CN110188153B - 一种基于IFC扩展数据的WebGIS发布方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及地理空间信息系统技术领域，具体为一种基于IFC扩展数据的WebGIS发布方法，采用服务器部署、扩展IFC数据导出、扩展IFC数据解析、扩展IFC文件解析以及WebGIS发布步骤实现了BIM和GIS的融合，而且能确保融合精度和融合效率。

Description

一种基于IFC扩展数据的WebGIS发布方法
技术领域
本发明涉及地理空间信息系统技术领域，具体为一种基于IFC扩展数据的WebGIS发布方法。
背景技术
随着我国工程建设信息化水平的不断提高，越来越多的工程项目开始采用可视化手段进行信息管理。IFC数据作为一种开放的建筑产品数据表达与交换的国际标准，支持建筑物全生命周期的数据交换与共享。在横向上支持各应用系统之间的数据交换，在纵向上解决建筑物全生命周期的数据管理。IFC格式是一种标准的公开的数据表达与存储方法，已在全球AEC行业得到广泛应用和支持。
IFC拥有众多的解析引擎，BIM Server软件是基于Java语言编写的开源解析引擎，用于IFC数据的解析与共享，解析方式通过IFC OpenShell Plugin实现,共享方式采用WebService接口，可通过Protocol Buffers，SOAP和JSON三种方式访问。但由于BIM Server引擎是基于标准的BuildingSMART定义的实体类型编写的，因此还需对解析方式进行修改，以适应扩展实体类型的解析。
现有的WebGIS平台的模型调用通常不支持IFC数据格式，因此在进行模型展示前首先需要对IFC文件进行数据转换，在转换的过程中往往会造成模型的失真或数据的丢失，同时模型格式的转换可能造成唯一标识识别难度的增大，这就给后续的信息扩展工作带来了很大的不便。因此，需要采用一种标准化的模型解析与传输手段，以保证模型的准确性与唯一标识识别的便捷性。
发明内容
针对WebGIS平台的模型调用不支持IFC数据格式的问题，本发明提供一种基于扩展IFC数据的WebGIS发布方法。
本发明的基于扩展IFC数据的WebGIS发布方法，其特征在于通过下列步骤实现:
1)服务器部署,包括以下操作：
Web服务器部署：部署Tomcat服务器和jdk1.8；
BIMServer服务器部署：将BIMServer1.5.117版本war包部署到Tomcat服务器当中；
BIMServer插件安装：进入BIMServer管理页面，依次添加管理信息，选择BIMServer插件进行安装；
2）扩展IFC数据导出，将IFC数据按照实体类型进行扩展，扩展的实体类型均包含在IFC标准共享层和IFC标准领域层，包括以下操作：
dll文件重编译：对Revit.IFC.Common.dll进行重新编译，按照标准格式将扩展类型添加至对应版本的IFCEntityType中，IFC标准领域层的扩展还需将扩展描述添加至CompatibilityType中，对Revit.IFC.Export.dll进行重新编译，扩展Initializer_PsetDef、Enums描述；
IAI文件修改：在IAI文件中增加扩展类型，在导出选项中的IFC选项中选择载入新的IAI文件，将实体与扩展IFC实体描述对应；
Revit插件关联；添加Addin描述，关联Revit.IFC.Common.dll、Revit.IFC.Export.dll插件；
IFC文件导出：选择需要导出的版本和文件内容，导出扩展后的IFC文件；
3）扩展IFC数据解析，提取并解析IFC文件中的属性信息数据，包括以下操作：
BIMserver解析器重定义：BIMserver中的IFCOpenShell插件中定义了多种IFC版本的EXP解析文件，按照EXPREE语言的标准格式，在解析器EXP文件中分别添加类型定义、实体定义和属性集定义；
ROID属性储存：在数据库中建立对应的数据结构表，将解析后的IFC文件通过ajax回传存入数据库中；
数据调取接口建立：建立Web Service接口，用于通过Web的方式从数据库获取IFC数据；
4）扩展IFC文件解析,包括以下操作：
Web Service发布：借助BIMServer将解析完成的IFC数据以Web Service的形式发布；
Three.js解析：利用Three.js对Web Service数据进行读取；
5）WebGIS发布，包括以下操作：
初始化Cesium.js渲染器和Three.js：添加Cesium服务并禁用Cesium的默认渲染循环，将其动画帧与Three.js同步；初始化Three.js的场景、相机、渲染器和DOM元素；
解析模型定义：为解析模型创建对象，该对象包含模型基本信息和用于同步相机的额外信息；
统一Three.js和Cesium.js摄像头：通过向pointer-events:noneThree.js渲染器添加CSS属性禁用Three.js鼠标控制器，保证一切都会根据Cesium.js的相机投影来渲染；
坐标转换：Cesium.js使用WGS84大地经纬度坐标系，Three.js使用笛卡儿XYZ坐标系，利用Cesium.js自带的转换函数将两者坐标系对应；
融合解析：循环渲染器，进行每一帧信息的解析与展示。
选用Autodesk Revit 2019软件进行扩展时，步骤1）中所述的BIMServer插件，选择IFCOpenShell以及Three.js插件进行安装。
作为本发明的另一实施方式，选用Visual Studio 2017软件进行扩展时，步骤1）中所述的BIMServer插件，选择BIMServer JavaScript API、BIMsurfer、BIMvie.ws、View、Console和Gltf插件进行安装。
步骤4）中所述的Web Service数据读取步骤为：首先准备顶点缓冲、索引缓冲、法向量缓冲和色彩缓冲数组；然后调用Three.js插件读取返回的Web Service数据；之后并将解析结果写入缓冲数组；最后实现WebGL环境下模型的绘制。
本发明方法融合程度高、可操作性强,大大简化了BIM和GIS的融合方式，而且能确保融合精度和融合效率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为IFC模型加载与显示流程。
具体实施方式
实施例1：一种基于IFC的WebGIS发布方法，具体实现步骤为：
1)服务器部署,包括以下操作：
Web服务器部署：部署Tomcat服务器和jdk1.8；
BIMServer服务器部署：将BIMServer1.5.117版本war包部署到Tomcat服务器当中；
BIMServer插件安装：进入BIMServer管理页面，依次添加管理信息，选择IFCOpenShell以及Three.js插件进行安装；
2)扩展IFC数据导出：在IFC4已有812个类的基础上，将IFC数据按照实体类型进行扩展，扩展的实体类型均包含在IFC标准共享层和IFC标准领域层，以满足工程建设标准化管理的需要：启动Autodesk Revit 2019， 修改Revit导出选项中的exportlayers-ifc-IAI，将实体与扩展IFC实体描述对应；对Revit.IFC.Common.dll进行重新编译，按照标准格式将扩展类型添加至对应版本的IFCEntityType中，对于IFC标准领域层的扩展还需将扩展描述添加至CompatibilityType中；对Revit.IFC.Export.dll进行重新编译，扩展Initializer_PsetDef、Enums等描述，并修改导出方式；添加Addin描述，关联Revit.IFC.Common.dll、Revit.IFC.Export.dll插件；选择需要导出的版本和文件内容，导出扩展后的IFC文件；
3）扩展IFC数据解析，包括以下操作：
BIMserver解析器重定义：BIMserver中的IFCOpenShell插件中定义了多种IFC版本的EXP解析文件，按照EXPREE语言的标准格式，在解析器EXP文件中分别添加类型定义、实体定义和属性集定义；
ROID属性储存：在数据库中建立对应的数据结构表。修改3dview.html页面，将解析后的IFC文件的object.model.roid通过ajax回传存入数据库相应的结构表中；
数据调取接口建立：建立Web Service接口，用于通过Web的方式从数据库获取IFC数据；
4）扩展IFC文件解析，包括以下操作：
Web Service发布：借助BIMServer自带插件将解析完成的IFC数据以Web Service的形式发布；
Three.js解析：利用Three.js对返回的Web Service数据进行读取；首先准备顶点缓冲、索引缓冲、法向量缓冲和色彩缓冲数组；然后调用Three.js插件读取返回的WebService数据；之后并将解析结果写入缓冲数组；最后实现WebGL环境下模型的绘制；
5）WebGIS发布，包括以下操作：
初始化Cesium.js渲染器和Three.js：添加Cesium服务并禁用Cesium的默认渲染循环，将其动画帧与Three.js同步，初始化Three.js的场景、相机、渲染器和DOM元素；
解析模型定义：为解析模型创建对象，该对象包含模型基本信息和用于同步相机的额外信息；
统一Three.js和Cesium.js摄像头：通过向pointer-events:noneThree.js渲染器添加CSS属性禁用Three.js鼠标控制器，保证一切都会根据Cesium.js的相机投影来渲染；
坐标转换：Cesium.js使用WGS84大地经纬度坐标系，Three.js使用笛卡儿XYZ坐标系，利用Cesium.js自带的转换函数将两者坐标系对应；
融合解析：循环渲染器，进行每一帧信息的解析与展示。
实施例2：一种基于IFC的WebGIS发布方法，具体实现步骤为：
1）服务器部署，包括以下操作：
部署Tomcat服务器和jdk1.8；
将bimserver1.5.117版本war包部署到Tomcat服务器当中；
进入BIMServer管理页面，依次添加管理信息，选择BIMServer JavaScript API、BIMsurfer、BIMvie.ws、View、Console和Gltf插件进行安装；
2）扩展IFC数据导出，包括以下操作：
编译工具使用Visual Studio 2017，编译选项选择生成dll类，对Revit.IFC.Common.dll进行重新编译，按照标准格式将扩展类型添加至对应版本的IFCEntityType中，将扩展描述添加至CompatibilityType中；对Revit.IFC.Export.dll进行重新编译，扩展Initializer_PsetDef、Enums等描述；
在Revit的Addin文件夹下新建一个Addin文件，将Revit.IFC.Common.dll和Revit.IFC.Export.dll所在的路径写到该XML文件中，在打开Revit时选择载入这两个dll文件；
在IAI文件中增加扩展类型。在导出选项中的IFC选项中选择载入新的IAI文件；
选择需要导出的版本和文件内容，导出扩展后的IFC文件；
3）扩展IFC数据解析，包括以下操作：
IFC数据录入:启动BIMServer服务，进入bimviews管理页面，进行IFC数据的录入,按照EXPREE语言的标准格式，在IFCOpenShell插件中的解析器EXP文件中分别添加类型定义、实体定义和属性集定义并使用处理后的解析器对IFC扩展文件进行解析。解析后的IFC扩展文件展示效果如图1所示,建立对应数据结构表，将解析后的IFC数据通过ajax存入数据库中;
WebService接口建立:建立BIMServer插件的WebService接口，用于通过Web的方式从数据库表中获取IFC数据;
4)扩展IFC文件解析，包括以下操作：
BIMServer发布:通过BIMServer的IFC解析组件和建立的Web Service接口，从数据表中获取解析后的IFC数据，并以Web Service形式发布;
Three.js解析：利用Three.js对发布的Web Service数据进行读取;准备顶点缓冲、索引缓冲、法向量缓冲和色彩缓冲数组。通过Three.js插件读取返回的Web Service数据并将其几何、材质、视点距离、模型层次、球面坐标等数据写入缓冲数组,实现WebGL环境下模型的绘制;
5)WebGIS平台发布，包括以下操作：
初始化Cesium.js渲染器和Three.js：
添加Cesium服务并禁用Cesium的默认渲染循环，将其动画帧与Three.js同步，初始化Three.js的场景、相机、渲染器和DOM元素;
解析模型实体：利用传回的roid标识选择需要解析的实体，并为解析模型创建对象，该对象包含模型基本信息和用于同步相机的额外信息；
统一Three.js和Cesium.js摄像头：通过向pointer-events:noneThree.js渲染器添加CSS属性禁用Three.js鼠标控制器，WebGIS场景根据Cesium.js的相机投影来渲染；
坐标转换：利用Cesium.js自带的转换函数将Cesium.js的WGS84大地经纬度坐标系与Three.js的笛卡尔XYZ坐标系对应；
融合解析：开启渲染器并循环渲染器，进行每一帧信息的解析与展示。完成地图数据、地形数据、IFC模型实体数据在WebGIS平台上的融合发布。
以上所述仅是本发明的部分实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于扩展IFC数据的WebGIS发布方法，其特征在于通过下列步骤实现:
1)服务器部署,包括以下操作：
Web服务器部署：部署Tomcat服务器和jdk1.8；
BIMServer服务器部署：将BIMServer1.5.117版本war包部署到Tomcat服务器当中；
BIMServer插件安装：进入BIMServer管理页面，依次添加管理信息，选择BIMServer插件进行安装；
2）扩展IFC数据导出，将IFC数据按照实体类型进行扩展，扩展的实体类型均包含在IFC标准共享层和IFC标准领域层，包括以下操作：
dll文件重编译：对Revit.IFC.Common.dll进行重新编译，按照标准格式将扩展类型添加至对应版本的IFCEntityType中，IFC标准领域层的扩展还需将扩展描述添加至CompatibilityType中，对Revit.IFC.Export.dll进行重新编译，扩展Initializer_PsetDef、Enums描述；
IAI文件修改：在IAI文件中增加扩展类型，在导出选项中的IFC选项中选择载入新的IAI文件，将实体与扩展IFC实体描述对应；
Revit插件关联；添加Addin描述，关联Revit.IFC.Common.dll、Revit.IFC.Export.dll插件；
IFC文件导出：选择需要导出的版本和文件内容，导出扩展后的IFC文件；
3）扩展IFC数据解析，提取并解析IFC文件中的属性信息数据，包括以下操作：
BIMserver解析器重定义：BIMserver中的IFCOpenShell插件中定义了多种IFC版本的EXP解析文件，按照EXPREE语言的标准格式，在解析器EXP文件中分别添加类型定义、实体定义和属性集定义；
ROID属性储存：在数据库中建立对应的数据结构表，将解析后的IFC文件通过ajax回传存入数据库中；
数据调取接口建立：建立Web Service接口，用于通过Web的方式从数据库获取IFC数据；
4）扩展IFC文件解析,包括以下操作：
Web Service发布：借助BIMServer将解析完成的IFC数据以Web Service的形式发布；
Three.js解析：利用Three.js对Web Service数据进行读取；
5）WebGIS发布，包括以下操作：
初始化Cesium.js渲染器和Three.js：添加Cesium服务并禁用Cesium的默认渲染循环，将其动画帧与Three.js同步；初始化Three.js的场景、相机、渲染器和DOM元素；
解析模型定义：为解析模型创建对象，该对象包含模型基本信息和用于同步相机的额外信息；
统一Three.js和Cesium.js摄像头：通过向pointer-events:noneThree.js渲染器添加CSS属性禁用Three.js鼠标控制器，保证一切都会根据Cesium.js的相机投影来渲染；
坐标转换：Cesium.js使用WGS84大地经纬度坐标系，Three.js使用笛卡儿XYZ坐标系，利用Cesium.js自带的转换函数将两者坐标系对应；
融合解析：循环渲染器，进行每一帧信息的解析与展示。
2.如权利要求1所述的一种基于扩展IFC数据的WebGIS发布方法，其特征在于选用Autodesk Revit 2019软件进行扩展时，步骤1）中所述的BIMServer插件，选择IFCOpenShell以及Three.js插件进行安装。
3.如权利要求1所述的一种基于扩展IFC数据的WebGIS发布方法，其特征在于选用Visual Studio 2017进行扩展时，步骤1）中所述的BIMServer插件，选择BIMServerJavaScript API、BIMsurfer、BIMvie.ws、View、Console和Gltf插件进行安装。
4.如权利要求1所述的一种基于扩展IFC数据的WebGIS发布方法，其特征在于步骤4）中所述的Web Service数据读取步骤为：首先准备顶点缓冲、索引缓冲、法向量缓冲和色彩缓冲数组；然后调用Three.js插件读取返回的Web Service数据；之后并将解析结果写入缓冲数组；最后实现WebGL环境下模型的绘制。
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