CN109710963B - 基于建筑二维cad图纸的三维快速建模系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系统及方法，其系统包括标准化预处理功能模块、有效点线信息快速提取模块、建筑分类构件模型建模模块和建筑一体化建模模块；根据建筑二维CAD图纸，进行标准化预处理，形成标准化基础数据；针对基础图层中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并；进行有效点线信息快速提取；快速构建建筑分类构件模型；按照专业应用的需求，得到相应的建筑一体化三维模型；针对基于建筑二维CAD图纸进行三维建筑模型建模的应用，克服现有人机交互三维建模技术中建模速度慢、容易出错等缺陷，充分利用建筑二维图纸与三维结构之间的空间逻辑关系，基于建筑二维CAD图纸实现三维快速建模的技术方法、系统及用途。

Description

基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系统及方法

技术领域

本发明涉及CAD建模技术领域，特别涉及一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系统及方法。

背景技术

国家及地方政府出台了一系列建筑信息模型(BIM)的相关引导政策，加上住宅产业化的发展，为三维建筑建模技术的发展与应用等提供了巨大的需求空间。而传统采 用人机交互模式，基于建筑二维CAD图纸进行三维建筑模型建模时，存在建模效率低、 容易因人为建模操作失误而导致所建的三维建筑模型成果不符合建筑二维CAD图纸信 息等缺陷。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于针对基于建筑二维CAD图纸进行三维建筑模型建模的应 用，克服现有人机交互三维建模技术中建模速度慢、容易出错等缺陷，充分利用建筑二维 图纸与三维结构之间的空间逻辑关系，基于建筑二维CAD图纸实现三维快速建模的技术方 法、系统及用途。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种基于建筑二维CAD图纸的三维快 速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据建筑二维CAD图纸，进行标准化预处理，形成标准化基础数据；其中，标准化基础数据包括；1、对建筑二维CAD图纸中的各类图层，按照建筑属性进行分类并根据分类名称进行标准化，得到基础图层信息模型；2、构建建筑二维CAD图纸中的竖直剖面图、 水平剖面图、侧面图和屋顶俯视图之间的三维空间位置关系，通过标注各图纸上的相互对 应的辅助基准点，得到各个视图图纸的三维空间关系模型；

S2、根据上述步骤得到的基础图层信息模型；针对其中重叠或者相距很近的矢量点、 矢量线进行合并，得到二维CAD图纸有效点线信息模型；

S3、根据步骤S2得到的二维CAD图纸有效点线信息模型，进行有效点线信息快速提取； 快速构建建筑分类构件模型；

S4、对步骤S3得到的建筑分类构件模型进行整合，得到建筑一体化三维模型。

优选的，在步骤S1中，在进行基础图层信息模型建立时，首先根据建筑属性进行分类， 其中，所述建筑属性包括墙、柱、梁、楼板、门、窗、电梯、楼梯、排水、电气、消防； 然后根据分类名称，建立相应建筑属性的标准化图层，并在所述相应建筑属性的标准化图 层中，只保留该建筑属性的名称和该建筑属性的轮廓线，由此建立该建筑属性的图层信息 模型。

在上述任意一项实施例中优选的是，在步骤S1中，在进行各个视图图纸的三维空间关 系模型建立时；标注各图纸上的相互对应的辅助基准点包括一下步骤：A1、在每个竖直剖 面图的每个楼层标高上标注两个第一辅助基准点；A2、在侧面图的每个楼层标高上，标注 两个第二辅助基准点；A3、在每个水平剖面图上分别标注与两个第一辅助基准点相对应的 两个第三辅助基准点；以及两个第二辅助基准点相对应的两个第四辅助基准点。

在上述任意一项实施例中优选的是，在步骤S2中，在针对其中重叠或者相距很近的 矢量点、矢量线进行合并时，按照以下预设规则进行处理：

(1)、将重叠或相距预设控制距离范围以内的多个矢量点d₁、d₂、d₃、…、d_k合并成一个矢量点d，其中d＝(d₁+d₂+d₃+…+d_k)/k；

(2)、将存在重叠的多条矢量线L₁、L₂、L₃、…、L_m合并成一条矢量线L，其中L＝L₁∪L₂∪L₃∪…∪L_m；

(3)、对于相距预设控制距离范围以内且垂直投影存在重叠的平行矢量线，合并成一 条矢量线；

(4)、对于相距预设控制距离范围以内的两条非平行的矢量线，将两条矢量线的两个 端点的矢量坐标合并为一个新的矢量坐标；

(5)、当某个矢量点到某条矢量线的相距预设控制距离范围以内时，将该矢量点沿着 该矢量线法线的方向移至到该矢量线上，得到移动后的矢量点。

其中，预设控制距离范围依据不同的专业CAD模型的最低精度要求进行设置，比如说 概预算BIM建模领域中的预设控制距离范围设置为1厘米。

在上述任意一项实施例中优选的是，在步骤S3中，在进行快速构建建筑分类构件模型 时，包括构建基础构件模型、构建独立构件模型和构建专业系统构件模型。

在上述任意一项实施例中优选的是，在构建基础构件模型时，包括构建各楼层墙体三 维模型和构建各楼层柱体三维模型；在构建各楼层柱体三维模型时，基于柱的标准化图层， 以及步骤S1所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层柱体三维模型；

在构建各楼层墙体三维模型时，整体按照先提取外墙、再提取内墙、最后进行各楼层 分区模型提取的核心流程进行，包括如下步骤：B1，基于墙的标准化图层，提取得到各楼层外墙轮廓边界线，并计算外墙轮廓边界线的中心线从而得出各楼层外墙轴线；基于墙的标准化图层以及所得到的各楼层外墙轮廓边界线与轴线，提取得到各楼层内墙轮廓边界线， 并计算内墙轮廓边界线的中心线从而得到各楼层内墙轴线；B2，根据上一步得到的各楼层 外墙轴线和内墙轴线，与步骤S1中得到各个视图图纸的三维空间关系模型，构建各楼层外 墙三维模型和内墙三维模型；B3，根据步骤B1得到的各楼层外墙轴线和内墙轴线进行各楼 层中走廊及各个房间的分区，得到各楼层分区模型。

在上述任意一项实施例中优选的是，在构建独立构件模型时，包括构建各楼层门窗三 维模型、构建各楼层梁体三维模型和构建各楼层楼板三维模型；在构件各楼层门窗三维模 型时，包括以下步骤：首先，基于门的标准化图层、窗的标准化图层，以及步骤S1中所得 到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层门窗三维模型；然后，基于各楼层外墙三 维模型、内墙三维模型，构建各楼层门窗三维模型与各楼层外墙三维模型、内墙三维模型 的关联关系模型；在构件各楼层梁体三维模型时，包括以下步骤：首先，基于梁的标准化图层、各楼层柱体三维模型，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层梁体三维模型；然后，基于各楼层分区模型，构建各楼层梁体三维模型与各楼层分区模型的关联关系模型；在构建各楼层楼板三维模型时，包括以下步骤：首先，基于楼板 的标准化图层、各楼层柱体三维模型、各楼层梁体三维模型，以及步骤S1中所得到的各类 图纸的三维空间关系模型，构建各楼层楼板三维模型；然后，基于各楼层分区模型，构建 各楼层楼板三维模型与各楼层分区模型的关联关系模型。

在上述任意一项实施例中优选的是，在构建专业系统构件模型时，按照对应建筑属性 的标准化图层，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建对应建筑属性 三维模型；其中，构建专业系统构件模型包括构建电梯三维模型、楼梯三维模型、上下水 系统模型、消防系统模型、强弱电系统模型、通信系统模型。

本发明的另一个目的在于提供一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系统，采用 上述基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法进行构建，包括标准化预处理功能模块、 有效点线信息快速提取模块、建筑分类构件模型建模模块和建筑一体化建模模块；所述标 准化预处理功能模块，用于根据建筑二维CAD图纸，进行标准化预处理，形成标准化基础 数据；所述有效点线信息快速提取模块，根据所述标准化预处理功能模块中得到的基础图 层信息模型；针对其中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并，得到二维CAD图纸有效点线信息模型；所述建筑分类构件模型建模模块，用于根据所述二维CAD图纸有效点线信息模型，快速构建建筑分类构件模型，所述建筑分类构建模块按照建筑类型进行 子模块分类；所述建筑一体化建模模块，用于对所述建筑分类构件模型建模模块得到 的建筑分类构件模型进行整合，得到建筑一体化三维模型。

根据本发明实施例的提供的一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系统及方法，与现有的三维建模方法相比，至少具有以下优点：

1、可以基于二维CAD图纸信息实现相应建筑物三维模型的快速建模。

2、以建筑二维CAD图纸中水平剖面图(楼层平面图)为主要数据源，以竖直剖面图、侧面图、屋顶俯视图等为辅助参考信息，进行建筑结构各构件的分类构建，克服 了容易因人为建模操作失误而导致所建的三维建筑模型成果不符合建筑二维CAD图纸 信息等缺陷。

3、可以实现对墙、柱、门、窗、楼板、梁等各类建筑物构件的分类对象化。

4、可以实现建筑一体化三维模型中墙、柱、门、窗、楼板、梁等各类构件三维模 型之间的拓扑一致。

5、按照“先构建各楼层外墙，再构建内墙，然后根据外墙和内墙的轴线构建各楼层走廊及各个房间的分区，得到各楼层分区模型”、“构建各楼层门窗、楼板、梁体 等模型”的建模流程，可以实现各楼层中的墙、柱、门窗、楼板、梁等模型与各楼层 分区模型之间的关联对应；克服现有人机交互三维建模技术中建模速度慢、容易出错 等缺陷，充分利用建筑二维图纸与三维结构之间的空间逻辑关系。

6、可用于概预算BIM,施工BIM,结构单元BIM,房产BIM,装修BIM,装配式BIM,物 业BIM,消防BIM,租赁BIM,导航BIM等各专业化建筑BIM模型的构建。

7、可用于建筑设计中的结构三维建模领域、工程建设中的三维BIM建模领域、建筑广告宣传中的三维建模领域、三维数字城市、智慧城市中的建筑三维建模领域、建 筑虚拟现实中的建筑三维建模领域、地理信息中的建筑三维建模领域等。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显 和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系统组成框图；

图2为本发明实施例提供的一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法流程图；

图3为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中某楼层的水 平剖面示意图；

图4为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中基础图层信 息模型；

图5为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中竖直剖面图；

图6为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中侧面图；

图7为图5所示的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法竖直剖面图的局部图；

图8为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中水平剖面图；

图9(a)为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中步骤S2 中第一预设规则的示意图；

图9(b)为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中步骤S2 中第二预设规则的示意图；

图9(c)为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中步骤S2 中第三预设规则的示意图；

图9(d)为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中步骤S2 中第四预设规则的示意图；

图9(e)为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中步骤S2 中第五预设规则的示意图；

图10为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中构建各楼层 墙体三维模型时按照步骤B1所得的各楼层外墙轴线和轮廓边界线示意图；

图11为图10所示实施例按照步骤B2得到的某楼层的外墙三维模型示意图；

图12为图10所示实施例按照步骤B2得到的某楼层的内墙三维模型示意图；

图13为图11和图12所示实施例整合后得到的某楼层的内墙三维模型及外墙三维模型；

图14为图10所示实施例按照步骤B3得到的得到各楼层分区模型的示意图；

图15为图14所示的实施例中某楼层分区模型中的五个房间(或房间组合)模型

图16为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中构建各楼层 柱体三维模型示意图；

图17为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中构建各楼层 门窗三维模型示意图；

图18为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中构建各楼层 梁体三维模型示意图；

图19为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中构建各楼层 楼板三维模型示意图；

图20为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中构建各楼层 楼体三维模型示意图；

图21为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中构建各楼层 电梯三维模型示意图；

图22为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中按照步骤 S4进行一体化后得到的建筑一体化三维模型示意图；

图23为本发明实施例提供的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法中的页面管理 示意图；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明的一个实施例提供一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系 统，包括标准化预处理功能模块、有效点线信息快速提取模块、建筑分类构件模型建模模 块和建筑一体化建模模块；

标准化预处理功能模块用于根据建筑二维CAD图纸，进行标准化预处理，形成标准化 基础数据；其中，标准化预处理及相应得到的标准化基础数据包括但不限于：

(1)对建筑二维CAD图纸中的各类图层按照墙、柱、梁、楼板、门、窗、电梯、楼 梯等类型进行分类及名称标准化，得到基础图层信息模型。

(2)构建建筑二维CAD图纸中的竖直剖面图、水平剖面图(楼层平面图)、侧面图纸(立面图)、屋顶俯视图等各类图纸之间的三维空间位置关联关系，即得到了各类图纸的三维空间关系模型。

所述有效点线信息快速提取模块，根据所述标准化预处理功能模块中得到的基础图层 信息模型；针对其中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并，得到二维CAD图纸有 效点线信息模型。

所述建筑分类构件模型建模模块，用于根据所述二维CAD图纸有效点线信息模型，快 速构建建筑分类构件模型，所述建筑分类构建模块按照建筑类型进行子模块分类；建筑分 类构件模型建模模块：由基础构件建模子模块、独立构件建模子模块、专业系统构件建模 子模块等三个子模块组成，每个子模块基于“有效点线信息快速提取模块”得到的二维CAD 图纸有效点线信息模型，快速构建得到建筑分类构件模型。其中：

(1)基础构件建模子模块：构建得到包括各楼层墙体三维模型、柱体三维模型等在内的基础构件模型；

(2)独立构件建模子模块：构建得到包括各楼层门窗三维模型、楼板三维模型、梁体三维模型等在内的独立构件模型；

(3)专业系统构件建模子模块：构建得到包括电梯三维模型、楼梯三维模型等在内的专业系统构件模型。

所述建筑一体化建模模块，用于对所述建筑分类构件模型建模模块得到的建筑分类构 件模型进行整合，得到建筑一体化三维模型。

本发明提供的建模系统按照如下的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，按 照以下步骤，对二维CAD图纸进行信息提取和快速建模；

步骤S1，对于标准化预处理功能模块，根据建筑二维CAD图纸，进行标准化预处理，形成标准化基础数据；其中，标准化基础数据包括以下两方面；

1、对建筑二维CAD图纸中的各类图层，按照建筑属性进行分类并根据分类名称进行 标准化，得到基础图层信息模型；需要说明的是，基础图层信息模型首先按照建筑属性进 行分类即包括但不限于：

(1)墙的标准化图层：只保留墙的信息，包含墙的图层名称、墙的轮廓边界矢量线等信息；

(2)柱的标准化图层：只保留柱的信息，包含柱的图层名称、柱的轮廓边界矢量线等信息；

(3)楼板的标准化图层：只保留楼板的信息，包含楼板的图层名称、楼板的轮廓边界矢量线等信息；

(4)梁的标准化图层：只保留梁的信息，包含梁的图层名称、梁的轮廓边界矢量线等信息；

(5)门的标准化图层：只保留门的信息，包含门的图层名称、门的轮廓边界矢量线等信息；

(6)窗的标准化图层：只保留窗的信息，包含窗的图层名称、窗的轮廓边界矢量线等信息；

(7)楼梯的标准化图层：只保留楼梯的信息，包含楼梯的图层名称、楼梯的轮廓边界矢量线等信息；

(8)电梯的标准化图层：只保留电梯的信息，包含电梯的图层名称、电梯的轮廓边界矢量线等信息。

2、构建建筑二维CAD图纸中的竖直剖面图、水平剖面图、侧面图和屋顶俯视图之间的三维空间位置关系，通过标注各图纸上的相互对应的辅助基准点，得到各个视图图纸的三维空间关系模型。

如图3-4所示，为该安置房某楼层的水平剖面图；如图5所示，为该安置房的一个竖直剖面图；如图6所示，为该安置房的一个侧面图纸(立面图)。

具体流程包括但不限于：

步骤A1:在每个竖直剖面图的每个楼层标高上标注两个辅助基准点；

步骤A2:在每个侧面图(楼层平面图)上标注与步骤A1所得到的竖直剖面图上相应楼 层标高上的两个辅助基准点相对应的两个辅助基准点。

步骤A3:在每个水平剖面图(楼层平面图)上标注与步骤A1所得到的竖直剖面图上相 应楼层标高上的两个辅助基准点相对应的两个辅助基准点,并继续标注与步骤A2所得到的 侧面图纸(立面图)上相应楼层标高上的两个辅助基准点相对应的两个辅助基准点。

如图7所示，为某竖直剖面图的局部展示；如图8所示，为第六层水平剖面图(楼层平面图)的局部展示。其中，在图7所示的第六层标高上标注两个辅助基准点A、B，然后 在图8所示的第六层水平剖面图上标注相对应的两个辅助基准点A、B，从而构建了第六层 的水平剖面图与该竖直剖面图之间的三维空间关系模型。

该楼层水平剖面图(楼层平面图)与其余竖直剖面、侧面图纸(立面图)之间，以及其他楼层水平剖面图(楼层平面图)与各竖直剖面、侧面图纸(立面图)之间均采用该方 法，从而构建得到各类图纸的三维空间关系模型。

步骤S2、针对有效点线信息快速提取模块，根据上述步骤得到的基础图层信息模型； 针对其中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并，得到二维CAD图纸有效点线信息 模型；

其中，矢量点、矢量线的标准化处理流程包括但不限于以下预设规则：

(1)将重叠或相距小于1厘米的多个矢量点d₁、d₂、d₃、…、d_k合并成一个矢量点d，其中d＝(d₁+d₂+d₃+…+d_k)/k。如图9(a)所示，将相距小于1厘米的矢量点d₁(x₁,y₁)、d₂(x₂,y₂) 合并成矢量点d(0.5x₁+0.5x₂,0.5y₁+0.5y₂)。

(2)将存在重叠的多条矢量线L₁、L₂、L₃、…、L_m合并成一条矢量线L，其中L＝L₁∪L₂∪L₃∪…∪L_m；如图9(b)所示，将存在重叠的两条矢量线L₁(d₁₁d₁₂)、L₂(d₂₁d₂₂)合并成一条矢量线L(d₁₁d₂₂)。

(3)对于相距小于1厘米且垂直投影存在重叠的平行矢量线L_p1、L_p2，将L_p1到L_p2的垂直投影向量记为

其中：

垂直于L_p1、L_p2；且

为L_p1到L_p2的垂直距离。将L_p1、 L_p2合并成一条矢量线L_p，其中

如图9(c)所示，相距小于1厘米且垂直投影存在重叠的平行矢量线L_p1(d_p11d_p12)、L_p2(d_p21d_p22)，其中L_p1的两个端点分别为d_p11、d_p12，L_p2的两个端点分别为d_p21、d_p22；线段d_p21d_p21” 和线段d_p12d_p12”均垂直于L_p1和L_p2，d_p21’＝(d_p21+d_p21”)/2，d_p12’＝(d_p12+d_p12”)/2。将L_p1(d_p11d_p12)、 L_p2(d_p21d_p22)合并成一条矢量线L_p(d_p11’d_p22’)。

(4)两条非平行的矢量线L_f1(d_f11d_f12)、L_f2(d_f21d_f22)，其中L_f1的两个端点分别为d_f11、 d_f12，L_f2的两个端点分别记为d_f21、d_f22，如果d_f1i、d_f2j(i,j∈[1,2])之间相距很近(比如小于N厘米，N可以设置为1)时，将这两个端点d_f1i、d_f2j合并成一个矢量点d_f，其中 d_f＝(d_f1i+d_f2j)/2，得到两条新的矢量线L_f1’(d_fd_f1(3-i))、L_f2’(d_fd_f2(3-j))。如图9(d)所示，将 两条非平行的矢量线L_f1(d_f11d_f12)、L_f2(d_f21d_f22)上相距小于1厘米的两个端点d_f12、d_f21合并成 一个矢量点d_f，其中d_f＝(d_f12+d_f21)/2，得到两条新的矢量线L_f1’(d_fd_f11)、L_f2’(d_fd_f22)。

(5)当某个矢量点d_L到某条矢量线L_d的垂直距离小于1厘米时，将该点d_L沿着与L_d垂直的方向移至到L_d上，得到移动后的矢量点d_L’。如图9(e)所示，将与矢量线L_d相距 小于1厘米的矢量点d_L垂直投影至L_d上，得到新的矢量点d_L’。

在步骤S3中，在进行快速构建建筑分类构件模型时，包括构建基础构件模型、构建独 立构件模型和构建专业系统构件模型。

进一步，在构建基础构件模型时，包括构建各楼层墙体三维模型和构建各楼层柱体三 维模型；在构建各楼层柱体三维模型时，基于柱的标准化图层，以及步骤S1所得到的各类 图纸的三维空间关系模型，构建各楼层柱体三维模型；如图16所示，为某楼层中的部分柱 体三维模型。

在构建各楼层墙体三维模型时，包括如下步骤：

步骤B1，基于墙的标准化图层，提取得到各楼层外墙轮廓边界线，并计算计算外墙轮 廓边界线的中心线从而得出各楼层外墙轴线；如图10所示，为某楼层的外墙边界轮廓边界 线及轴线。

基于墙的标准化图层以及所得到的各楼层外墙轮廓边界线与轴线，提取得到各楼层内 墙轮廓边界线，并计算内墙轮廓边界线的中心线从而得到各楼层内墙轴线；如图12所示， 为某楼层的内墙边界轮廓边界线及轴线。

步骤B2，提取步骤B1得到的各楼层外墙轮廓边界线，以及步骤S1中“标准化预处理功能模块”所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层外墙三维模型；如图11所示，为某楼层的外墙三维模型；提取步骤B1得到的各楼层内墙轮廓边界线，以及步骤S1 中“标准化预处理功能模块”所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层内墙三 维模型；如图13所示，为某楼层的内墙三维模型及之前步骤得到的外墙三维模型。

步骤B3，根据步骤B1和步骤B2得到的各楼层外墙轴线和内墙轴线进行各楼层中走廊 及各个房间的分区，得到各楼层分区模型。如图14所示，为某楼层分区模型中的三个房间 (或房间组合)模型。如图15所示，为某楼层分区模型中的五个房间(或房间组合)模型。基于各楼层分区模型，构建各楼层外墙三维模型、内墙三维模型与各楼层分区模型的关联关系模型。

进一步，在构建独立构件模型时，包括构建各楼层门窗三维模型、构建各楼层梁体三 维模型和构建各楼层楼板三维模型；在构件各楼层门窗三维模型时，包括以下步骤：首先， 基于门的标准化图层、窗的标准化图层，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系 模型，构建各楼层门窗三维模型；然后，基于各楼层外墙三维模型、内墙三维模型，构建 各楼层门窗三维模型与各楼层外墙三维模型、内墙三维模型的关联关系模型；在构件各楼 层梁体三维模型时，包括以下步骤：首先，基于梁的标准化图层、各楼层柱体三维模型，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层梁体三维模型；然后，基于各楼层分区模型，构建各楼层梁体三维模型与各楼层分区模型的关联关系模型；在构建各楼层楼板三维模型时，包括以下步骤：首先，基于楼板的标准化图层、各楼层柱体三 维模型、各楼层梁体三维模型，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构 建各楼层楼板三维模型；然后，基于各楼层分区模型，构建各楼层楼板三维模型与各楼层 分区模型的关联关系模型。

具体地，各楼层门窗三维模型的构建流程如下：

1、基于门的标准化图层、窗的标准化图层，以及“标准化预处理功能模块”所得到的 各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层门窗三维模型。

2、基于各楼层外墙三维模型、内墙三维模型，构建各楼层门窗三维模型与各楼层外墙 三维模型、内墙三维模型的关系模型。如图17所示，其中墙体三维模型上的矩形空洞即为 某楼层门窗三维模型。基于各楼层外墙三维模型、内墙三维模型，构建各楼层门窗三维模 型与各楼层外墙三维模型、内墙三维模型的关联关系模型。

具体地，各楼层梁体三维模型的构建流程如下：

基于梁的标准化图层、各楼层柱体三维模型，以及“标准化预处理功能模块”所得到 的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层梁体三维模型。如图18所示，为某楼层的部 分梁体三维模型。基于各楼层分区模型，构建各楼层梁体三维模型与各楼层分区模型的关 联关系模型。

具体地，各楼层楼板三维模型的构建流程如下：基于楼板的标准化图层、各楼层柱体 三维模型、各楼层梁体三维模型，以及“标准化预处理功能模块”所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层楼板三维模型。如图19所示，为某楼层的楼板三维模型。基 于各楼层分区模型，构建各楼层楼板三维模型与各楼层分区模型的关联关系模型。

进一步，在构建专业系统构件模型时，按照对应建筑属性的标准化图层，以及步骤S1 中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建对应建筑属性三维模型；其中，构建专业 系统构件模型包括构建电梯三维模型、楼梯三维模型、上下水系统模型、消防系统模型、强弱电系统模型、通信系统模型。基于上述步骤所得到的数据，“建筑分类构件模型建模模块”中的“专业系统构件建模子模块”构建包括而不限于电梯三维模型、楼梯三维模型等 专业系统构件模型，构建流程包括而不限于：

基于楼梯的标准化图层，以及“标准化预处理功能模块”所得到的各类图纸的三维空 间关系模型，构建楼梯三维模型。如图20所示，为楼梯三维模型的局部展示。

基于电梯的标准化图层，以及“标准化预处理功能模块”所得到的各类图纸的三维空 间关系模型，构建楼梯三维模型。如图21所示，为电梯三维模型中电梯井的局部展示。

步骤S4，对“建筑一体化建模模块”整合“建筑分类构件模型建模模块”在上述步骤中得到的各楼层墙体模型、各楼层柱体三维模型、各楼层门窗三维模型、各楼层楼板三维模型、各楼层梁体三维模型、电梯三维模型、楼梯三维模型等分类对象化模型，得到建筑 物一体化三维模型。如图22所示，为建筑物一体化三维模型中的某楼层；如图23所示， 为建筑物一体化三维模型的整体

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者 特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述 不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况 下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所 附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据建筑二维CAD图纸，进行标准化预处理，形成标准化基础数据；其中，标准化基础数据包括；1、对建筑二维CAD图纸中的各类图层，按照建筑属性进行分类并根据分类名称进行标准化，得到基础图层信息模型；2、构建建筑二维CAD图纸中的竖直剖面图、水平剖面图、侧面图和屋顶俯视图之间的三维空间位置关系，通过标注各图纸上的相互对应的辅助基准点，得到各个视图图纸的三维空间关系模型；

S2、根据上述步骤得到的基础图层信息模型；针对其中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并，得到二维CAD图纸有效点线信息模型；

其中，在所述步骤S2中，

在针对其中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并时，按照以下预设规则进行处理：

(1)、将重叠或相距预设控制距离范围以内的多个矢量点d₁、d₂、d₃、…、d_k合并成一个矢量点d，其中d＝(d₁+d₂+d₃+…+d_k)/k；

(2)、将存在重叠的多条矢量线L₁、L₂、L₃、…、L_m合并成一条矢量线L，其中L＝L₁∪L₂∪L₃∪…∪L_m；

(3)、对于相距预设控制距离范围以内且垂直投影存在重叠的平行矢量线，合并成一条矢量线；

(4)、对于相距预设控制距离范围以内的两条非平行的矢量线，将两条矢量线的两个端点的矢量坐标合并为一个新的矢量坐标；

(5)、当某个矢量点到某条矢量线的相距预设控制距离范围以内时，将该矢量点沿着该矢量线法线的方向移至到该矢量线上，得到移动后的矢量点；

S3、根据步骤S2得到的二维CAD图纸有效点线信息模型，进行有效点线信息快速提取；快速构建建筑分类构件模型；

S4、对步骤S3得到的建筑分类构件模型进行整合，按照专业应用的需求，得到相应的建筑一体化三维模型。

2.根据权利要求1所述的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，其特征在于，

在步骤S1中，在进行基础图层信息模型建立时，首先根据建筑属性进行分类，其中，所述建筑属性包括墙、柱、梁、楼板、门、窗、电梯、楼梯、排水、电气、消防等；然后根据分类名称，建立相应建筑属性的标准化图层，并在所述相应建筑属性的标准化图层中，只保留该建筑属性的名称和该建筑属性的轮廓线，由此建立该建筑属性的图层信息模型。

3.根据权利要求1所述的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，其特征在于，在步骤S1中，在进行各个视图图纸的三维空间关系模型建立时；

标注各图纸上的相互对应的辅助基准点包括一下步骤：

A1、在每个竖直剖面图的每个楼层标高上标注两个第一辅助基准点；

A2、在侧面图的每个楼层标高上，标注两个第二辅助基准点；

A3、在每个水平剖面图上分别标注与两个第一辅助基准点相对应的两个第三辅助基准点；以及两个第二辅助基准点相对应的两个第四辅助基准点。

4.根据权利要求2所述的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，其特征在于，在步骤S3中，在进行快速构建建筑分类构件模型时，包括构建基础构件模型、构建独立构件模型和构建专业系统构件模型。

5.根据权利要求4所述的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，其特征在于，在构建基础构件模型时，包括构建各楼层墙体三维模型和构建各楼层柱体三维模型；在构建各楼层柱体三维模型时，基于柱的标准化图层，以及步骤S1所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层柱体三维模型；

在构建各楼层墙体三维模型时，整体按照先提取外墙、再提取内墙、最后进行各楼层分区模型提取的核心流程进行，包括如下步骤：

B1，基于墙的标准化图层，提取得到各楼层外墙轮廓边界线，并计算外墙轮廓边界线的中心线从而得出各楼层外墙轴线；基于墙的标准化图层以及所得到的各楼层外墙轮廓边界线与轴线，提取得到各楼层内墙轮廓边界线，并计算内墙轮廓边界线的中心线从而得到各楼层内墙轴线；

B2，根据上一步得到的各楼层外墙轮廓边界线和内墙轮廓边界线，与步骤S1中得到各个视图图纸的三维空间关系模型，构建各楼层外墙三维模型以及各楼层内墙三维模型；

B3，根据步骤B1得到的各楼层外墙轴线和内墙轴线进行各楼层中走廊及各个房间的分区，得到各楼层分区模型。

6.根据权利要求5所述的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，其特征在于，在构建独立构件模型时，包括构建各楼层门窗三维模型、构建各楼层梁体三维模型和构建各楼层楼板三维模型；

在构件各楼层门窗三维模型时，包括以下步骤：

首先，基于门的标准化图层、窗的标准化图层，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层门窗三维模型；

然后，基于各楼层外墙三维模型、内墙三维模型，构建各楼层门窗三维模型与各楼层外墙三维模型、内墙三维模型的关联关系模型；

在构件各楼层梁体三维模型时，包括以下步骤：

首先，基于梁的标准化图层、各楼层柱体三维模型，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层梁体三维模型；

然后，基于各楼层分区模型，构建各楼层梁体三维模型与各楼层分区模型的关联关系模型；

在构建各楼层楼板三维模型时，包括以下步骤：

首先，基于楼板的标准化图层、各楼层柱体三维模型、各楼层梁体三维模型，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建各楼层楼板三维模型；

然后，基于各楼层分区模型，构建各楼层楼板三维模型与各楼层分区模型的关联关系模型。

7.根据权利要求5所述的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法，其特征在于，在构建专业系统构件模型时，按照对应建筑属性的标准化图层，以及步骤S1中所得到的各类图纸的三维空间关系模型，构建对应建筑属性三维模型；

其中构建专业系统构件模型包括构建电梯三维模型、楼梯三维模型、上下水系统模型、消防系统模型、强弱电系统模型、通信系统模型。

8.一种基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模系统，其特征在于，采用上述权利要求1-7中任意一项所述的基于建筑二维CAD图纸的三维快速建模方法进行构建，包括标准化预处理功能模块、有效点线信息快速提取模块、建筑分类构件模型建模模块和建筑一体化建模模块；

所述标准化预处理功能模块，用于根据建筑二维CAD图纸，进行标准化预处理，形成标准化基础数据；

所述有效点线信息快速提取模块，根据所述标准化预处理功能模块中得到的基础图层信息模型；针对其中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并，得到二维CAD图纸有效点线信息模型；

其中，在针对其中重叠或者相距很近的矢量点、矢量线进行合并时，按照以下预设规则进行处理：

(1)、将重叠或相距预设控制距离范围以内的多个矢量点d₁、d₂、d₃、…、d_k合并成一个矢量点d，其中d＝(d₁+d₂+d₃+…+d_k)/k；

(2)、将存在重叠的多条矢量线L₁、L₂、L₃、…、L_m合并成一条矢量线L，其中L＝L₁∪L₂∪L₃∪…∪L_m；

(3)、对于相距预设控制距离范围以内且垂直投影存在重叠的平行矢量线，合并成一条矢量线；

(4)、对于相距预设控制距离范围以内的两条非平行的矢量线，将两条矢量线的两个端点的矢量坐标合并为一个新的矢量坐标；

(5)、当某个矢量点到某条矢量线的相距预设控制距离范围以内时，将该矢量点沿着该矢量线法线的方向移至到该矢量线上，得到移动后的矢量点；

所述建筑分类构件模型建模模块，用于根据所述二维CAD图纸有效点线信息模型，快速构建建筑分类构件模型，所述建筑分类构建模块按照建筑类型进行子模块分类；

所述建筑一体化建模模块，用于对所述建筑分类构件模型建模模块得到的建筑分类构件模型进行整合，得到建筑一体化三维模型。

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