CN109887089A - 一种市政道路bim设计模型与gis数据集成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，包括如下步骤：1）、从三维市政道路设计平台中导出IFC格式的道路BIM设计模型，并通过IFC模型解析器解析BIM模型要素；2）、建立GIS模型要素与BIM模型要素的映射关系，实现从BIM模型要素到GIS模型要素之间的转换，并最终存储于IFC关系型数据库中；3）、根据解析得到的BIM模型要素和GIS模型要素对道路BIM设计模型进行语义化解析，并将解析得到的BIM实体要素经几何转换为三维GIS几何要素；4）、根据IFC关系型数据库中的映射关系，采用多个细节层次LOD分级压缩提取相关的空间几何信息和属性信息数据，展示转化后的三维市政道路模型。
Description
技术领域
本发明涉及市政道路的技术领域，尤其是涉及一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法。
背景技术
近年来，以协同工作和信息集成为目标的建筑信息模型(BIM)技术被广泛推广。然而，BIM主要被用于对单个项目工程的设计、管理应用，很难顾及建筑周边宏观的地理环境因素的影响，尤其是市政道路、公路建设项目的实施与大范围沿线地形、地质、景观以及建成区现状等关系密切。为了实现真正的从规划设计到施工运营的工程全生命周期数字化管理目标，越来越多的学者开展了BIM与地理信息系统(GIS)的集成应用研究。
现有BIM和GIS集成研究主要集中于工业基础类(IFC)与CityGML两类标准之间的集成，而道路BIM具有特殊的语义结构，现有集成框架和方法在处理市政道路BIM和GIS集成的应用中具有很大局限性。此类研究是在现有BIM模型基础上扩展对道路对象的支持，实际上不同专业领域通过简单模型转换实现信息交互的方法只保留了少量的语义信息，应用局限性十分明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，实现市政道路BIM设计模型与GIS数据的集成。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，包括如下步骤：1）、从三维市政道路设计平台中导出IFC格式的道路BIM设计模型，并通过IFC模型解析器解析BIM模型要素；2）、建立GIS模型要素与BIM模型要素的映射关系，实现从BIM模型要素到GIS模型要素之间的转换，并最终存储于IFC关系型数据库中；3）、根据解析得到的BIM模型要素和GIS模型要素对道路BIM设计模型进行语义化解析，并将解析得到的BIM实体要素经几何转换为三维GIS几何要素；4）、根据IFC关系型数据库中的映射关系，采用多个细节层次LOD分级压缩提取相关的空间几何信息和属性信息数据，并在三维软件中展示转化后的三维市政道路模型。
采用上述技术方案，BIM经语义映射和几何转化导入GIS之后，GIS可为BIM数据及其表达的市政道路的每一层、每一个交叉口内构件提供高亮选中、定位、查询、统计等GIS功能；一方面可以通过自定义投影的方式与地形等数据匹配，有效展现BIM与周边环境的关系，如市政道路周边的自然生态环境、地形地貌环境和人文景观环境，有利于大规模工程的协同管理；另一方面可将GIS的空间管理、查询和分析能力加诸于BIM，有利于实现数字化的设施管理，通过与移动互联网、物联网以及市政道路内各类系统集成，实现市政道路内外一体化的位置服务等。
本发明进一步设置为：在步骤3）中，根据语义信息，筛选IFC需要输出的构件类别，并存储到标准的GIS数据库。可为输出的几何信息添加精确的地理空间位置信息，该位置信息是根据模型本身包含的局部坐标系转换到绝对坐标系而得到。
采用上述技术方案，可为输出的几何信息添加精确的地理空间位置信息，该位置信息是根据模型本身包含的局部坐标系转换到绝对坐标系而得到。
本发明进一步设置为：为每个构件输出唯一的关键字，通过关键字将空间几何信息与属性信息相关联。
本发明进一步设置为：在步骤4）中，LOD的数据获取基于二维屏幕空间与三维场景空间的映射关系表实现，即对于视点区域内的任一像素，通过关系表定位三维体像元映射后的最邻近点，进而确定对应的三维信息。
本发明进一步设置为：所述LOD级别包括LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD1的道路数据为道路设计的基础线形，用于表达道路的位置、走向和路段间的拓扑结构等信息，以网状的方式展示大范围道路网的空间布局；所述LOD2的道路数据为三维简要模型，用于展示以道路中线和宽度信息自动生成的简要模型，表达路段的空间范围信息；所述LOD3的道路数据为细化后的道路模型，用于表达路面的材质和行道线等标志物信息，包括道路车道划分和交叉口连通关系；所述LOD4的道路数据为全要素道路设计成果，包括道路模型中所述道路部件、附属设施和空间组合关系，所述空间组合关系包含明确的道路语义、拓扑和几何信息。
综上所述，本发明的有益技术效果为：BIM经语义映射和几何转化导入GIS之后，GIS可为BIM数据及其表达的市政道路的每一层、每一个交叉口内构件提供高亮选中、定位、查询、统计等GIS功能；一方面可以通过自定义投影的方式与地形等数据匹配，有效展现BIM与周边环境的关系，如市政道路周边的自然生态环境、地形地貌环境和人文景观环境，有利于大规模工程的协同管理；另一方面可将GIS的空间管理、查询和分析能力加诸于BIM，有利于实现数字化的设施管理，通过与移动互联网、物联网以及市政道路内各类系统集成，实现市政道路内外一体化的位置服务等。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，包括如下步骤：1）、从三维市政道路设计平台中导出IFC格式的道路BIM设计模型，并通过IFC模型解析器解析BIM模型要素；2）、建立GIS模型要素与BIM模型要素的映射关系，实现从BIM模型要素到GIS模型要素之间的转换，并最终存储于IFC关系型数据库中；3）、根据解析得到的BIM模型要素和GIS模型要素对道路BIM设计模型进行语义化解析，并将解析得到的BIM实体要素经几何转换为三维GIS几何要素；4）、根据IFC关系型数据库中的映射关系，采用多个细节层次LOD分级压缩提取相关的空间几何信息和属性信息数据，并在三维软件中展示转化后的三维市政道路模型。
BIM经语义映射和几何转化导入GIS之后，GIS可为BIM数据及其表达的市政道路的每一层、每一个交叉口内构件提供高亮选中、定位、查询、统计等GIS功能；一方面可以通过自定义投影的方式与地形等数据匹配，有效展现BIM与周边环境的关系，如市政道路周边的自然生态环境、地形地貌环境和人文景观环境，有利于大规模工程的协同管理；另一方面可将GIS的空间管理、查询和分析能力加诸于BIM，有利于实现数字化的设施管理，通过与移动互联网、物联网以及市政道路内各类系统集成，实现市政道路内外一体化的位置服务等。
在步骤3）中，根据语义信息，筛选IFC需要输出的构件类别，并存储到标准的GIS数据库；可为输出的几何信息添加精确的地理空间位置信息，该位置信息是根据模型本身包含的局部坐标系转换到绝对坐标系而得到。为每个构件输出唯一的关键字，通过关键字将空间几何信息与属性信息相关联。结合市政道路BIM设计要素内容，对其进行扩展，建立新的道路类模型，提高了宏观GIS数据和微观道路BIM数据要素集成的完整性和结构准确性，为道路BIM和GIS数据的集成提供了可行的路径。
在步骤4）中，LOD的数据获取基于二维屏幕空间与三维场景空间的映射关系表实现，即对于视点区域内的任一像素，通过关系表定位三维体像元映射后的最邻近点，进而确定对应的三维信息。LOD级别包括LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，LOD1的道路数据为道路设计的基础线形，用于表达道路的位置、走向和路段间的拓扑结构等信息，以网状的方式展示大范围道路网的空间布局；LOD2的道路数据为三维简要模型，用于展示以道路中线和宽度信息自动生成的简要模型，表达路段的空间范围信息；LOD3的道路数据为细化后的道路模型，用于表达路面的材质和行道线等标志物信息，包括道路车道划分和交叉口连通关系；LOD4的道路数据为全要素道路设计成果，包括道路模型中道路部件、附属设施和空间组合关系，空间组合关系包含明确的道路语义、拓扑和几何信息。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）、从三维市政道路设计平台中导出IFC格式的道路BIM设计模型，并通过IFC模型解析器解析BIM模型要素；
2）、建立GIS模型要素与BIM模型要素的映射关系，实现从BIM模型要素到GIS模型要素之间的转换，并最终存储于IFC关系型数据库中；
3）、根据解析得到的BIM模型要素和GIS模型要素对道路BIM设计模型进行语义化解析，并将解析得到的BIM实体要素经几何转换为三维GIS几何要素；
4）、根据IFC关系型数据库中的映射关系，采用多个细节层次LOD分级压缩提取相关的空间几何信息和属性信息数据，并在三维软件中展示转化后的三维市政道路模型。
2.根据权利要求1所述的一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，其特征在于，在步骤3）中，根据语义信息，筛选IFC需要输出的构件类别，并存储到标准的GIS数据库。
3.根据权利要求2所述的一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，其特征在于，为每个构件输出唯一的关键字，通过关键字将空间几何信息与属性信息相关联。
4.根据权利要求1所述的一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，其特征在于，在步骤4）中，LOD的数据获取基于二维屏幕空间与三维场景空间的映射关系表实现，即对于视点区域内的任一像素，通过关系表定位三维体像元映射后的最邻近点，进而确定对应的三维信息。
5.根据权利要求4所述的一种市政道路BIM设计模型与GIS数据集成方法，其特征在于，所述LOD级别包括LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD1的道路数据为道路设计的基础线形，用于表达道路的位置、走向和路段间的拓扑结构等信息，以网状的方式展示大范围道路网的空间布局；所述LOD2的道路数据为三维简要模型，用于展示以道路中线和宽度信息自动生成的简要模型，表达路段的空间范围信息；所述LOD3的道路数据为细化后的道路模型，用于表达路面的材质和行道线等标志物信息，包括道路车道划分和交叉口连通关系；所述LOD4的道路数据为全要素道路设计成果，包括道路模型中所述道路部件、附属设施和空间组合关系，所述空间组合关系包含明确的道路语义、拓扑和几何信息。
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