CN110717213B - 一种铁路桥梁bim施工模型快速生成方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法及装置，该方法包括：分别计算出横曲线和竖曲线后，利用里程作为参数，对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，得到基线；提取高铁桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，对高铁桥梁构件进行参数化设计，得到高铁桥梁构件模型；根据建立的高铁桥梁构件模型间的装配矩阵实现桥梁装配。本发明实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法及装置，通过根据横曲线和竖曲线拟合得到基线，实现了参数化准确创建基线；通过建立相邻高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，明晰了高铁桥梁构件相互作用规则；通过在基线的基础上，利用装配矩阵实现桥梁装配，提高了铁路桥梁BIM施工模型创建的准确性和快速性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法及装置。
背景技术
随着中国铁路大发展，特别是近年来中国高速铁路迅猛发展，带动全球掀起了新的一波铁路建设潮流。铁路BIM(Building InformationModeling，建筑信息模型)技术的发展，更是推进铁路信息化大发展。而BIM技术的基础是三维模型，因此如何快速创建三维BIM模型，成为近些年BIM领域众多学者研究热点。在铁路行业，工期紧、任务重，BIM模型的快速生成技术，决定着高速铁路BIM信息化应用的质量。参数化设计是几何体建模的重要手段，高铁桥梁的三维可视化是当今桥梁信息化的发展趋势。
参数化三维桥梁模型创建在铁路行业研究较少。当前铁路桥梁BIM施工模型生成依赖国外CAD软件，国产化成分不高。当前铁路桥梁BIM施工模型创建过程一般如下：对高速铁路桥梁进行组件拆分与子类划分，形成建模的最小构件，采用参数化方法描述构件的几何、定位、材质特征，通过输入参数值获得形态迥异的构件实例；然后根据组件的相互作用规则与定位参数，将组件自动组合为桥梁；最后依托国外建模软件，编程或者脚本实现。
已有技术中铁路桥梁BIM施工模型的构建中存在高铁桥梁参数化生成三维基线方法不准确(如只用离散的点表示三维基线)，可用性差，高铁桥梁构件相互作用规则不够简洁等缺陷，从而使得建立的铁路桥梁BIM施工模型不准确且无法实现快速创建。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供一种铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供一种铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法，包括：分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；提取高铁桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计，得到高铁桥梁构件模型；建立装配时具有相邻关系的任意两个所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配。
进一步地，所述基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计包括：基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计；所述基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计具体包括：根据托盘的所述特征参数，计算顶面特征点，构建托盘顶面轮廓线；根据所述托盘的所述特征参数，计算底面特征点，构建托盘底面轮廓线；根据前后曲面约束半径和左右曲面约束半径，构建托盘中间圆曲面轮廓线；根据所述托盘顶面轮廓线、所述托盘底面轮廓线和所述托盘中间圆曲面轮廓线放样出第一实体托盘模型；根据水槽参数与位置，对所述第一实体托盘模型做布尔运算，计算得到有水槽的第二实体托盘模型；根据倒角大小与倒角边特征，对上所述第二实体托盘模型，实现倒角运算，得到最终的实体托盘模型。
进一步地，所述基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计包括基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计；所述基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计具体包括：根据桥墩的所述特征参数，计算桥墩顶面轮廓线；根据所述桥墩的所述特征参数，计算桥墩底面轮廓线；使用所述桥墩顶面轮廓线和所述桥墩底面轮廓线放样出实体桥墩模型。
进一步地，所述建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，具体包括：基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵；其中所述对应的特征点是指相邻所述高铁桥梁构件模型装配到一起时的重合点。
进一步地，所述基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵具体包括：基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵；基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵；基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵；基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵；基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵。
进一步地，所述梁和基线对应的特征点包括梁的起点和终点；所述托盘和梁对应的特征点包括托盘的起点和终点；所述桥墩和托盘对应的特征点包括桥墩的起点和终点；所述承台和桥墩对应的特征点包括承台的起点和终点；所述桩基和承台对应的特征点包括桩基的起点和终点。
进一步地，所述基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵，具体包括：提取标准坐标系下梁上轨面高程上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述梁所在起始里程与终点里程，计算出所述梁在基线上的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出梁装配矩阵；
所述基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵，具体包括：提取标准坐标系下托盘上表面垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述托盘所在梁起始里程与终点里程以及托盘在基线方向上的距离，计算出托盘起始里程与终点里程的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出托盘装配矩阵；
所述基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵，具体包括：提取托盘坐标系下桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应托盘所在坐标系，将与桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点对应的托盘下表面两个特征点的坐标提取出来，根据托盘实际高度，计算出所述托盘下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桥墩装配矩阵；
所述基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵，具体包括：提取桥墩坐标系下，承台上表面中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应桥墩所在坐标系，将与承台上表面中间线上起点和终点对应的桥墩下表面两个特征点的坐标提取出来，根据桥墩实际高度，计算出所述桥墩下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出承台装配矩阵；
所述基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵，具体包括：提取承台坐标系下，承台下表面与桩基相切的下平面特征点的起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应承台所在坐标系，根据桩基数目、桩基半径及桩基圆心间距离，计算出实际桩基形成的上切面的形状，并计算出所述上切面与承台的下平面特征点的起点和终点相对的两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桩基装配矩阵。
第二方面，本发明实施例提供一种铁路桥梁BIM施工模型快速生成装置，包括：基线获取模块，用于分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；高铁桥梁构件模型生成模块，用于提取高铁桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计，得到高铁桥梁构件模型；桥梁装配模块，用于建立装配时具有相邻关系的任意两个所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法及装置，通过根据横曲线和竖曲线拟合得到基线，实现了参数化准确创建基线；通过建立相邻高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，明晰了高铁桥梁构件相互作用规则；通过在基线的基础上，利用装配矩阵实现桥梁装配，提高了铁路桥梁BIM施工模型创建的准确性和快速性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法流程图；
图2是本发明另一实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法流程图；
图3是本发明实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法流程图。如图1所示，所述方法包括：
步骤101、分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；
步骤102、提取高铁桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计，得到高铁桥梁构件模型；
步骤103、建立装配时具有相邻关系的任意两个所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配。
根据高铁横曲线设计公式：
q＝Ls-Ls 3/(240×R12)
p＝Ls 2/(240×R1)-Ls 4/(2384×R13)
β＝28.6473×Ls/R1
J＝2×T1-L1
其中，α为路线转角，单位是度；β为圆曲线对应角度，单位是度；q为偏移值；p为原曲线与直线偏移值；T1为横曲线切线长；E为外移值；J为里程差；R1是横曲线半径；Ls是缓和曲线长度；P是缓和曲线的内移植；L1是缓和曲线中曲线总长；
缓和曲线桩号计算公式：
ZH＝JD-T1
HY＝ZH+Ls
QZ＝HZ-L/2
YH＝HY+Ly
HZ＝YH+Ls
JD＝QZ+Ls
其中，ZH为直线和缓和曲线交叉点；JD是焦点；HY为缓和曲线和圆曲线交叉点；QZ为圆曲线中点；YH为圆曲线和缓和曲线交叉点；HZ为缓和曲线和直线交叉点；JD是圆曲线焦点；
曲线要素坐标计算公式：
其中x0为横曲线横坐标，y0为横曲线竖坐标。
竖曲线计算公式如下：
相邻坡段的坡度为i1、i2，代数差为ω＝i2-i1。ω为正时，是凹曲线；ω为负时，是凸曲线。
竖曲线长度要素计算公式如下：
竖曲线长度或者竖曲线半径:
L2＝R2×ω
这里上述公式前提为ω很小。
竖曲线切线长：
竖曲线上任意一点竖距h：
h＝PQ＝1/(2R2)×x2
其中ω为坡度差，百分数；L2为竖曲线长度；R2为竖曲线半径。
三个参数需按照抛物线公式获取，竖曲线计算公式如下：
其中x为竖曲线横坐标，y为竖曲线竖坐标。
横曲线和竖曲线可以根据已有的高铁横曲线设计公式和高铁竖曲线设计公式获取。根据控制点，计算出横曲线走向；获取到横曲线以后，根据该曲线可以得到线上任意一点到起点的积分，即里程值，此里程值为竖曲线中x坐标。根据高铁竖曲线设计公式，利用其计算对应点高程y，对横曲线添加高程，利用里程作为参数，拉高整条横曲线，重新拟合出空间曲线，从而得到整个基线走向。基线也可称作空间线或三位空间线。
在创建桥梁空间线同时，可以同时根据高铁桥梁设计规范，提取简支梁、连续梁、托盘、桥墩、承台、桩基等构件的特征参数，在同一坐标系下，创建好各构件。并且，建立相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，在所述基线的基础上，按照装配顺序根据所述装配矩阵依次实现桥梁装配。
本发明实施例通过根据横曲线和竖曲线拟合得到基线，实现了参数化准确创建基线；通过建立相邻高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，明晰了高铁桥梁构件相互作用规则；通过在基线的基础上，利用装配矩阵实现桥梁装配，提高了铁路桥梁BIM施工模型创建的准确性和快速性。
进一步地，基于上述实施例，所述基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计包括：基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计；所述基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计具体包括：根据托盘的所述特征参数，计算顶面特征点，构建托盘顶面轮廓线；根据所述托盘的所述特征参数，计算底面特征点，构建托盘底面轮廓线；根据前后曲面约束半径和左右曲面约束半径，构建托盘中间圆曲面轮廓线；根据所述托盘顶面轮廓线、所述托盘底面轮廓线和所述托盘中间圆曲面轮廓线放样出第一实体托盘模型；根据水槽参数与位置，对所述第一实体托盘模型做布尔运算，计算得到有水槽的第二实体托盘模型；根据倒角大小与倒角边特征，对上所述第二实体托盘模型，实现倒角运算，得到最终的实体托盘模型。
托盘创建过程如下：
1、根据参数，计算顶面特征点，构建顶面轮廓；
2、根据底面特征点，构建底面轮廓；
3、根据前后曲面约束半径和左右曲面约束半径，构建中间圆曲面轮廓线；
4、根据三个轮廓线放样出大体托盘实体；
5、根据水槽参数与位置，做布尔运算，计算得到有水槽的托盘实体；
6、根据倒角大小与倒角边特征，对上实体，实现倒角运算，得到最终实体托盘。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过参数化创建托盘模型，提高了托盘模型的准确性，并且解决了高铁托盘三维施工模型构件参数定义不足，造型方法不通用的问题。
进一步地，基于上述实施例，所述基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计包括基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计；所述基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计具体包括：根据桥墩的所述特征参数，计算桥墩顶面轮廓线；根据所述桥墩的所述特征参数，计算桥墩底面轮廓线；使用所述桥墩顶面轮廓线和所述桥墩底面轮廓线放样出实体桥墩模型。
参数化创建桥墩的过程如下：
1、根据参数，计算桥墩顶面轮廓线，即托盘底面轮廓线；
2、根据参数，计算桥墩底面轮廓线；
因桥墩为两个曲线轮廓放样成的均匀墩台，因此直接使用顶、低曲线放样出实体墩身。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过参数化创建桥墩模型，提高了桥墩模型的准确性，并且解决了高铁桥墩三维施工模型构件参数定义不足，造型方法不通用的问题。
进一步地，基于上述实施例，所述建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，具体包括：基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵；其中所述对应的特征点是指相邻所述高铁桥梁构件模型装配到一起时的重合点。
基于相邻所述高铁桥梁构件模型对应的特征点建立相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵。所述对应的特征点是指相邻所述高铁桥梁构件模型装配到一起时的重合点。所述对应的特征点的数量和位置可以根据需要设定。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过基于对应的特征点建立相邻高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，实现了装配矩阵的快速简便创建。
进一步地，基于上述实施例，所述基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵具体包括：基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵；基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵；基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵；基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵；基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵。
根据装配关系：梁装配到基线上，托盘装配到梁上，桥墩装配到托盘上，承台装配到桥墩上，桩基装配到承台上。因此，基于对应的特征点建立相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵具体包括：基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵；基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵；基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵；基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵；基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵。
在上述实施例的基础上，本发明实施例根据装配关系分别建立了梁装配矩阵、托盘装配矩阵、桥墩装配矩阵、承台装配矩阵及桩基装配矩阵，提高了铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法的实用性。
进一步地，基于上述实施例，所述梁和基线对应的特征点包括梁的起点和终点；所述托盘和梁对应的特征点包括托盘的起点和终点；所述桥墩和托盘对应的特征点包括桥墩的起点和终点；所述承台和桥墩对应的特征点包括承台的起点和终点；所述桩基和承台对应的特征点包括桩基的起点和终点。
由于起点和终点较易获取，且与别的点相比获取误差较小，所述对应的特征点可以采用起点和终点。若第二构件安装于第一构件上，则当第一构件和第二构件的起点和终点一致时，所述对应的特征点包括二者的起点和终点，当第一构件和第二构件的起点和终点不一致时，由于第一构件通常大于第二构件，因此，所述对应的特征点包括第二构件的起点和终点，以及第一构件中相应的特征点。
因此，所述梁和基线对应的特征点包括梁的起点和终点；所述托盘和梁对应的特征点包括托盘的起点和终点；所述桥墩和托盘对应的特征点包括桥墩的起点和终点；所述承台和桥墩对应的特征点包括承台的起点和终点；所述桩基和承台对应的特征点包括桩基的起点和终点。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过选取起点和终点作为特征点，提高了装配矩阵获取的准确性和快速性，进一步有利于铁路桥梁BIM施工模型的快速准确构建。
进一步地，基于上述实施例，所述基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵，具体包括：提取标准坐标系下梁上轨面高程上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述梁所在起始里程与终点里程，计算出所述梁在基线上的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出梁装配矩阵；
所述基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵，具体包括：提取标准坐标系下托盘上表面垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述托盘所在梁起始里程与终点里程以及托盘在基线方向上的距离，计算出托盘起始里程与终点里程的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出托盘装配矩阵；
所述基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵，具体包括：提取托盘坐标系下桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应托盘所在坐标系，将与桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点对应的托盘下表面两个特征点的坐标提取出来，根据托盘实际高度，计算出所述托盘下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桥墩装配矩阵；
所述基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵，具体包括：提取桥墩坐标系下，承台上表面中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应桥墩所在坐标系，将与承台上表面中间线上起点和终点对应的桥墩下表面两个特征点的坐标提取出来，根据桥墩实际高度，计算出所述桥墩下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出承台装配矩阵；
所述基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵，具体包括：提取承台坐标系下，承台下表面与桩基相切的下平面特征点的起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应承台所在坐标系，根据桩基数目、桩基半径及桩基圆心间距离，计算出实际桩基形成的上切面的形状，并计算出所述上切面与承台的下平面特征点的起点和终点相对的两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桩基装配矩阵。
根据空间线和起点里程，可得到线上任意里程点的三维坐标，对应点里程即起点到对应点积分得到的线段长度与起点里程加和，根据空间线约束条件、里程可确定唯一一点。依托上述理论，梁装配过程如下：1、提取标准坐标系下梁上轨面高程上起点、终点三维坐标；2、根据实际设计场景中该梁所在起始里程与终点里程，计算出实际的三维空间坐标；3、将1与2中两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组、平移向量，进一步构造出变换矩阵，即梁装配矩阵。
托盘装配过程如下：1、提取标准坐标系下托盘上表面垫石中间线上起点、终点三维坐标；2、根据实际设计场景中该托盘所在梁起始里程与终点里程，根据托盘在空间线方向上距离(宽度)，计算出托盘起始里程与终点里程的实际的三维空间坐标；3、将1与2中两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组、平移向量，进一步构造出变换矩阵，即托盘装配矩阵。
桥墩装配过程如下：1、提取托盘坐标系下桥墩上表面的垫石中间线上起点、终点三维坐标；2、根据实际设计场景中，对应托盘所在坐标系，将桥墩上表面两个特征点与托盘下表面两个特征点坐标提取出来，根据托盘实际高度，计算出桥墩在托盘三维坐标系下的三维空间坐标；3、将1与2中两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组、平移向量，进一步构造出变换矩阵，即桥墩装配矩阵，注，此矩阵参考系为托盘坐标系。
承台装配过程如下：1、提取桥墩坐标系下，承台上表面中间线上起点、终点三维坐标；2、根据实际设计场景中，对应桥墩所在坐标系，将桥墩下表面两个特征点与承台上表面两个特征点坐标提取出来，根据桥墩实际高度，计算出承台在桥墩三维坐标系下的三维空间坐标；3、将1与2中两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组、平移向量，进一步构造出变换矩阵，即承台装配矩阵，注，此矩阵参考系为桥墩坐标系。
桩基装配过程如下：1、提取承台坐标系下，承台下表面与桩基相切的平面特征起点、终点三维坐标；2、根据实际设计场景中，根据对应承台所在坐标系，根据桩基数目、桩基半径、圆心间距离，计算出实际桩基形成的上切面形状，并计算出该平面与承台下平面特征点相对的两个特征点，计算出桩基在承台三维坐标系下的三维空间坐标；3、将1与2中两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组、平移向量，进一步构造出变换矩阵，即桩基装配矩阵，注，此矩阵参考系为承台坐标系。
在装配时，需要将各个装配矩阵统一转换为世界坐标系。
构件之间位置信息，使用装配矩阵相互约束，因此，在生成构件的参数不变的情况下，平移、旋转，子构件都会自动与父构件保持约束关系；在构件参数发生变化情况下，需要重新计算对应父子构件之间的装配矩阵。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过分别提出梁装配矩阵、托盘装配矩阵、桥墩装配矩阵、承台装配矩阵及桩基装配矩阵的构建方法，进一步提高了铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法的实用性。
图2是本发明另一实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法流程图。如图2所示，所述方法包括：
根据横曲线和竖曲线得到基线(空间线)，并且完成各个构件的三维模型的创建，包括简支梁构件创建、连续梁构件创建、托盘构件创建、桥墩构件创建、承台构件创建以及桩基构件创建；根据里程和基线计算梁两个特征点，进一步构造梁装配矩阵，装配梁；根据梁计算托盘两个特征点，进一步构造托盘装配矩阵，装配托盘；根据托盘计算桥墩两个特征点，进一步构造桥墩装配矩阵，装配桥墩；根据桥墩计算承台两个特征点，进一步构造承台装配矩阵，装配承台；根据承台和桩基个数计算桩基两个特征点，构造桩基装配矩阵，装配桩基；从而完成高铁BIM桥梁施工模型的构建。
本发明基于自主研发造型与显示软件，结合高铁桥梁结构特点，分析了主要桥梁组件结构(如简支箱梁、连续梁、托盘、垫石、桥墩、桩基、承台等)的几何特征和拓扑关系，根据造型核心模型创建算法(延伸、放样、旋转、对称、布尔运算等)，抽象出较少且能有效约束构件参数，然后进一步对组件进行了参数化设计，实现组件的三维建模；然后根据高速铁路桥梁设计基线控制点，利用公式计算出横曲线、竖曲线合并后三位空间线，在基线基础上，根据各组件间空间位置与基线的拓扑关系，结合构件之间拓扑关系与坐标系变换，利用三位空间线自动计算所需构件空间坐标位置，进行高铁桥梁三维施工模型的快速拼接。依托自主研发图形引擎，完成的桥梁三维参数化建模以参数为驱动，用户可以对设计结果进行可视化修改。所实现的三维参数桥梁可视化系统具有模型构建精致，参数化建模彻底、建模速度快，参数分类清晰，可视化效果好的特点。以此加快高铁BIM桥梁施工模型创建速度，推进BIM信息化应用。
图3是本发明实施例提供的铁路桥梁BIM施工模型快速生成装置的结构示意图。如图3所示，所述装置包括基线获取模块10、高铁桥梁构件模型生成模块20及桥梁装配模块30，其中：基线获取模块10用于分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；高铁桥梁构件模型生成模块20用于提取高铁桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计，得到高铁桥梁构件模型；桥梁装配模块30用于建立装配时具有相邻关系的任意两个所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配。
本发明实施例通过根据横曲线和竖曲线拟合得到基线，实现了参数化准确创建基线；通过建立相邻高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，明晰了高铁桥梁构件相互作用规则；通过在基线的基础上，利用装配矩阵实现桥梁装配，提高了铁路桥梁BIM施工模型创建的准确性和快速性。
进一步地，基于上述实施例，高铁桥梁构件模型生成模块20在用于基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计时，包括用于基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计；高铁桥梁构件模型生成模块20在用于基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计时，具体用于：根据托盘的所述特征参数，计算顶面特征点，构建托盘顶面轮廓线；根据所述托盘的所述特征参数，计算底面特征点，构建托盘底面轮廓线；根据前后曲面约束半径和左右曲面约束半径，构建托盘中间圆曲面轮廓线；根据所述托盘顶面轮廓线、所述托盘底面轮廓线和所述托盘中间圆曲面轮廓线放样出第一实体托盘模型；根据水槽参数与位置，对所述第一实体托盘模型做布尔运算，计算得到有水槽的第二实体托盘模型；根据倒角大小与倒角边特征，对上所述第二实体托盘模型，实现倒角运算，得到最终的实体托盘模型。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过参数化创建托盘模型，提高了托盘模型的准确性，并且解决了高铁托盘三维施工模型构件参数定义不足，造型方法不通用的问题。
进一步地，基于上述实施例，高铁桥梁构件模型生成模块20在用于基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计时，包括用于基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计；高铁桥梁构件模型生成模块20在用于基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计时，具体用于：根据桥墩的所述特征参数，计算桥墩顶面轮廓线；根据所述桥墩的所述特征参数，计算桥墩底面轮廓线；使用所述桥墩顶面轮廓线和所述桥墩底面轮廓线放样出实体桥墩模型。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过参数化创建桥墩模型，提高了桥墩模型的准确性，并且解决了高铁桥墩三维施工模型构件参数定义不足，造型方法不通用的问题。
进一步地，基于上述实施例，桥梁装配模块30在用于建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵时，具体用于：基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵；其中所述对应的特征点是指相邻所述高铁桥梁构件模型装配到一起时的重合点。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过基于对应的特征点建立相邻高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，实现了装配矩阵的快速简便创建。
进一步地，基于上述实施例，桥梁装配模块30在用于基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵时，具体用于：基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵；基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵；基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵；基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵；基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵。
在上述实施例的基础上，本发明实施例根据装配关系分别建立了梁装配矩阵、托盘装配矩阵、桥墩装配矩阵、承台装配矩阵及桩基装配矩阵，提高了铁路桥梁BIM施工模型快速生成装置的实用性。
进一步地，基于上述实施例，所述梁和基线对应的特征点包括梁的起点和终点；所述托盘和梁对应的特征点包括托盘的起点和终点；所述桥墩和托盘对应的特征点包括桥墩的起点和终点；所述承台和桥墩对应的特征点包括承台的起点和终点；所述桩基和承台对应的特征点包括桩基的起点和终点。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过选取起点和终点作为特征点，提高了装配矩阵获取的准确性和快速性，进一步有利于铁路桥梁BIM施工模型的快速准确构建。
进一步地，基于上述实施例，桥梁装配模块30在用于基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵时，具体用于：提取标准坐标系下梁上轨面高程上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述梁所在起始里程与终点里程，计算出所述梁在基线上的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出梁装配矩阵；
桥梁装配模块30在用于基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵时，具体用于：提取标准坐标系下托盘上表面垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述托盘所在梁起始里程与终点里程以及托盘在基线方向上的距离，计算出托盘起始里程与终点里程的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出托盘装配矩阵；
桥梁装配模块30在用于基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵时，具体用于：提取托盘坐标系下桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应托盘所在坐标系，将与桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点对应的托盘下表面两个特征点的坐标提取出来，根据托盘实际高度，计算出所述托盘下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桥墩装配矩阵；
桥梁装配模块30在用于基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵时，具体用于：提取桥墩坐标系下，承台上表面中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应桥墩所在坐标系，将与承台上表面中间线上起点和终点对应的桥墩下表面两个特征点的坐标提取出来，根据桥墩实际高度，计算出所述桥墩下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出承台装配矩阵；
桥梁装配模块30在用于基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵时，具体用于：提取承台坐标系下，承台下表面与桩基相切的下平面特征点的起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应承台所在坐标系，根据桩基数目、桩基半径及桩基圆心间距离，计算出实际桩基形成的上切面的形状，并计算出所述上切面与承台的下平面特征点的起点和终点相对的两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桩基装配矩阵。
在上述实施例的基础上，本发明实施例通过分别提出梁装配矩阵、托盘装配矩阵、桥墩装配矩阵、承台装配矩阵及桩基装配矩阵的构建方法，进一步提高了铁路桥梁BIM施工模型快速生成装置的实用性。
本发明实施例提供的装置是用于上述方法的，具体功能可参照上述方法流程，此处不再赘述。
图4是本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行如下方法：分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；提取高铁桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计，得到高铁桥梁构件模型；建立装配时具有相邻关系的任意两个所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；提取高铁桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述高铁桥梁构件进行参数化设计，得到高铁桥梁构件模型；建立装配时具有相邻关系的任意两个所述高铁桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法，其特征在于，包括：
分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；
提取铁路桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述铁路桥梁构件进行参数化设计，得到铁路桥梁构件模型；
建立装配时具有相邻关系的任意两个所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配；
所述建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵，具体包括：基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵；
所述基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵包括：基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵；基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵；基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵；基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵；基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵；
所述基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵，具体包括：提取标准坐标系下梁上轨面高程上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述梁所在起始里程与终点里程，计算出所述梁在基线上的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出梁装配矩阵；
所述基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵，具体包括：提取标准坐标系下托盘上表面垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述托盘所在梁起始里程与终点里程以及托盘在基线方向上的距离，计算出托盘起始里程与终点里程的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出托盘装配矩阵；
所述基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵，具体包括：提取托盘坐标系下桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应托盘所在坐标系，将与桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点对应的托盘下表面两个特征点的坐标提取出来，根据托盘实际高度，计算出所述托盘下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桥墩装配矩阵；
所述基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵，具体包括：提取桥墩坐标系下，承台上表面中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应桥墩所在坐标系，将与承台上表面中间线上起点和终点对应的桥墩下表面两个特征点的坐标提取出来，根据桥墩实际高度，计算出所述桥墩下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出承台装配矩阵；
所述基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵，具体包括：提取承台坐标系下，承台下表面与桩基相切的下平面特征点的起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应承台所在坐标系，根据桩基数目、桩基半径及桩基圆心间距离，计算出实际桩基形成的上切面的形状，并计算出所述上切面与承台的下平面特征点的起点和终点相对的两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桩基装配矩阵。
2.根据权利要求1所述的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法，其特征在于，所述基于所述特征参数对所述铁路桥梁构件进行参数化设计包括：基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计；所述基于托盘的特征参数对托盘进行参数化设计具体包括：
根据托盘的所述特征参数，计算顶面特征点，构建托盘顶面轮廓线；根据所述托盘的所述特征参数，计算底面特征点，构建托盘底面轮廓线；根据前后曲面约束半径和左右曲面约束半径，构建托盘中间圆曲面轮廓线；根据所述托盘顶面轮廓线、所述托盘底面轮廓线和所述托盘中间圆曲面轮廓线放样出第一实体托盘模型；根据水槽参数与位置，对所述第一实体托盘模型做布尔运算，计算得到有水槽的第二实体托盘模型；根据倒角大小与倒角边特征，对上所述第二实体托盘模型，实现倒角运算，得到最终的实体托盘模型。
3.根据权利要求1所述的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法，其特征在于，所述基于所述特征参数对所述铁路桥梁构件进行参数化设计包括基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计；所述基于桥墩的特征参数对桥墩进行参数化设计具体包括：
根据桥墩的所述特征参数，计算桥墩顶面轮廓线；根据所述桥墩的所述特征参数，计算桥墩底面轮廓线；使用所述桥墩顶面轮廓线和所述桥墩底面轮廓线放样出实体桥墩模型。
4.根据权利要求1所述的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法，其特征在于，所述对应的特征点是指相邻所述铁路桥梁构件模型装配到一起时的重合点。
5.根据权利要求1所述的铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法，其特征在于，所述梁和基线对应的特征点包括梁的起点和终点；所述托盘和梁对应的特征点包括托盘的起点和终点；所述桥墩和托盘对应的特征点包括桥墩的起点和终点；所述承台和桥墩对应的特征点包括承台的起点和终点；所述桩基和承台对应的特征点包括桩基的起点和终点。
6.一种铁路桥梁BIM施工模型快速生成装置，其特征在于，包括：
基线获取模块，用于分别计算出用于表示铁路桥梁的横曲线和竖曲线后，利用横曲线的里程作为参数，根据对应的竖曲线的值对横曲线添加高程，拉高整条横曲线，从而得到基线，所述基线用于装配梁；
铁路桥梁构件模型生成模块，用于提取铁路桥梁构件的特征参数，在同一坐标系下，基于所述特征参数对所述铁路桥梁构件进行参数化设计，得到铁路桥梁构件模型；
桥梁装配模块，用于建立装配时具有相邻关系的任意两个所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵，根据铁路桥梁的装配关系，基于所述装配矩阵逐步实现桥梁装配；
所述桥梁装配模块在用于建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵时，具体用于：基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵；
所述桥梁装配模块在用于基于对应的特征点建立装配时具有相邻关系的任意两个相邻所述铁路桥梁构件模型间的装配矩阵时，包括用于：基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵；基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵；基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵；基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵；基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵；
所述桥梁装配模块在用于基于梁和基线对应的特征点建立将梁装配到基线上的梁装配矩阵时，具体用于：提取标准坐标系下梁上轨面高程上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述梁所在起始里程与终点里程，计算出所述梁在基线上的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量 ，进一步构造出梁装配矩阵；
所述基于托盘和梁对应的特征点建立将托盘装配到梁上的托盘装配矩阵，具体包括：提取标准坐标系下托盘上表面垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中所述托盘所在梁起始里程与终点里程以及托盘在基线方向上的距离，计算出托盘起始里程与终点里程的实际的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出托盘装配矩阵；
所述基于桥墩和托盘对应的特征点建立将桥墩装配到托盘上的桥墩装配矩阵，具体包括：提取托盘坐标系下桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应托盘所在坐标系，将与桥墩上表面的垫石中间线上起点和终点对应的托盘下表面两个特征点的坐标提取出来，根据托盘实际高度，计算出所述托盘下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桥墩装配矩阵；
所述基于承台和桥墩对应的特征点建立将承台装配到桥墩上的承台装配矩阵，具体包括：提取桥墩坐标系下，承台上表面中间线上起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应桥墩所在坐标系，将与承台上表面中间线上起点和终点对应的桥墩下表面两个特征点的坐标提取出来，根据桥墩实际高度，计算出所述桥墩下表面两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出承台装配矩阵；
所述基于桩基和承台对应的特征点建立将桩基装配到承台上的桩基装配矩阵，具体包括：提取承台坐标系下，承台下表面与桩基相切的下平面特征点的起点和终点的三维空间坐标；根据实际设计场景中，对应承台所在坐标系，根据桩基数目、桩基半径及桩基圆心间距离，计算出实际桩基形成的上切面的形状，并计算出所述上切面与承台的下平面特征点的起点和终点相对的两个特征点的三维空间坐标；将得到的两对坐标做空间映射，计算出旋转变换四元组和平移向量，进一步构造出桩基装配矩阵。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述铁路桥梁BIM施工模型快速生成方法的步骤。
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| WO2018040838A1 (zh) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | 广州地铁设计研究院有限公司 | 一种高架结构bim模型建模设计方法 |
| CN107103158A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-08-29 | 中铁四局集团有限公司 | 利用dynamo实现高铁桥梁快速建模动态修改的方法 |
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