CN107562980B - 一种基于bim模型的几何信息提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM模型的几何信息提取方法，其方式是编号标识排序、节点空间坐标定位、构件几何信息参数化呈现；其特点是提取效率高、参数化呈现空间占用少、应用灵活。其益效是能够有效解决现有BIM模型与VR、GIS、3D打印、人脸识别等多源信息信息不能共享、信息交互速度慢、信息丢失、数字资源浪费严重，投资支出过大等问题，可广泛应用于土木建筑规划、设计、施工、运维的全生命周期。

Description

一种基于BIM模型的几何信息提取方法

技术领域

本发明涉及土木建筑、图形处理、数学建模、计算机技术交叉学科领域，具体涉及基于BIM模型的几何信息提取方法。

背景技术

进入21世纪以后，建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)开始应用于土木建筑行业，成为互联网+土木建筑信息的关键技术。该技术通过数字化手段，在计算机中建立出一个虚拟建筑，该虚拟建筑会提供一个单一、完整、包含逻辑关系的建筑信息库,贯穿土木建筑的规划、设计、施工、运维的全生命周期。随着BIM应用的深化，BIM与VR、GIS、3D打印、人脸识别等技术需求日益迫切，几何信息是BIM建筑信息模型三维视觉的关键要素，也是BIM与VR、GIS、3D打印、人脸识别等技术融合的关键，目前基于BIM模型，提取土木建筑几何信息的方法尙未出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM模型的几何信息提取方法。采用的技术路线是编号标识排序、节点空间坐标定位、构件几何信息参数化呈现；其特点是提取效率高、参数化呈现空间占用少、应用灵活。其益效是能够有效解决现有BIM模型与VR、GIS、3D打印、人脸识别等多源信息不能共享、信息交互速度慢、信息丢失、数字资源浪费严重，投资支出过大等问题，可广泛应用于土木建筑规划、设计、施工、运维的全生命周期。

本发明采用如下技术方案：一种基于BIM模型的几何信息提取方法。包括如下步骤，

S1.基于BIM模型，以构件为基本单元进行构件单元编号；

S2.基于BIM模型，剖切各个构件的纵向中心轴面和横向控制面/线；

S3.确定纵向节点与横向节点的编号，基于BIM模型，提取纵向节点与横向节点的空间坐标；

S4.基于构件纵向中心轴面与横向最边缘控制面/线相交，定义为基本节点，进行基本节点编号，基于BIM模型，提取基本节点的空间坐标和力学属性；

S5.对构件纵向中心轴面进行参数化模拟；

S6.对构件横向控制面/线进行参数化模拟。

进一步地，所述步骤S2中，基于BIM模型，以构件纵向中心点连线剖切BIM模型中的构件纵向中心轴面。

进一步地，所述步骤S2中，基于BIM模型，以构件横向外边缘面/线为基准，与基准面/线平行，在构件横向上确定若干横向控制面/线，剖切BIM模型中的构件横向控制面/线。

进一步地，所述步骤S3中，以纵向中心轴面的外轮廓线的交点作为BIM模型中纵向节点，按照构件-纵向中心轴面纵向节点编号，基于BIM模型，提取纵向节点的空间坐标。

进一步地，所述步骤S3中，以横向控制面/线的外轮廓线的交点作为BIM模型中横向节点，按照构件-横向中心轴面/线—横向节点编号，基于BIM模型，提取横向节点的空间坐标。

进一步地，所述步骤S4中，使构件纵向中心轴面与横向最边缘控制面/线相交，相交线的两段定义为基本节点，进行基本节点编号，基于BIM模型，提取基本节点的空间坐标和力学属性。

进一步地，所述步骤S5中，其特征在于：简单的构件纵向中心轴面采用显示参数方程表达，复杂的构件纵向中心轴面采用非均匀有理B样条-NURBS曲面进行参数化模拟。

进一步地，所述步骤S6中，简单的横向控制面/线采用显示参数方程表达，复杂的横向控制面/线采用非均匀有理B样条-NURBS曲面进行参数化模拟。

附图说明

图1为基于BIM模型的几何信息提取方法的技术路线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种基于BIM模型的几何信息提取方法，包括如下步骤：

S1.基于BIM模型，以构件为基本单元进行构件单元编号；

本发明的编号标识有三种，构件单元编号是第一种编号号标识。

S2.基于BIM模型，剖切各个构件的纵向中心轴面和横向控制面/线；

首先，基于BIM模型，在笛卡尔坐标系内XZ平面，以构件纵向中心点连线剖切BIM模型中的构件纵向中心轴面。其次，基于BIM模型，在笛卡尔坐标系内YZ平面(线除外)，以构件横向外边缘面/线为基准，与基准面/线平行，在构件横向上确定若干横向控制面/线，剖切BIM模型中的构件横向控制面/线。

S3.确定纵向节点与横向节点的编号，基于BIM模型，提取纵向节点与横向节点的空间坐标；

首先，以纵向中心轴面的外轮廓线的交点作为BIM模型中纵向节点，按照构件-纵向中心轴面纵向节点编号，以横向控制面/线的外轮廓线的交点作为BIM模型中横向节点，按照构件-横向中心轴面/线—横向节点编号，纵向、横向节点编号是第二种编号号标识。其次，基于BIM模型，提取纵向节点的空间坐标、提取横向节点的空间坐标，本发明的空间坐标有三种，构件纵向节点的空间坐标、横向节点的空间坐标是前两种空间坐标。

S4.基于构件纵向中心轴面与横向最边缘控制面/线相交，定义为基本节点，进行基本节点编号，基于BIM模型，提取基本节点的空间坐标和力学属性；

首先，使构件纵向中心轴面与横向最边缘控制面/线相交，相交线的两段定义为基本节点，进行基本节点编号，基本节点编号是第三种编号号标识。其次，基于BIM模型，提取基本节点的空间坐标和力学属性，基本节点的空间坐标是第三种空间坐标。

S5.对构件纵向中心轴面进行参数化模拟；

简单的构件纵向中心轴面采用显示参数方程表达，例如矩形方程、圆的方程等。复杂的构件纵向中心轴面采用非均匀有理B样条-NURBS曲面进行参数化模拟，给定一张(m+1)×(n+1)的网格控制点P_ij(i＝0,1,…,m；j＝0,1,…,n),以及各控制网格点的权值W_ij(i＝0,1,…,m；j＝0,1,…,n)，则其确定的NURBS曲面的表达式为：

N_i,k(u)为k次样条基函数。

S6.对构件横向控制面/线进行参数化模拟。

简单的横向控制面/线采用显示参数方程表达，复杂的横向控制面/线采用非均匀有理B样条-NURBS曲面进行参数化模拟。方法同S5。

具体的实施技术路线详见图1。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如BIM模型可以是IFC、FBX等格式，NURBS曲面可以是孔斯曲面、Beziet曲面、B样条曲面等，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于BIM模型的几何信息提取方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1.基于BIM模型，以构件为基本单元进行构件单元编号；

S2.基于BIM模型，剖切各个构件的纵向中心轴面和横向控制面/线；

首先，基于BIM模型，在笛卡尔坐标系内XZ平面，以构件纵向中心点连线剖切BIM模型中的构件纵向中心轴面；

其次，基于BIM模型，在笛卡尔坐标系内YZ平面，以构件横向外边缘面/线为基准，与基准面/线平行，在构件横向上确定若干横向控制面/线，剖切BIM模型中的构件横向控制面/线；

S3.确定纵向节点与横向节点的编号，基于BIM模型，提取纵向节点与横向节点的空间坐标；

以纵向中心轴面的外轮廓线的交点作为BIM模型中纵向节点，按照构件-纵向中心轴面纵向节点编号，基于BIM模型，提取纵向节点的空间坐标；

以横向控制面/线的外轮廓线的交点作为BIM模型中横向节点，按照构件-横向中心轴面/线—横向节点编号，基于BIM模型，提取横向节点的空间坐标；

S4.基于构件纵向中心轴面与横向最边缘控制面/线相交，定义为基本节点，进行基本节点编号，基于BIM模型，提取基本节点的空间坐标和力学属性；

使构件纵向中心轴面与横向最边缘控制面/线相交，相交线的两端点定义为基本节点，进行基本节点编号，基于BIM模型，提取基本节点的空间坐标和力学属性；

S5.对构件纵向中心轴面进行参数化模拟；

简单的构件纵向中心轴面采用显示参数方程表达，复杂的构件纵向中心轴面采用非均匀有理B样条-NURBS曲面进行参数化模拟；设给定一张(m+1)×(n+1)的网格控制点P_ij,i＝0,1,…,m；j＝0,1,…,n,以及各控制网格点的权值W_ij,i＝0,1,…,m；j＝0,1,…,n，则其确定的NURBS曲面的表达式为：

N_i,k(u)为k次样条基函数；

S6.对构件横向控制面/线进行参数化模拟:

采用与步骤S5相同的方法进行参数化模拟，简单的横向控制面/线采用显示参数方程表达，复杂的横向控制面/线采用非均匀有理B样条-NURBS曲面进行参数化模拟。

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