CN109492311B - 盾构隧道bim参数化建模与轻量化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，首先建立REVIT隧道族库模型，然后将REVIT隧道族库模型进行参数化处理，对隧道中心线坐标进行坐标转换，将城建坐标系转换为WGS84坐标系，再将REVIT隧道族库模型通过算法转换为WebGL模型，并进行轻量化处理，对管片自定义参数进行保留，最终将生成的隧道整体轻量化信息模型导入平台应用，展现管片参数。该盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，在保留管片编号、环号等属性参数的基础上，使隧道整体模型达到轻量化标准，满足应用需求，并能在浏览器以及移动端上流畅运行，有效的解决隧道模型过大造成的系统运行不畅的问题。

Description

盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法
技术领域
本发明涉及盾构施工安全风险管理技术领域，具体涉及盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法。
背景技术
近年来地下空间开发迅猛发展，在地铁施工领域，盾构施工技术在隧道区间施工过程中得到广泛应用，面对日益繁重的地铁工程建设任务及复杂多变的工程施工风险，探索研发科学、有效的盾构施工安全、质量监控管理技术手段与方法，已成为地铁隧道工程建设日常管理工作的当务之急。
隧道施工项目中，隧道每环由固定数量管片组成，每片管片包含相关参数化信息，因此造成隧道整体原始模型文件过大，模型导入平台后，受浏览器缓存限制，造成用户浏览卡顿甚至浏览器崩溃，更无法支撑移动端级别应用，大大降低工作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，在保留管片编号、环号等属性参数的基础上，使隧道整体模型达到轻量化标准，满足应用需求，能在浏览器以及移动端上流畅运行，有效的解决隧道模型过大造成的系统运行不畅等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，包括该方法包括以下步骤：
(1)建立REVIT隧道族库模型；
(2)将REVIT隧道族库模型进行参数化处理；
(3)对隧道中心线坐标进行坐标转换，将城建坐标系转换为WGS84坐标系；
(4)将REVIT隧道族库模型通过算法转换为WebGL模型，并进行轻量化处理；
(5)将生成的隧道整体轻量化信息模型导入平台应用。
所述步骤(1)中REVIT隧道族库模型建立过程涉及的参数来源包括隧道中心线、隧道管片(顶片1片、邻片2片以及标准片5片)、路基、铁轨、二衬、口子件等。
所述步骤(2)中的参数化处理主要包括管片命名标号参数化和管片旋转角度参数化，所述管片命名编号参数化是对管片进行编号，在管片模型中预置一个参数，标记管片名称；所述管片旋转角度参数化是根据设计图纸，对管片旋转角度进行定义。
所述步骤(3)中城建坐标系与WGS84坐标系之间的坐标转化，采用布尔莎模型进行。该转换利用3个以上同时具有WGS84直角坐标和城建坐标直角坐标的点位，通过布尔莎模型进行计算，推算WGS84与地方椭球之间的平移参数；利用地图投影应用于WGS84坐标点确定二维转换参数，建立高程插值模型，最终实现两个坐标系之间的转换。
所述步骤(4)中的轻量化处理主要包括管片参数轻量化和旋转参数轻量化。轻量化工具采用C#语言基于Revit进行二次开发，集成了Revit提供的API。通过Revit建模后，调用插件一键生成平台需要的WebGL数据模型。工作流程为：首先在Revit中新建一个项目，打开轻量化插件，导入族库，配置生成参数，然后将生成的轻量化模型导入平台。
所述管片参数轻量化处理过程为：对管片参数进行提取，按照命名规则对每一个管片进行命名编号；然后根据命名规则，通过算法自动生成所有管片编号。
所述的命名规则为：项目名称-施工类型-标段编号-环号-管片编号。
所述旋转参数轻量化处理过程为：首先按照设计图纸的要求生成自动旋转的盾构圆环，并沿着坐标转换后的隧道中心线进行自动阵列；然后获取在google-earch下准确位置的隧道模型。
本发明的有益效果：
(1)在轻量化处理的过程中，同步对管片材质进行统一处理，根据管片编号，将预置好的管片材质模型与管片关联，在阵列生成管片模型的同时，对管片材质进行了添加，大大减少了后期管片材质的处理。
(2)在阵列的过程中，实质上仅引用了一个盾构圆环，大大减少了模型的数量。
(3)采用轻量化模式生成的WebGL盾构隧道模型，与采用轻量化生成的WebGL盾构隧道模型相比，轻量化比例达到了1：90。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述，其中：
图1为本发明盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法的流程图。
图2为本发明隧道圆环拼装旋转角度图。
具体实施方式
下面结合实施例附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，描述的实施例仅仅是本发明的一个具体的实施例，不是全部的实施例。下述实施例是说明性的，不是限制性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
图1为本发明盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法的流程图，以下参照附图1阐述隧道建模与轻量化处理方法，使隧道整体模型达到轻量化标准，满足应用需求，能在浏览器以及移动端上流畅运行。
首先，建立REVIT隧道族库模型(步骤S100)。采用REVIT工具，引入隧道中心线、隧道管片(顶片1片、邻片2片以及标准片5片)、路基、铁轨、二衬、口子件等参数，进行隧道族库模型的建立。
然后，将REVIT隧道族库模型进行参数化处理(步骤S200)。该过程中包括隧道管片参数化和管片旋转角度参数化。隧道管片参数化是对管片进行编号，在管片模型中预置一个参数，标记管片名称(步骤S201)。管片旋转角度参数化是根据设计图纸，对管片旋转角度进行定义(步骤S202)。
然后，对隧道中心线坐标进行坐标转换，将城建坐标系转换为WGS84坐标系。转化公式采用布尔莎模型进行转换(步骤S300)。该转换利用3个以上同时具有WGS84直角坐标和城建坐标直角坐标的点位，通过布尔莎模型进行计算，推算WGS84与地方椭球之间的平移参数；利用地图投影应用于WGS84坐标点确定二维转换参数，建立高程插值模型，最终实现两个坐标系之间的转换。
然后，REVIT隧道族库模型通过算法转换为WebGL模型(步骤S400)，并进行轻量化处理生成轻量化模型(步骤S500)。在轻量化处理的过程中，对管片材质进行统一处理，根据管片编号，将预置好的管片材质模型与管片关联，在阵列生成管片模型的同时，对管片材质进行添加，极大减少了后期管片材质的处理过程(步骤501)。
轻量化工具采用C#语言基于Revit进行二次开发，集成了Revit提供的API。通过Revit建模后，调用插件一键生成平台需要的WebGL数据模型。工作流程为：首先在Revit中新建一个项目，打开轻量化插件，导入族库，配置生成参数，然后将生成的轻量化模型导入平台。
转换过程中，对管片参数进行提取，按照规则对每一个管片进行命名编号，命名规则为：项目名称-施工类型-标段编号-环号-管片编号。根据命名规则通过算法，自动生成所有管片编号(步骤S401)。
通过盾构族库管片模型中的旋转参数，可以按照设计图纸的要求生成自动旋转的盾构圆环，并沿着坐标转换候的隧道中心线进行自动阵列(步骤S402)。最终可以获取到在google-earch下准确位置的隧道模型。在阵列的过程中，实际上只是引用了一个盾构圆环，大大减少了模型的数量，达到了轻量化的效果。
然后，将生成的隧道整体轻量化信息模型导入平台展示(步骤S600)。至此，便实现了隧道BIM模型参数化建模与模型轻量化处理，实现浏览器以及移动端上流畅运行。
实施例一：
大连地铁5号线工程项目-梭鱼湾跨海段隧道盾构BIM应用项目中，应用本发明盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，对隧道建立模型并进行轻量化处理。
首先进行模型的建立，采用REVIT建模工具建立隧道管片模型，并将模型进行参数化处理，其中包括管片命名编号参数化和管片旋转角度参数化两部分。
(1)管片命名标号参数化：对管片进行编号，在管片模型中预置一个参数，标记管片具体名称：顶片F；邻片L1/L2；标准片B1/B2/B3/B4/B5。
(2)管片旋转角度参数化：如图2所示，根据设计图纸，对8片管片旋转角度进行参数化定义，具体为：
第一环：初始点位，顶片F为0度；
第二环：距前一环点位顺时针旋转32度43分38秒；
第三环：距前一环点位顺时针旋转81度49分05秒；
第四环：距前一环点位顺时针旋转130度54分33秒；
第五环：距前一环点位顺时针旋转180度00分00秒；
第六环：距前一环点位逆时针旋转130度54分33秒；
第七环：距前一环点位逆时针旋转81度49分05秒；
第八环：距前一环点位逆时针旋转32度43分38秒。
然后采用布尔莎模型将城建坐标系转换为WGS84坐标系，再通过算法将模型转换为WebGL模型，并将进行轻量化处理后的模型导入大连地铁五号线海底隧道施工管理BIM云平台。
实施例二：
大连地铁五号线海底隧道施工管理BIM云平台中，直接使用建立的REVIT盾构隧道模型，需要引用的模型数量可达到上万；采用轻量化的模式，实际引用的模型只有13个，大大减少了模型的数量。经过测试：采用轻量化模式生成的WebGL盾构隧道模型只有10M没有采用轻量化生成的WebGL盾构隧道模型达到了890M，轻量化比例达到了1：90。
在时间效率上，直接使用建立的REVIT盾构隧道模型，大概需要1-2个小时，而采用轻量化模式生成的WebGL盾构隧道模型需要10分钟，大大减少了模型生成的时间。具体来说，通过轻量化处理之后，WebGL引擎所需要读取的三维面数非常少，只有一个盾构圆环的8个片；而直接使用建立的REVIT盾构隧道模型，需要把所有盾构隧道圆环管片全部读取出来，WebGL模型的数量非常庞大，所需运算的面数也非常多。
表一轻量化前后对比
对比项 轻量化前 轻量化后
引用模型数量 上万个 13个
大小 890M 10M
读取时间 1-2个小时 10分钟
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，可以在合理范围内随意变化。在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出其他种种变化。

Claims (6)

1.盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)建立REVIT隧道族库模型；
(2)将REVIT隧道族库模型进行参数化处理；
所述步骤(2)中的参数化处理主要包括管片命名编号参数化和管片旋转角度参数化，所述管片命名编号参数化是对管片进行编号，在管片模型中预置一个参数，标记管片名称；所述管片旋转角度参数化是根据设计图纸，对管片旋转角度进行定义；
(3)对隧道中心线进行坐标转换，将城建坐标系转换为WGS84坐标系；
(4)将REVIT隧道族库模型通过算法转换为WebGL模型，并进行轻量化处理生成轻量化模型；
所述步骤(4)中的轻量化处理主要包括管片参数轻量化和旋转参数轻量化；在轻量化处理的过程中，对管片材质进行统一处理，根据管片编号，将预置好的管片材质模型与管片关联，在阵列生成管片模型的同时，对管片材质进行添加；
(5)将生成的隧道整体轻量化信息模型导入平台展示。
2.按照权利要求1所述的盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中REVIT隧道族库模型建立过程涉及的参数来源包括隧道中心线、隧道管片、路基、铁轨、二衬、口子件；其中隧道管片包括顶片1片、邻片2片以及标准片5片。
3.按照权利要求1所述的盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，其特征在于，所述步骤(3)采用布尔莎模型进行坐标转换。
4.按照权利要求1所述的盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，其特征在于，所述管片参数轻量化处理过程为：对管片参数进行提取，按照命名规则对每一个管片进行命名编号；然后根据命名规则，通过算法自动生成所有管片编号。
5.按照权利要求4所述的盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，所述的命名规则为：项目名称-施工类型-标段编号-环号-管片编号。
6.按照权利要求1所述的盾构隧道BIM参数化建模与轻量化处理方法，其特征在于，所述旋转参数轻量化处理过程为：首先按照设计图纸的要求生成自动旋转的盾构圆环，并沿着坐标转换后的隧道中心线进行自动阵列；然后获取在google-earch下准确位置的隧道模型。
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