CN108170855B - 一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，利用CityGML和IFC数据标准，将原本割裂的GIS模型与BIM模型进行标准化并进行有效数据集成。再通过IDM/MVD技术，将原本手动的数据查询与抽取方法转变为自动化的工程，有效降低数据提取成本，提升数据查询及抽取准确率，为用户直观展示所需数据与信息，面向不同需求快速定制信息交换模板，提高工程效率。同时也将BIM技术与GIS技术相互融合，有效发挥两者的价值。

Description

一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法
技术领域
本发明属于从建筑信息模型与地理信息系统模型中查询及抽取数据的方法，其特别涉及一种基于IDM与MVD技术的CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法。
背景技术
BIM(Building Information Model，建筑信息模型)是全寿命期工程项目或其组成部分的物理特征、功能特性及管理要素等共享信息应用的数字化表达，以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息模拟建筑物所具有的真实信息。BIM的价值在于信息的整合，它改变了建筑行业的生产方式和管理模式，有效解决了建筑建造过程中多组织、多阶段、全生命周期中的信息共享问题，为建筑从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠的依据。IFC(Industry Foundation Classes)是BuildingSMART为BIM应用提出的一种开放数据标准，以实现建筑内信息的表达，共享及应用，并已成为了国际标准(ISO16739)，目前大部分BIM软件均支持IFC数据格式的导入导出。
GIS(Geographic Information System，地理信息系统)是一种基于空间数据库技术，面向微观到宏观的海量三维地理空间数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，支持大范围的空间数据集，从而可以用于支撑对大规模工程的协同分析和共享应用。CityGML(City Geography Markup Language)是OGC(Open GIS Consortium)提出的为实现三维城市模型信息共享和可视化的国际标准，它定义了城市空间对象的三维几何，拓扑，语义信息。
IFC和CityGML分别作为BIM和GIS领域通用的数据模型标准，两类数据模型的几何、语义信息共享成为BIM和GIS集成的基础。目前数据模型的融合还难以实现并得到不同领域的认同，因此大部分相关工作都集中于设计两者模型数据格式之间的转换方法。国内外也已有一些对两者数据格式集成方面所进行的研究，以及对BIM和GIS模型的统一表达模型的研究。而针对日益剧增的应用需求，从数据查询与信息交换层面看，现有技术暂时无法满足用户对特定信息的检索需求，也无法为不同的信息化应用需求提供特定的数据模型。
发明内容
本发明提出一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，通过国际主流的IDM/MVD技术，提供基于IFC与CityGML两种数据标准的信息交换模板，为不同的信息化应用需求提供特定的数据，最终通过可视化的展现方式，为不同应用需求提供数据查询与抽取支持，提高BIM与GIS技术的集成应用，为用户直观展示所需数据与信息，提高工程效率。
为了达到上述目的，本发明提出一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，包括下列步骤：
根据国际通用数据标准IFC工业基础分类方法，将各类型的建筑信息模型标准化，将不同软件创建的BIM模型转换为统一的IFC标准格式；
根据虚拟三维城市模型数据交换与存储国际标准CityGML，将各类型的地理信息系统模型标准化；
利用分布式并行计算资源，在大数据处理平台上，采用数据库技术存储基于IFC和CityGML国际数据标准的模型信息，对模型数据进行统一存储与管理；
根据IDM/MVD技术，形成信息交换模板，为不同的信息化应用需求提供特定的数据模型；
对IFC数据标准和CityGML的数据查询与抽取，为用户提取出所需的BIM与GIS数据，并通过可视化展示，实现面向用户的数据统一查询及抽取功能。
进一步的，所述IFC模型体系结构由四个层次构成，从下到上依次是资源层、核心层、交互层、领域层，每层中都包含一系列的信息描述模块。
进一步的，该方法首先将BIM模型中的信息与与IFC资源层的描述模块一一对应，再通过上层引用同层和下层的信息资源的IFC架构规则，依次形成核心层、交互层和领域层的信息内容，最终将整个BIM模型转换为IFC模型。
进一步的，该方法通过IDM标准筛选出用户所需的信息，再通过MVD标准将这些信息需求通过软件筛选出相应数据，形成信息交换模板。
进一步的，所述信息交换模板是在信息交换需求和软件实现基础上产生的信息交换电子文档，其包括电子表格，IFC Express，XML电子文件。
进一步的，所述信息交换模板面向最终用户，承载可用于机器交互和人员阅读的BIM与GIS交换信息。
本发明提出一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，利用CityGML和IFC数据标准，将原本割裂的GIS模型与BIM模型进行标准化并进行有效数据集成。再通过IDM/MVD技术，将原本手动的数据查询与抽取方法转变为自动化的工程，有效降低数据提取成本，提升数据查询及抽取准确率，为用户直观展示所需数据与信息，面向不同需求快速定制信息交换模板，提高工程效率。同时也将BIM技术与GIS技术相互融合，有效发挥两者的价值。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法流程图。
图2所示为本发明较佳实施例的IFC标准格式模型体系结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
采用IFC数据标准和CityGML数据标准技术作为主要方案思路，将BIM模型与GIS模型进行标准化并进行集成，并通过IDM/MVD技术形成数据模板，对IFC数据标准和CityGML的数据查询与抽取，为用户提取出所需的BIM与GIS数据，并通过可视化展示，实现面向用户的数据统一查询及抽取功能，满足用户不同的信息查询、抽取需求，提高工程效率。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法流程图。本发明提出一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，包括下列步骤：
步骤S100：根据国际通用数据标准IFC工业基础分类方法，将各类型的建筑信息模型标准化，将不同软件创建的BIM模型转换为统一的IFC标准格式；
步骤S200：根据虚拟三维城市模型数据交换与存储国际标准CityGML，将各类型的地理信息系统模型标准化；
步骤S300：利用分布式并行计算资源，在大数据处理平台上，采用数据库技术存储基于IFC和CityGML国际数据标准的模型信息，对模型数据进行统一存储与管理；
步骤S400：根据IDM/MVD技术，形成信息交换模板，为不同的信息化应用需求提供特定的数据模型；
步骤S500：对IFC数据标准和CityGML的数据查询与抽取，为用户提取出所需的BIM与GIS数据，并通过可视化展示，实现面向用户的数据统一查询及抽取功能。
本方法首先根据国际通用数据标准IFC工业基础分类方法，将各类型的建筑信息模型标准化。IFC(Industry Foundation Classes)工业基础分类数据标准是由国际组织BuildingSMART为BIM应用提出的一种开放数据标准，用以实现建筑内信息的表达，共享及应用，是针对建筑业界制定的计算机处理建筑产品数据的表示及交换标准。通过将不同软件创建的BIM模型转换为统一的IFC标准格式，可以实现对多类格式模型的操作。请参考图2，图2所示为本发明较佳实施例的IFC标准格式模型体系结构示意图。IFC数据格式总共具有四层架构：IFC模型体系结构由四个层次构成，从下到上依次是资源层(ResourceLayer)、核心层(Core Layer)、交互层(Interoperability Layer)(也可称为共享层)、领域层(Domain Layer)，每层中都包含一系列的信息描述模块。本方法首先将BIM模型中的信息与与IFC资源层的描述模块一一对应，再通过上层引用同层和下层的信息资源的IFC架构规则，依次形成核心层、交互层和领域层的信息内容，最终将整个BIM模型转换为IFC模型。
同样，本方法根据虚拟三维城市模型数据交换与存储国际标准CityGML，将各类型的地理信息系统模型标准化。CityGML是一种开放数据模型，它基于XML来实现虚拟三维城市模型的数据存储与交换，用以表达三维城市模板的通用数据模型。它定义了城市和区域中最常见的地表目标的类型及相互关系，并顾及了目标的几何、拓扑、语义、外观等方面的属性，包括专题类型之间的层次、聚合、目标间的关系以及空间属性等。
将建筑信息模型转换成统一的IFC数据格式以及将地理信息系统模型转换成统一的CityGML数据格式后，利用分布式并行计算资源，在大数据处理平台上，采用数据库技术存储基于IFC和CityGML国际数据标准的模型信息，对模型数据进行统一存储与管理。根据国际主流的IDM/MVD技术，形成信息交换模板，为不同的信息化应用需求提供特定的数据模型。IDM(Information delivery Manual，信息交付手册)标准由BuildingSMART组织提出，用以将实际的工作流程和所需交互的信息定义清晰，通过信息传递流程图，指导各环节信息的交换，实现过滤确切的信息需求和保证信息质量。MVD(Model View Definition，模型视图定义)标准也是由BuildingSMART组织提出，是基于特定目的，通过定义IFC的子模式和程序实行规则来对特定信息交换需求进行描述。MVD具有标准的数据架构，用于指导软件建立相应BIM模型。本方法中通过IDM标准筛选出用户所需的信息，再通过MVD标准将这些信息需求通过软件筛选出相应数据，形成信息交换模板。
信息交换模板是在信息交换需求和软件实现基础上产生的信息交换电子文档，主要形式包括电子表格，IFC Express，XML等电子文件。信息交换模板主要面向最终用户，承载可用于机器交互和人员阅读的BIM与GIS交换信息。对IFC与CityGML数据中的所需信息进行筛选和提取，最终对这些数据进行可视化展示，完成面向用户的数据统一查询及抽取。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，其特征在于，包括下列步骤：
根据国际通用数据标准IFC工业基础分类方法，将各类型的建筑信息模型标准化，将不同软件创建的BIM模型转换为统一的IFC标准格式；
根据虚拟三维城市模型数据交换与存储国际标准CityGML，将各类型的地理信息系统模型标准化；
利用分布式并行计算资源，在大数据处理平台上，采用数据库技术存储基于IFC和CityGML国际数据标准的模型信息，对模型数据进行统一存储与管理；
根据IDM/MVD技术，先通过IDM标准筛选出用户所需的信息，再通过MVD标准将这些信息需求通过软件筛选出相应数据，形成信息交换模板，为不同的信息化应用需求提供特定的数据模型；
对IFC数据标准和CityGML的数据查询与抽取，为用户提取出所需的BIM与GIS数据，并通过可视化展示，实现面向用户的数据统一查询及抽取功能。
2.根据权利要求1所述的CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，其特征在于，所述IFC模型体系结构由四个层次构成，从下到上依次是资源层、核心层、交互层、领域层，每层中都包含一系列的信息描述模块。
3.根据权利要求2所述的CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，其特征在于，该方法首先将BIM模型中的信息与与IFC资源层的描述模块一一对应，再通过上层引用同层和下层的信息资源的IFC架构规则，依次形成核心层、交互层和领域层的信息内容，最终将整个BIM模型转换为IFC模型。
4.根据权利要求1所述的CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，其特征在于，所述信息交换模板是在信息交换需求和软件实现基础上产生的信息交换电子文档，其包括电子表格，IFC Express，XML电子文件。
5.根据权利要求1所述的CityGML与IFC数据统一查询及数据抽取方法，其特征在于，所述信息交换模板面向最终用户，承载可用于机器交互和人员阅读的BIM与GIS交换信息。
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