CN108318010B - 一种基于bim的基坑监测测点快速选取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的基坑监测测点快速选取方法，采用以下步骤：一)建立基坑工程监测点与BIM模型中基坑监测测点一一对应，二)在BIM模型的世界坐标系O‑XYZ中，建立本地坐标系O₁‑X₁Y₁Z₁，三)确定本地坐标系O₁‑X₁Y₁Z₁与世界坐标系O‑XYZ之间的转换关系，四)将基坑监测测点在世界坐标系O‑XYZ中的坐标值转换为本地坐标系O₁‑X₁Y₁Z₁中的坐标值，用(a,b,c)表示，五)判断基坑监测测点(a,b,c)a的绝对值是否小于等于L/2，b和c的绝对值是否小于等于设定值，如果是，被选中，如果否，未被选中。本发明能够快速批量地框选三维模型中同一剖面附近的测点元素。

Description

一种基于BIM的基坑监测测点快速选取方法

技术领域

本发明涉及图形学和BIM技术，具体地，涉及基于BIM的基坑监测测点快速选取方法。

背景技术

BIM(Building Information Modeling)，即建筑信息模型，是一种新型的工程建设行业的计算机应用技术，以建筑工程项目相关信息数据作为模型应用的基础。

大部分建筑工程都存在基坑作业部分，由于基坑作业普遍风险性较大，需在建设过程中，实时对基坑安全进行监测。近几年来，借助BIM模型可视化的特点，在三维虚拟场景中展示监测数值，让工程技术人员可以直观地了解每一项监测数据所对应的现场空间位置，这样的方式已经逐步在取代传统监测利用cad图纸对应监测数据和监测点位置的方法。然而，目前BIM模型查看监测数据仍存在瓶颈和待突破点，比如，在BIM模型中选取某一剖面附近的大批量测点的方式是：参照cad平面图，在模型中逐个点击测点元素选取，再进行后续分析，这样的方式比较耗时，且容易漏选、错选，效率很低，用户体验极差。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于BIM的基坑监测测点快速选取方法，采用该方法能够快速批量地框选三维模型中同一剖面附近的测点元素。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于BIM的基坑监测测点快速选取方法，采用以下步骤：一)根据基坑工程监测点，在BIM模型中设置基坑监测测点，基坑工程监测点与BIM模型中基坑监测测点一一对应，二)在BIM模型的世界坐标系O-XYZ中，以用户指定路径作为X₁轴、以用户指定路径起点指向终点的方向为X₁轴正方向，以指定路径的中心作为原点O₁、竖直方向为Y₁轴、以竖直向上的方向为Y₁轴的正方向，垂直X₁O₁Y₁平面的直线为Z₁轴建立本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁，三)确定本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁与世界坐标系O-XYZ之间的转换关系，四)将基坑监测测点在世界坐标系O-XYZ中的坐标值转换为本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中的坐标值，用(a,b,c)表示，五)判断基坑监测测点(a,b,c)a的绝对值是否小于等于L/2，b和c的绝对值是否小于等于设定值，如果是，则基坑监测测点被选中，如果否，则基坑监测测点未被选中，其中L为用户指定路径的长度。

所述步骤三)，本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁与世界坐标系O-XYZ之间的转换关系为：

P_本地＝M₁M₃M₂P_世界

其中，P_本地为基坑监测测点P在本地坐标系中的坐标，P_世界为基坑监测测点P在世界坐标系中的坐标，

M₁是平移转换矩阵，

其中t_x,t_y，t_z为本地坐标系原点在世界坐标系中的坐标值的相反数；

M₂为缩放转换矩阵，

其中K_x，K_y，K_z分别为世界坐标系与本地坐标系三个坐标轴的缩放系数，

M₃为旋转转换矩阵，

M₃的求解方程组为：

其中：i₀是本地坐标系X₁轴单位向量i₁＝(1，0，0)在世界坐标系中的向量，j₀是本地坐标系Y₁轴单位向量j₁＝(0，1，0)在世界坐标系中的向量，k₀是本地坐标系Z₁轴单位向量k₁＝(0，0，1)在世界坐标系中的向量，Ψ为本地坐标系绕世界坐标系Z轴旋转的角度，θ为本地坐标系绕世界坐标系X轴旋转的角度，

为本地坐标系绕世界坐标系Y轴旋转的角度。

本发明具有的优点和积极效果是：方便快速选取一条路径上的所有测点，降低了监测测点批量选取的难度，极大地方便了用户选取操作。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，一种基于BIM的基坑监测测点快速选择方法，采用以下步骤：

一)根据基坑工程监测点，在BIM模型中设置基坑监测测点，基坑工程监测点与BIM模型中基坑监测测点一一对应，

二)在BIM模型的世界坐标系O-XYZ中，以用户指定路径作为X₁轴、以用户指定路径起点指向终点的方向为X₁轴正方向，以指定路径的中心作为原点O₁、竖直方向为Y₁轴、以竖直向上的方向为Y₁轴的正方向，垂直X₁O₁Y₁平面的直线为Z₁轴建立本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁，

三)确定本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁与世界坐标系O-XYZ之间的转换关系，

四)将基坑监测测点在世界坐标系O-XYZ中的坐标值转换为本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中的坐标值，用(a,b,c)表示，

五)判断基坑监测测点(a,b,c)a的绝对值是否小于等于L/2，b和c的绝对值是否小于等于设定值，如果是，则基坑监测测点被选中，如果否，则基坑监测测点未被选中，其中L为用户指定路径的长度。

上述方法可以实现快速批量选取三维模型中同一剖面附近，偏差在设定值内的测点元素。

上述步骤三)，本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁与世界坐标系O-XYZ之间的转换关系为：

P_本地＝M₁M₃M₂P_世界

其中，P_本地为基坑监测测点P在本地坐标系中的坐标，P_世界为基坑监测测点P在世界坐标系中的坐标，

M₁是平移转换矩阵，

其中t_x,t_y，t_z为本地坐标系原点在世界坐标系中的坐标值的相反数；

M₂为缩放转换矩阵，

其中K_x，K_y，K_z分别为世界坐标系与本地坐标系三个坐标轴的缩放系数，

M₃为旋转转换矩阵，

M₃的求解方程组为：

其中：i₀是本地坐标系X₁轴单位向量i₁＝(1，0，0)在世界坐标系中的向量，j₀是本地坐标系Y₁轴单位向量j₁＝(0，1，0)在世界坐标系中的向量，k₀是本地坐标系Z₁轴单位向量k₁＝(0，0，1)在世界坐标系中的向量，Ψ为本地坐标系绕世界坐标系Z轴旋转的角度，θ为本地坐标系绕世界坐标系X轴旋转的角度，

为本地坐标系绕世界坐标系Y轴旋转的角度，i₀、j₀、k₀已知，由上述方程组可以计算出旋转矩阵M₃。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于BIM的基坑监测测点快速选取方法，其特征在于，采用以下步骤：

一)根据基坑工程监测点，在BIM模型中设置基坑监测测点，基坑工程监测点与BIM模型中基坑监测测点一一对应，

二)在BIM模型的世界坐标系O-XYZ中，以用户指定路径作为X₁轴、以用户指定路径起点指向终点的方向为X₁轴正方向，以指定路径的中心作为原点O₁、竖直方向为Y₁轴、以竖直向上的方向为Y₁轴的正方向，垂直X₁O₁Y₁平面的直线为Z₁轴建立本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁，

三)确定本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁与世界坐标系O-XYZ之间的转换关系，

四)将基坑监测测点在世界坐标系O-XYZ中的坐标值转换为本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中的坐标值，用(a,b,c)表示，

五)判断基坑监测测点 (a,b,c)a 的绝对值是否小于等于L/2，b和c的绝对值是否小于等于设定值，如果都是，则基坑监测测点被选中，如果否，则基坑监测测点未被选中，其中L为用户指定路径的长度。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的基坑监测测点快速选取方法，其特征在于，所述步骤三)，本地坐标系O₁-X₁Y₁Z₁与世界坐标系O-XYZ之间的转换关系为：

P_本地＝M₁M₃M₂P_世界

其中，P_本地为基坑监测测点P在本地坐标系中的坐标，P_世界为基坑监测测点P在世界坐标系中的坐标，

M₁是平移转换矩阵，

其中t_x,t_y，t_z为本地坐标系原点在世界坐标系中的坐标值的相反数；

M₂为缩放转换矩阵，

其中K_x，K_y，K_z分别为世界坐标系与本地坐标系三个坐标轴的缩放系数，

M₃为旋转转换矩阵，

M₃的求解方程组为：

其中：i₀是本地坐标系X₁轴单位向量i₁＝(1，0，0)在世界坐标系中的向量，j₀是本地坐标系Y₁轴单位向量j₁＝(0，1，0)在世界坐标系中的向量，k₀是本地坐标系Z₁轴单位向量k₁＝(0，0，1)在世界坐标系中的向量，Ψ为本地坐标系绕世界坐标系Z轴旋转的角度，θ为本地坐标系绕世界坐标系X轴旋转的角度，

为本地坐标系绕世界坐标系Y轴旋转的角度。

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