CN107687847A - 基于bim和gis建模的校园3d导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法，包括以下步骤：对整个校园进行建模；制作对应的标识码并导入模型中；开发基于智能移动终端的导航软件，将模型数据导入该导航软件，并上传至智慧校园云服务器；用户下载导航软件并通过扫描标识码获取目的地信息，以3D视角进行精确至建筑物内部某目标点的导航。本发明通过建立校园3D电子模型，模拟真实建筑物内外部环境，并以自由选择视角的方式进行3D导航，实现了从建筑物外部到内部的一体化导航，方便到校园学习、考试、参观、培训的新生和外来人员快速熟悉校园环境。

Description

基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法

技术领域

本发明涉及一种校园3D导航方法，具体涉及一种基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法。

背景技术

随着定位技术、导航技术和可视化技术的快速发展，基于建筑物内部的定位技术已经足以满足精确导航的需要。现有的3D导航技术中，3D模型简单粗略，所有的建筑物以长方体表示，而且不能实现从建筑物外部到内部的一体化导航。

随着BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术和3D GIS（Geographic Information System，地理信息系统）技术在交通、建筑领域的快速发展，以BIM提供建筑物基础数据、3D GIS提供空间参考的BIM和GIS建模在智慧校园建设中的应用也越来越成熟。

另外，根据国家住建部有关文件精神，未来国家将大力推行BIM技术，也就是说未来的大部分建筑，BIM模型必将成为标配，这更有利于本发明的推广。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种综合利用BIM和GIS建模技术，实现了自建筑物外部到内部的一体化3D导航，解决了现有3D导航技术中，不能实现建筑物内部、外部导航时无缝衔接的问题。

基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法，包括以下步骤：

S1.采集数据信息，建立校园3D电子模型，并打包生成数据库文件；

S2.结合定位导航程序算法，开发3D导航软件并上传至智慧校园云服务器；

S3.用户在智能移动终端下载并安装该导航软件，智能终端设置有摄像头、电子罗盘、陀螺仪、磁力计设备，并支持卫星定位和无线网络定位；

S4.用户打开导航软件，智能移动终端自动通过卫星或无线网络定位用户在校园中的位置，通过电子罗盘、陀螺仪得到用户的朝向，通过结合无线网络和地磁定位获取用户的高程数据，从而完成用户的精确定位；

S5.用户通过扫描凭据上的标识码，获得目的地信息，导航软件自动选择最短路径，以3D视角开始导航。

作为优选的，基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法，同样适用于医院、商场、景点领域的导航。

作为优选的，所述步骤S1具体包括：

S11采集校园内建筑物以及周边环境的数据信息，建立整个校园的BIM模型；

S12制作校园内各目标点唯一对应的标识码，并将标识码导入校园BIM模型中；

S13对模型进行轻量化，精简模型参数，完成校园3D电子模型，并打包生成数据库。

作为优选的，所述步骤S1中，校园3D电子模型是指将校园BIM模型进行轻量化处理后，建立的校园三维模型。

作为优选的，所述BIM模型的轻量化处理是指根据模型的应用方向，对模型中的无效和冗余参数进行简化，压缩模型大小，达到更易使用的目的。

作为优选的，所述步骤S3中，卫星定位包括GPS、北斗、GLONASS和GALILEO。

作为优选的，所述步骤S3中，无线网络定位包括WIFI、移动数据网络和蓝牙。

作为优选的，所述步骤S5中，凭据是指进入校园内部的许可，包括准考证、入学通知书、学员证和学生证。

作为优选的，所述步骤S5中，标识码包括二维码和条形码。

作为优选的，所述步骤S11中，BIM模型的建立包括使用AutoDesk公司、Bentley公司、Dassault公司的BIM软件人工建模和使用卫星、无人机航拍的3D GIS建模。

作为优选的，所述步骤S12中，目标点是指所有用户可能到达的、最细化的目的地，包括建筑物内的房间、体育场、景点和服务点。

基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法，还包括：

导航时，用户可以选择鸟瞰视角和行人视角进行导航或者通过触摸智能移动终端屏幕，自由选择视角和范围，以避免遮挡；

在建筑物内部，在无法精确定位的条件下，导航软件自动以3D漫游动画，并配以语音、文字说明的方式，表达导航路径。

进一步，本发明还包括校园的3D浏览功能，在导航软件的主界面，用户可以通过触摸智能终端屏幕，自由选择视角，放大或缩小观察范围，以各角度浏览校园的整体或局部。

本发明提出了一种基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法，通过对以BIM提供建筑物基础数据、3D GIS提供空间参考的校园BIM模型进行轻量化处理，获取校园3D电子模型。建模方式符合行业发展的方向，并可以实现校园内从建筑物内部到外部、从地上到地下的全方位三维展现，结合智能移动终端的卫星定位和无线定位设备以及感应设备，可以实现自建筑物外部到内部某个房间的一体化3D导航，充实了智慧校园建设的内涵。

附图说明

图1为本发明的基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法的流程图。

图2为本发明的校园3D电子模型建模方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。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。

图1为本发明一个实施例中，基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法的示意流程图，包括以下步骤：

步骤S1：采集数据信息，建立校园3D电子模型，并打包生成数据库文件。

具体的，在本实施例中，如图2，所述步骤S1具体包括：

S11采集校园内建筑、地形、体育场、游泳池、场地道路、景点、围墙等建筑物以及周边环境的数据信息，利用BIM相关软件，如AutoDesk公司、Bentley公司、Dassault公司的BIM建模软件，实现校园内建筑物、场地道路的BIM建模；利用卫星或无人机航拍技术，实现校园内地形、建筑物周边环境的3D GIS建模；综合利用3D GIS编辑软件，如Skyline、SuperMap等，将建筑物、道路的BIM模型与地形、周边环境的3D GIS模型进行数据融合，实现校园内建筑物内部、外部的一体化管理；

S12梳理校园内景点、服务点、会议室、多媒体教室、考场等常用目标点信息，制作校园内各目标点唯一对应的二维码，并将二维码按对应关系导入校园BIM模型中；

S13使用BIM轻量化引擎，如BimViz、BIMSOP等，清除模型无效和冗余参数，对模型进行解构，然后再利用轻量技术对解构的模型进行重构，更换一种更轻更灵活的数据表达方式，完成校园3D电子模型，并打包生成数据库。

步骤S2：结合定位导航程序算法，开发3D导航软件并上传至智慧校园云服务器。

步骤S3：用户在手机下载并安装该导航软件，手机设置有摄像头、电子罗盘、陀螺仪、磁力计设备，并支持卫星定位和无线网络定位。

步骤S4：用户打开导航软件，手机自动通过卫星或无线网络定位用户在校园中的位置，通过电子罗盘、陀螺仪得到用户的朝向，通过结合无线网络和地磁定位获取用户的高程数据，从而完成用户的精确定位。

具体的，在本实施例中，当用户手机无信号或位于校园外时，该导航软件自动定位到校园主入口处。

步骤S5：用户通过扫描凭据上的二维码，获得目的地信息，导航软件自动选择最短路径，以3D视角开始导航。

具体的，在本实施例中，用户在导航软件主界面上，点击“目的地”按钮，可以选择目的地，也可以再次点击“扫一扫”按钮，导航软件将调用手机摄像头，将摄像头对准准考证上的二维码，导航软件识别到二维码所对应的考场信息，导航软件将自动规划最短路径，并在主界面上显示出用户当前位置、考场和导航路径信息，并以3D视角开始导航。

具体的，在导航过程中，用户可以选择鸟瞰视角和行人视角进行导航，也可以通过触摸手机屏幕，自由选择视角和范围，以避免遮挡。

具体的，在本实施例中，当导航进行至建筑物内部，在无卫星信号、无线网络信号以及建筑物地磁图谱，无法精确定位的情况下，导航软件自动以3D漫游动画，并配以语音、文字说明的方式，表达导航路径。

应当理解的是，以上所述仅是本发明的优选实施例，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的前提下，各种改进和润饰都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.基于BIM和GIS建模的校园3D导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1采集数据信息，建立校园3D电子模型，并打包生成数据库文件；

S2结合定位导航程序算法，开发3D导航软件并上传至智慧校园云服务器；

S3用户在智能移动终端下载并安装该导航软件，智能终端设置有摄像头、电子罗盘、陀螺仪、磁力计设备，并支持卫星定位和无线网络定位；

S4用户打开导航软件，智能移动终端自动通过卫星或无线网络定位用户在校园中的位置，通过电子罗盘、陀螺仪得到用户的朝向，通过结合无线网络和地磁定位获取用户的高程数据，从而完成用户的精确定位；

S5用户通过扫描凭据上的标识码，获得目的地信息，导航软件自动选择最短路径，以3D视角开始导航。

2.如权利要求1所述的3D导航方法，其特征在于，同样适用于医院、商场、景点领域的导航。

3.如权利要求1所述的3D导航方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11采集校园内建筑物以及周边环境的数据信息，建立整个校园的BIM模型；

S12制作校园内各目标点唯一对应的标识码，并将标识码导入校园BIM模型中；

S13对模型进行轻量化，精简模型参数，完成校园3D电子模型，并打包生成数据库。

4.如权利要求1所述的3D导航方法，其特征在于，所述步骤S1中，校园3D电子模型是指将校园BIM模型进行轻量化处理后，建立的校园三维模型。

5.如权利要求4所述的3D导航方法，其特征在于，所述BIM模型的轻量化处理是指根据模型的应用方向，对模型中的无效和冗余参数进行简化，压缩模型大小，达到更易使用的目的。

6.如权利要求1所述的3D导航方法，其特征在于，所述步骤S3中，卫星定位包括GPS、北斗、GLONASS和GALILEO，无线网络定位包括WIFI、移动数据网络和蓝牙。

7.如权利要求1所述的3D导航方法，其特征在于，所述步骤S5中，凭据是指进入校园内部的许可，包括准考证、入学通知书、学员证和学生证，标识码包括二维码和条形码。

8.如权利要求3所述的3D导航方法，其特征在于，所述步骤S11中，BIM模型的建立包括使用AutoDesk公司、Bentley公司、Dassault公司的BIM软件人工建模和使用卫星、无人机航拍的3D GIS建模。

9.如权利要求3所述的3D导航方法，其特征在于，所述步骤S12中，目标点是指所有用户可能到达的、最细化的目的地，包括建筑物内的房间、体育场、景点和服务点。

10.如权利要求1所述的3D导航方法，其特征在于，还包括：

导航时，用户可以选择鸟瞰视角和行人视角进行导航或者通过触摸智能移动终端屏幕，自由选择视角和范围，以避免遮挡；

在建筑物内部，在无法精确定位的条件下，导航软件自动以3D漫游动画，并配以语音、文字说明的方式，表达导航路径。