CN108629836A - 一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,包括以下步骤:S1.解析CATIA BIM实体模型文件,遍历其包含的实体对象,并提取所述实体对象的参数信息写入中间文件;S2,解析中间文件,取得CATIA BIM三维底层数据,然后进行GIS模型重构,得到标准化GIS模型。其中中间文件为XML文件。本发明提供的转化方法具有操作便捷,一键转换,效率高,模型数据质量好,数据完整的优点。

Description

一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型 的方法
技术领域
本发明涉及地理信息系统技术领域,尤其涉及一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法。
背景技术
当前,随着我国城市规模的不断扩大,为应对日益复杂的城市建设和管理,我国正在大力推动智慧城市建设。实现城市智慧式管理和运行离不开BIM和GIS技术的集成应用。
BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)是以建筑物的三维数字化为载体,以建筑物全生命周期(设计、施工建造、运营、拆除)为主线,将建筑生产各个环节所需要的信息关联起来,所形成的建筑信息集;是以三维立体形式表达建筑构件,并且可以展现构件之间的互动性,反馈构件相互作用信息。
GIS( Geographic Information System,地理信息系统)是获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科,是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的海量三维地理数据,以提供管理、决策等所需信息的技术系统,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。
但由于BIM和GIS面向的是不同领域的应用,两者采用的数据标准和技术也截然不同,因此实现两者之间的数据交换成为“BIM+GIS”融合应用的首要任务。故从BIM实体模型到GIS标准化模型的自动转换具有很大的意义及价值。
本发明针对市场占有率较高的CATIA BIM平台和SuperMap GIS平台,提供了一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的数据集成方法。
目前,业内普遍采用的方法是将CATIA BIM模型文件手动转换为中间格式文件,然后利用第三方软件进行转换。采用该方法主要存在以下几个问题:(1)操作繁琐,转换时间长;(2)模型数据多次中转,质量不佳,易丢失数据;(3)大模型转换,成本偏高。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法。
具体的,一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,包括以下步骤:
S1. 解析CATIA BIM实体模型文件,遍历其包含的实体对象,并提取所述实体对象的参数信息写入中间文件;
S2,解析所述中间文件,取得CATIA BIM三维底层数据,然后进行GIS模型重构,得到标准化GIS模型。
优选的,所述中间文件为XML文件。
优选的,S1中所述参数信息包括:层级关系、相对位置关系、属性数据及材质数据;在所述实体对象包含几何数据的情况下,所述参数信息还包括几何数据;所述几何数据包括:三维坐标点、法线数据及拓扑关系。
优选的,所述层级关系采用结构树的方式进行描述;所述相对位置关系采用相对位置关系矩阵进行描述。
优选的,步骤S1中所述提取实体对象的参数信息包括以下步骤:
S11,自顶向下地依次获取各实体对象的层级关系;
S12,判断该层级实体对象是否含有材质数据;若有则提取材质数据,没有则置为空;
S13,提取实体对象的属性数据及相对位置关系;
S14,判断当前实体对象是否为包含了几何数据的实体对象;若是则提取几何数据;
S15,再判断该层级的实体对象类型及是否含有下一级子部件,如有,则递归提取参数信息;
S16,遍历并提取实体对象的参数信息完成,并按层级关系以文件流写入所述中间文件。
优选的,步骤S14中所述提取实体对象的几何数据包括以下子步骤:
S141,遍历所述实体对象内部几何,获取相应的拓扑体;
S142,由所述拓扑体获取到组成该实体对象的所有表面;
S143,然后对表面进行三角网格细分,将表面离散化为一系列的三角网格;
S144,依次遍历相互关联的三角网格,获取每个三角网格的顶点坐标及索引,将每个顶点的三维坐标乘上该实体对象的相对位置关系矩阵,以获取基于同一笛卡尔坐标系下的三维点坐标;
S145,获取每个顶点的法线坐标;
S146,将所有取得的几何数据,按层次关系输出至中间文件中。
优选的,所述步骤S2包含以下子步骤:
S21,解析所述间文件,获取三维数据源,取得各实体对象的几何数据
S22,根据几何数据重建GIS模型;
S22,取得实体对象材质数据,重新计算贴图坐标,对GIS模型进行渲染,取得渲染后GIS模型;
S23,将属性信息与渲染后GIS模型一一建立关联,并按符合SuperMap GIS的格式标准输出,得到标准化GIS模型。
优选的,步骤S23中的一一建立关联,是通过唯一编号进行映射实现的;所述的唯一编号用于通过编号匹配将属性信息写入相应记录,还用于在通过模型查看属性时,通过唯一编号查询到各属性值,在可视化界面中显示。
优选的, 所述XML文件用创建不同类型及属性的数据节点的方法,用于对应并储存实体对象的类型及属性。
优选的,S23中所述标准化GIS模型 为SuperMap GIS的udb格式。
本发明的有益效果在于:本项发明可实现CATIA BIM与 Supermap GIS数据模型无缝对接、属性无损集成,促进BIM与GIS的融合,深度挖掘CATIA创建的BIM 模型价值,弥补三维GIS缺乏精准建筑物模型的不足。同时3D GIS 提供的多种空间数据为 BIM 应用提供了坚实的地理环境基础,可满足大场景与室内精细场景完美结合的应用需求,并且 GIS 宏观尺度的管理功能可将 BIM 应用扩展至道 路、铁路、隧道、水电等长线工程,极大地拓展了BIM 行业应用广度和深度。操作便捷,一键转换,效率较高,模型数据质量好,数据完整。
附图说明
图1是本发明的方法示意图;
图2是本发明的方法流程图;
图3是CATProduct文件BIM模型在CATIA中可视化示例图;
图4是XML文件中Product数据节点的类型及属性示意图;
图5是XML文件中Part数据节点的类型及属性示意图;
图6是XML文件中Solid及Face数据节点的类型及属性示意图;
图7是导出BIM模型三维数据到XML中后的文件截图;
图8是三维面进行三角细分后结果示意图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实施例对本发明进行详细描述。但本发明不限于所给出的实施例。
本文中描述的各种技术及提取到的CATIA BIM模型三维数据可以用于地理空间信息系统该技术领域,以及其他类似领域。
图2示出了本发明提供的将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法流程图,图3示出了一份CATProduct文件BIM模型在CATIA中可视化示意图,图4示出了本发明提供的XML文件中Product节点的类型及属性示意图,图5示出了本发明提供的XML文件中Part节点的类型及属性示意图,图6示出了本发明提供的XML文件中Solid及Face节点的类型及属性示意图,图7是示出了本发明提供导出BIM模型三维数据到XML中后的文件截图,图8示出了本发明提供的三维面进行三角细分后结果示意图。
本实施例提供的所述将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,包括如下步骤。
具体的,一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,包括以下步骤:
S1. 解析CATIA BIM实体模型文件,遍历其包含的实体对象,并提取所述实体对象的参数信息写入中间文件;解析CATIA BIM实体模型的CATProduct格式文件,获取各个实体对象的层级关系、相对位置关系、属性数据及材质参数信息,筛选出所有包含几何信息的实体对象;
在具体步骤中,因CATIA 零件类型中才切实包含模型的几何信息,故需要将其筛选出来。因此解析CATIA BIM实体模型的CATProduct格式文件获取实体对象步骤中包含如下步骤;利用CATIA二次开发技术遍历.CATProduct格式文件的BIM模型结构,自顶向下地依次获取各部件的层级关系(位于第一层,第二层,…),判断该层部件是否含有材质,若有则获取材质参数,然后取得属性数据及相对位置关系矩阵,并将其记录下来;判断该层的部件类型及是否含有下一级子部件,如有则递归获取数据。若当前部件为零件部件(Part类型),则该部件即为承载了模型几何信息的实体对象。将所有获取到的包含几何信息的零件节点保存在一个数据集合中,作下一步骤的输入。
在获取实体对象几何信息时按照以下的步骤:遍历所述各个实体对象内部几何信息,并根据实体对象的相对位置关系,得到基于同一笛卡尔坐标系下的构成该实体的三维坐标点、法线数据及拓扑关系等几何数据。将几何数据、属性及材质参数信息按层级关系以文件流写入文件。
计算机里的3D模型,是通过多个多边形面组合来近似模拟一个物体的。它不是圆滑的,面数越多,则越接近真实物体。同时如图7 所示,一个三维面可由一系列彼此相互关联的三角面片近似模拟出来,三角面片数越多,则越接近三维面。本发明所述提取CATIABIM模型几何数据的过程,就是一个“拆分”的过程,将一个CATIA BIM模型拆分为一个一个的相互连接的三角面片,然后获取每个三角面片的内部数据。
因此,具体的步骤为:在取得CATIA BIM模型中包含几何信息的零件类型实体对象后,在所述获取对象几何数据及输出数据到文件的步骤中包含如下步骤;
1. 遍历所述实体对象内部几何,获取相应的拓扑体,由拓扑体获取到组成该实体的所有三维表面,然后对三维面进行三角网格细分,将面离散化为一系列的三角网格;
2. 依次遍历相互关联的三角网格,获取每个三角网格的顶点坐标及索引,将每个顶点乘上该实体的相对位置关系矩阵,以获得基于同一笛卡尔坐标系下的三维点坐标。然后计算每个顶点的法线坐标。最后将所有取得的数据按层次关系依据自定义的类型及属性要求输出至XML文件
S2,解析所述中间文件,取得CATIA BIM三维底层数据,然后进行GIS模型重构,得到标准化GIS模型。解析所述XML文件,取得BIM三维底层数据,然后进行GIS模型重构,按照SuperMap GIS的udb格式标准输出,得到标准化GIS模型。
如前所述,计算机里的3D模型,是通过多个多边形面组合来近似模拟一个物体的。GIS模型也不例外。本发明中所述计算机内提取CATIA BIM模型几何数据的过程,是一个“拆分”的过程,那么将提取的CATIA BIM三维数据转换为SuperMap GIS的标准化GIS模型的过程就是一个“重构”的过程。
在步骤S2中,在取得存储有CATIA BIM三维数据的XML文件的情况下,在所述解析数据重建GIS模型的步骤中包含如下步骤:
1.解析XML数据,获取三维数据源,取得各实体对象的几何数据重建GIS模型;
2.取得各实体对象材质参数信息,重新计算贴图坐标,对GIS模型进行渲染,取得与BIM模型可视化效果一致的GIS模型;
3. 将属性信息与GIS 模型一一建立关联,然后按照SuperMap GIS的udb格式标准输出,得到标准化GIS模型。
在以上步骤1中,几何数据包含在每个Face节点下,利用Face节点中的三角面片数据,重新生成各个三角面片,有限多个三角面片近似模拟出一个三维面。如此,一个Face节点就生成一个三维面,将Part节点下所有包含的Face节点处理完毕后,便得到了一个BIM模型中零件类型对象对应的单体GIS模型。在步骤S402中,因为贴图信息不是记录在三角面上,而是纪录在顶点上。因此需要利用获取到的材质参数信息,重新计算每个顶点对应的贴图坐标,建立一一映射,把相应的材质数据应用到GIS模型上,取得与BIM模型一致的可视化效果。在步骤S403中,属性信息与GIS模型一一建立关联,是通过唯一编号实现的。在Product及Part节点属性字段“number”中存有唯一标识该实体对象的编号。每创建一个单体GIS模型,将在udb文件中的数据集下添加一条记录,并将唯一编号写入该记录中。然后通过匹配编号将属性信息写入相应记录。通过模型查看属性时,是通过唯一编号查询到各属性值,进而在可视化界面中显示出来。
作为优选的实施方式,所述XML文件用创建不同类型及属性的数据节点的方法,用于对应并储存实体对象的类型及属性。此处依据CATProduct文件的BIM模型结构树中的层级关系及图形学知识,在XML文件中自定义了Proudct、Part、Solid、Face四个数据节点的类型及属性,可反映出CATIA BIM模型的层级关系,定义各个数据节点中应保存的GIS中切实需要的属性数据,便于BIM与GIS的数据交换。
作为优选的实施方式,S23中所述标准化GIS模型 为SuperMap GIS的udb格式。
如上所述,可较好的实现本发明。对于本领域的技术人员而言,根据本发明的教导,设计出不同形式的将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法并不需要创造性的劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1. 解析CATIA BIM实体模型文件,遍历其包含的实体对象,并提取所述实体对象的参数信息写入中间文件;
S2,解析所述中间文件,取得CATIA BIM三维底层数据,然后进行GIS模型重构,得到标准化GIS模型。
2.如权利要求1所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于:所述中间文件为XML文件。
3.如权利要求2所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于:S1中所述参数信息包括:层级关系、相对位置关系、属性数据及材质数据;在所述实体对象包含几何数据的情况下,所述参数信息还包括几何数据;所述几何数据包括:三维坐标点、法线数据及拓扑关系。
4.如权利要求3所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于:所述层级关系采用结构树的方式进行描述;所述相对位置关系采用相对位置关系矩阵进行描述。
5.如权利要求4所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于:步骤S1中所述提取实体对象的参数信息包括以下步骤:
S11,自顶向下地依次获取各实体对象的层级关系;
S12,判断该层级实体对象是否含有材质数据;若有则提取材质数据,没有则置为空;
S13,提取实体对象的属性数据及相对位置关系;
S14,判断当前实体对象是否为包含了几何数据的实体对象;若是则提取几何数据;
S15,再判断该层级的实体对象类型及是否含有下一级子部件,如有,则递归提取参数信息;
S16,遍历并提取实体对象的参数信息完成,并按层级关系以文件流写入所述中间文件。
6.如权利要求5所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于:步骤S14中所述提取实体对象的几何数据包括以下子步骤:
S141,遍历所述实体对象内部几何,获取相应的拓扑体;
S142,由所述拓扑体获取到组成该实体对象的所有表面;
S143,然后对表面进行三角网格细分,将表面离散化为一系列的三角网格;
S144,依次遍历相互关联的三角网格,获取每个三角网格的顶点坐标及索引,将每个顶点的三维坐标乘上该实体对象的相对位置关系矩阵,以获取基于同一笛卡尔坐标系下的三维点坐标;
S145,获取每个顶点的法线坐标;
S146,将所有取得的几何数据,按层次关系输出至中间文件中。
7.如权利要求6所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于:步骤S2包含以下子步骤:
S21,解析所述间文件,获取三维数据源,取得各实体对象的几何数据;
S22,根据几何数据重建GIS模型;
S22,取得实体对象材质数据,重新计算贴图坐标,对GIS模型进行渲染,取得渲染后GIS模型;
S23,将属性信息与渲染后GIS模型一一建立关联,并按符合SuperMap GIS的格式标准输出,得到标准化GIS模型。
8.如权利要求7所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于: 步骤S23中的一一建立关联,是通过唯一编号进行映射实现的;所述的唯一编号用于通过编号匹配将属性信息写入相应记录,还用于在通过模型查看属性时,通过唯一编号查询到各属性值,在可视化界面中显示。
9.如权利要求8所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于: 所述XML文件用创建不同类型数据节点的方法,用于对应并储存实体对象的类型及属性。
10.如权利要求9所述的一种将CATIA BIM实体模型转换为SuperMap GIS标准化模型的方法,其特征在于:S23中所述标准化GIS模型 为SuperMap GIS的udb格式。
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