几何信息，所述桥梁结构的几何信息以数据方式存储，所述桥梁结构的非几何信息以文字或数据方式存储；

所述非几何信息包括桥梁结构的所处场地的建设条件信息、桥梁设计标准、桥梁设计规范、桥梁材料信息、桥梁施工技术要求、桥梁构件在BIM软件中的建模过程信息、桥梁构件BIM编码信息；

所述面向设计人的输入平台是用于桥梁结构设计人在计算机上进行软件操作时直接输入桥梁结构设计主控信息的界面；所述面向设计人的输入平台与所述核心数据库信息交互，经过所述面向设计人的输入平台输入的所述桥梁结构设计主控信息存储于所述核心数据库中；

所述三维图形处理模块是处理所述核心数据库中的所述桥梁结构的几何信息，并在计算机的显示器上显示呈三维图形的模块，所述三维图形包括，三维实体、三维曲面、三维曲线和三维点，且设计人籍由所述计算机的显示器以任意视角进行动态浏览所述三维图形；所述三维图形处理模块将所述核心数据库中的所述桥梁结构的非几何信息以电子文字或电子表格的形式在所述计算机的显示器中显示，当所述桥梁结构的几何信息被选中时，所述计算机的显示器中显示相应的所述桥梁结构的非几何信息；且所述计算机能够通过所述三维图形处理模块修改信息并更新核心数据库；

所述二维图形处理模块是处理所述核心数据库中的所述桥梁结构的几何信息，并在计算机的显示器上显示呈二维图形的模块，所述二维图形包括二维曲线和二维点；所述二维图形处理模块将所述核心数据库中的所述桥梁结构的非几何信息以电子文字或电子表格的形式在所述计算机的显示器中显示，当所述桥梁结构的几何信息被选中时，所述计算机的显示器中显示相应的所述桥梁结构的非几何信息；且所述计算机能够通过所述二维图形处理模块修改信息并更新核心数据库。

2.根据权利要求1所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，其特征在于，所述几何信息包括桥梁结构的空间定位数据，以及桥梁结构的构造尺寸数据。

3.根据权利要求1所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，其特征在于，所述桥梁结构设计主控信息中属于几何信息的包括桥梁所在道路路线控制参数，即空间定位数据；桥梁结构的总体控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的外观构造控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的内部普通钢筋配置控制参数，即构造尺寸数据；桥梁结构的各构件的内部预应力钢筋配置控制参数，即构造尺寸数据。

4.根据权利要求1所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，其特征在于，所述桥梁结构设计主控信息中属于非几何信息的包括桥梁结构的所处场地的建设条件信息、桥梁设计标准、桥梁设计规范、桥梁材料信息、桥梁施工技术要求。

5.根据权利要求1所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，其特征在于，所述二维图形处理模块将所述二维图形与存储于所述核心数据库内的图纸模板结合形成图纸，并将所述图纸通过打印或显示方式输出给设计者。

6.根据权利要求1所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统，其特征在于，所述核心数据库存储桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息均包括设计人直接输入信息、以及后台信息；所述设计人直接输入信息由设计人籍由所述面向设计人的输入平台输入，所述后台信息由软件开发人员和/或软件维护人员在BIM软件平台中设置，所述后台信息根据国家及行业规范、设计习惯而取定，且不向设计人开放。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统的使用方法，步骤如下：

第一步，设计人首先在所述面向设计人的输入端按照设计方案输入所述桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息，确认无误后，发出向核心数据库赋值的指令，所述桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息先存储于缓存中，当设计人发出向核心数据库赋值的指令后，所述桥梁结构的几何信息、以及所述桥梁结构的非几何信息赋予核心数据库中的对应数据；

第二步，所述三维图形处理模块根据所述桥梁结构的几何信息、所述桥梁结构的非几何信息、以及所述核心数据库的后台存储信息，生成相应的所述桥梁结构的三维图形，以及相应所述桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格；

第三步，所述三维图形处理模块根据所述设计人发出的指令，在计算机显示器的图形界面生相应的所述桥梁结构的三维图形，以及相应所述桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格；

第四步，所述二维图形处理模块根据所述设计人在三维图形中设置的剖切面或投影面，在计算机显示器的图形界面生相应的所述桥梁结构的二维图形或者二维图纸，以及相应所述桥梁结构的非几何信息的电子文字或电子表格。

8.如权利要求7所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统的使用方法，其特征在于，在步骤第二步中，所述三维图形处理模块将所述桥梁所在道路路线控制参数处理形成三维曲面数据、三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的总体控制参数处理形成三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的各构件的外观构造控制参数处理形成三维实体数据、三维曲面数据、三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的各构件的内部普通钢筋配置控制参数处理形成三维曲线数据和三维点数据；将所述桥梁结构的各构件的内部预应力钢筋配置控制参数处理形成三维实体数据、三维曲线数据和三维点数据。

9.如权利要求7所述的生成三维、二维图形的桥梁结构信息模型系统的使用方法，其特征在于，在步骤第四步中，所述二维图形处理模块采用直接读取所述核心数据库的库既有数据进行插值计算的方法求得所述桥梁结构的二维图形或者二维图纸。

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