CN112001026A

CN112001026A - 一种构建建筑信息模型的方法、终端及存储介质

Info

Publication number: CN112001026A
Application number: CN202011169797.XA
Authority: CN
Inventors: 王伟玺; 汤圣君; 李晓明; 邓媛媛; 朱家松; 郭仁忠; 李游; 谢林甫
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2040-10-28
Also published as: CN112001026B

Abstract

本发明公开了一种构建建筑信息模型的方法、终端及存储介质，所述方法包括：获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到地理空间数据；根据语义映射的方法，获取所述地理空间数据中的室内构件对应的目标建模构件；根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型。从而实现建筑信息模型的自动化重建，节约人力成本。

Description

一种构建建筑信息模型的方法、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及的是一种构建建筑信息模型的方法、终端及存储介质。

背景技术

目前，市场上出现了大量的交互式手动建模的建模软件，然而采用这些建模软件进行建筑信息模型的构建需要耗费大量人力。基于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种构建建筑信息模型的方法，可以实现建筑信息模型的自动化重建，节约人力成本。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种构建建筑信息模型的方法、终端及存储介质，旨在解决现有技术中利用建模软件进行建筑信息模型的构建需要耗费大量人力问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供.一种构建建筑信息模型的方法，其中，所述方法包括：

获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到地理空间数据；

根据语义映射的方法，获取所述地理空间数据中的室内构件对应的目标建模构件；

根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型。

在一种实施方式中，所述获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到地理空间数据包括：

获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到室内构件的参数；

根据所述室内构件的参数，得到地理空间数据。

在一种实施方式中，所述获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到室内构件的参数包括：

获取室内的三维点云数据，对所述三维点云数据进行预处理，得到预处理后的三维点云数据；

按室内构件的类型对所述预处理后的三维点云数据进行提取，得到室内构件的参数。

在一种实施方式中，所述根据语义映射的方法，获取所述地理空间数据中的室内构件对应的目标建模构件包括：

获取地理空间数据中室内构件的名称，在语义映射表中查询与室内构件的名称具有映射关系的建模组件；

获取所述室内构件的属性参数，根据所述属性参数对所述建模组件中的建模构件的属性参数进行匹配，得到目标建模构件。

在一种实施方式中，所述根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型包括：

当所述室内构件为墙面构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数，根据所述位置参数得到所述目标建模构件在投影平面中底部两端的首坐标点和尾坐标点；

根据所述首坐标点和所述尾坐标点确定所述目标建模构件在投影平面的构建位置和构建长度；

根据所述构建长度在所述构建位置构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

当所述室内构件为天花板构件或者地板构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数，根据所述位置参数得到所述目标建模构件在投影平面中各角点的坐标点；

根据所述各角点的坐标点得到所述目标建模构件与墙面构件的关联信息；

根据所述各角点的坐标点和所述关联信息构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

当所述室内构件为门窗构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数、墙面编号、几何参数和朝向参数；

根据所述室内构件的位置参数，得到所述目标建模构件在投影平面中的构建位置；

根据所述室内构件的墙面编号，得到所述目标建模构件与墙面构件的关联信息；

根据所述室内构件的几何参数，得到所述目标建模构件的尺寸信息；

根据所述尺寸信息、关联信息和朝向参数在所述构建位置构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

当所述室内构件为家具构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数、集合参数和朝向参数；

根据所述尺寸信息和朝向参数在所述构建位置构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

第二方面，本发明还提供一种存储介质，其上存储有多条指令，其中，所述指令适用于由处理器加载并执行，以实现上述任一项所述的一种构建建筑信息模型的方法的步骤。

第三方面，本发明还提供一种终端，其中，包括：处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令；所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以实现上述任一项所述的一种构建建筑信息模型的方法的步骤。

本发明的有益效果：本发明实施例通过获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到地理空间数据；根据语义映射的方法，获取所述地理空间数据中的室内构件对应的目标建模构件；根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型。从而实现建筑信息模型的自动化重建，节约人力成本。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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构建建筑信息模型的方法的流程示意图。

图2是本发明实施例提供的获取地理空间数据的流程示意图。

图3是本发明实施例提供的获取室内构件参数的流程示意图。

图4是本发明实施例提供的获取目标建模构件的流程示意图。

图5是本发明实施例提供的墙面构件对应的获取建筑信息模型的流程示意图。

图6是本发明实施例提供的天花板构件/地板构件对应的获取建筑信息模型的流程示意图。

图7是本发明实施例提供的门窗构件对应的获取建筑信息模型的流程示意图。

图8是本发明实施例提供的家具构件对应的获取建筑信息模型的流程示意图。

图9是本发明实施例提供的构建建筑信息模型的方法的详细示意图。

图10是本发明实施例提供的终端的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

随着室内空间结构的日益复杂化，以及人类越来越频繁的室内活动，对于室内空间的研究需求越来越迫切，出现了许多应用于室内空间的研究，其中包含有室内定位、虚拟现实、应急响应等。因此，建筑信息模型的三维重建就显得尤为重要。通过对室内进行建筑信息模型重建后，可以利用建筑信息模型中的语义信息了解室内空间结构，包括房间的面积、门窗的尺寸、相邻建筑空间等等。目前，市场上出现了大量的交互式手动建模的建模软件，然而采用这些建模软件进行建筑信息模型三维模型构建需要耗费大量人力。基于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种构建建筑信息模型的方法，可以实现建筑信息模型的自动化重建，节约人力成本。

如图1所示，所述方法包括如下步骤：

步骤S100、获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到地理空间数据。

三维激光扫描技术能够快速精确地获取室内场景的三维信息，并以点的形式记录，得到室内的三维点云数据。获取到所述三维点云数据以后通过自动处理对其进行细致的划分，构建出地理空间数据结构，得到地理空间数据（GML数据）。具体地，地理空间数据是指由开放地理信息系统协会（OGC）制定的用于建模、传输和存储地理及与地理相关信息的XML 编码语言，主要用于地学/地理信息的传输和存储。地理空间数据结构中城市模型为LOD1层，包含有名称、城市项目成员、以及LOD2层的建筑；而建筑层里有墙面编号和边界两个元素；作为LOD3的边界将整个楼层分割成墙面构件、门窗构件、家具构件、天花板构件、地板构件五个要素，在这个层面上，门窗构件与墙面构件通过墙面编号进行关联，而地板构件和天花板构件则是分别根据墙面构件的坐标进行关联。

如图2所示，在一种实现方式中，所述步骤S100具体包括如下步骤：

步骤S110、获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到室内构件的参数；

步骤S120、根据所述室内构件的参数，得到地理空间数据。

获取到室内的三维点云数据以后，将所述三维点云数据用于室内构件的提取并参数化，然后将参数化以后的各个室内构件的数据输出为标准的地理空间数据，作为后续构建建筑信息模型的基础。

如图3所示，在一种实现方式中，所述步骤S110具体包括如下步骤：

步骤S111、获取室内的三维点云数据，对所述三维点云数据进行预处理，得到预处理后的三维点云数据；

步骤S112、按室内构件的类型对所述预处理后的三维点云数据进行提取，得到室内构件的参数。

本实施例考虑到三维点云数据有可能出现数据冗余与密度不一致的情况，因此在获取到室内的三维点云数据以后，需要对所述三维点云数据进行预处理，所述预处理的过程可以包括点云距降采样和噪声过滤处理，点云距降采样可以有效减少数据的处理量，而噪声过滤处理可以有效解决点云数据密度不规则的问题以及减少点云数据中的噪声点对后续操作的影响。然后将预处理后的三维点云数据用于各个室内构件的提取，例如墙面构件、天花板构件等等，从而得到各个室内构件的参数。由于不同类型的室内构件在构建时的精细程度有差异，因此不同类型的室内构件的参数不同，例如，门窗构件的参数由位置参数、墙面编号、几何参数和朝向参数组成；天花板构件的参数则由位置参数组成。

在构建建筑信息模型之前需要在建模软件的数据库中匹配出相应的建模构件，如图1所示，所述方法还包括如下步骤：

步骤S200、根据语义映射的方法，获取所述地理空间数据中的室内构件对应的目标建模构件。

本实施例中的建模软件可以采用Revit建模软件，Revit系列软件是为建筑信息模型(建筑信息模型)构建的，可帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑，是我国建筑业建筑信息模型体系中使用最广泛的软件之一。具体地，获取到各个室内构件的参数以后，即可根据这些室内构件的参数得到相应的地理空间数据，系统获取到所述地理空间数据以后，即可自动提取所述地理空间数据中的室内构件信息，并在建模软件的数据库中匹配出相应的构件以实现建筑信息模型的构建。

如图4所示，在一种实现方式中，所述步骤S200具体包括如下步骤：

步骤S210、获取地理空间数据中室内构件的名称，在语义映射表中查询与室内构件的名称具有映射关系的建模组件；

步骤S220、获取所述室内构件的属性参数，根据所述属性参数对所述建模组件中的建模构件的属性参数进行匹配，得到目标建模构件。

本实施例通过预先设置的语义映射表存储地理空间数据内的室内构件与建筑信息模型中各个构件的对应关系，为后续实现从地理空间数据到建筑信息模型的自动化重建提供数据基础。具体地，系统首先根据地理空间数据获取到室内构件的名称，然后在语义映射表中查询与所述室内构件的名称对应的建模组件，然后再从建模软件的数据库中获取到所述建模组件。举例说明：在地理空间数据中墙面构件、天花板构件、地板构件等都具有名称参数，通过预先设置的语义映射表中可以在建模软件的数据库中找到与之对应的墙类、地板类、天花板类的建模组件。同一类型的建模组件中，根据材质等属性参数还会分成不同的建模构件，以墙类的建模组件为例，玻璃材质的墙面和水泥材质的面属于墙类的建模组件中不同的墙面构件。因此查询到相应的建模组件以后，还需要获取所述室内构件的属性参数，根据所述属性参数对该类建模组件中的建模构件的属性参数进行匹配，从而得到用于构建建筑信息模型的目标建模构件。在一种实现方式中，为了提高建模的精确度，在匹配出目标建模构件，还需要获取所述目标建模构件的在建模软件的数据库中的ID，后续通过该ID进行建筑信息模型的构建，可以减少误差。

为了实现建筑信息模型的构建，如图1所示，所述方法还包括如下步骤：

步骤S300、根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型。

获取到目标建模构件以后，还需要将在投影平面中将它们组建成为建筑信息模型（建筑信息模型模型），因此需要对它们进行尺度、点位、方位以及关联关系的恢复。建筑信息模型模型的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，从而提高建筑工程的信息集成化程度，为建筑工程项目的相关利益方提供一个工程信息交换和共享的平台。具体地，地理空间数据中的室内构件的参数可以包括多种类别，例如室内构件的参数可以包括位置参数、朝向参数等等，通过获取的位置参数可以完成尺度以及点位的恢复，而朝向参数能够恢复开关方位。因此根据地理空间数据中的室内构件的参数，可以在投影平面中的正确位置上构建出所述目标建模构件的实体，当所有目标建模构件均构建完毕以后，即得到用户所需的建筑信息模型。

本实施例中构建不同类别的室内构件的方式是由差别的，在一种实现方法中，如图5所示，所述步骤S300具体为：

步骤S10、当所述室内构件为墙面构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数，根据所述位置参数得到所述目标建模构件在投影平面中底部两端的首坐标点和尾坐标点；

步骤S11、根据所述首坐标点和所述尾坐标点确定所述目标建模构件在投影平面的构建位置和构建长度；

步骤S12、根据所述构建长度在所述构建位置构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

具体地，当地理空间数据加载到建模软件中以后开始构建墙面时，需要首先获取墙面构件的位置参数，根据所述位置参数得到所述目标建模构件在投影平面中底部两端的首坐标点和尾坐标点，这两个坐标点即可确定该墙面的构建位置，然后将所述首坐标点与尾坐标点相连即可获得该墙面的构建长度，确定了构建长度后还需要获取通过地理空间数据获取该墙面的其他属性参数，例如高度参数，从而恢复该墙面的尺寸，实现在投影平面的正确位置上构建该墙面。当构建完毕所有的目标建模构件后，即得到建筑信息模型。

在一种实现方式，当需要进行构建的室内构件为天花板构件或者地板构件时，如图6所示，所述步骤S300具体为：

步骤S20、当所述室内构件为天花板构件或者地板构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数，根据所述位置参数得到所述目标建模构件在投影平面中各角点的坐标点；

步骤S21、根据所述首坐标点和所述尾坐标点确定所述目标建模构件在投影平面的构建位置和构建长度；

步骤S22、根据所述构建长度在所述构建位置构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

本实施例中构建天花板构件或者地板构件时，只需要将该天花板或者该地板相关坐标点依次连接成线，即可完成构建。具体地，当地理空间数据加载到建模软件中以后开始构建天花板或者地板的时候，需要首先获取天花板或者地板的位置参数，根据所述位置参数得到该天花板或者该地板在投影平面中各个角点的坐标点，通过各个角点的坐标点可以将其区分为天花板或者地板，换言之通过各个角点的坐标点可以明确天花板/地板与墙面的关联关系。举例说明，当各个角点的纵坐标高于其对应的墙面构件的纵坐标时，即可判断该角点属于天花板，当依次连接各个角点后即可完成天花板的构建；当各个角点的纵坐标低于其对应的墙面构件的纵坐标时，即可判断该角点属于地板，当依次连接各个角点后即可完成地板的构建。当构建完毕所有的目标建模构件后，即得到建筑信息模型。

在一种实现方式中，当需要进行构建的室内构件为门窗构件时，如图7所示，所述步骤S300具体为：

步骤S30、当所述室内构件为门窗构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数、墙面编号、几何参数和朝向参数；

步骤S31、根据所述室内构件的位置参数，得到所述目标建模构件在投影平面中的构建位置；

步骤S32、根据所述室内构件的墙面编号，得到所述目标建模构件与墙面构件的关联信息；

步骤S33、根据所述室内构件的几何参数，得到所述目标建模构件的尺寸信息；

步骤S34、根据所述尺寸信息、关联信息和朝向参数在所述构建位置构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

在构建门窗构件的过程中，由于门窗均构建于墙面上，因此需要明确其与墙面的关联关系，即其需要安装于哪一面墙上，本实施例中通过在地理空间数据中加入墙面编号的概念，将同一面墙上的门和窗等构件通过墙面编号进行标识和归类。此外，在建筑信息模型中还需要恢复门窗的朝向，因此在地理空间数据中，门窗构件的属性数据还包括朝向参数。具体地，当地理空间数据加载到建模软件中以后，开始构建门窗构件的时候，需要首先获取门窗构件的位置参数，根据所述位置参数可以确定该门窗构件的构建位置，为了进一步提高构件的精确度还需要获取该门窗构件的墙面编号，以准确地确定其位于哪一面墙上。其次，需要获取该门窗构件的几何参数，根据所述几何参数得到该门窗构件的尺寸信息，以此在投影平面中恢复该门窗构件的正确尺寸。此外，还需要获取该门窗构件的朝向参数，从而在投影平面中恢复门窗的朝向。当构建完毕所有的目标建模构件后，即得到建筑信息模型。

在一种实现方式中，当需要进行构建的室内构件为家具构件时，如图8所示，所述步骤S300具体为：

步骤S40、当所述室内构件为家具构件时，在地理空间数据中获取所述室内构件的位置参数、集合参数和朝向参数；

步骤S41、根据所述室内构件的位置参数，得到所述目标建模构件在投影平面中的构建位置；

步骤S42、根据所述室内构件的几何参数，得到所述目标建模构件的尺寸信息；

步骤S43、根据所述尺寸信息和朝向参数在所述构建位置构建所述目标建模构件，得到建筑信息模型。

除去墙面、天花板、地板、门窗等基础构件，为了使得描绘室内结构的建筑信息模型更加真实详细，还需要添加家具构件。在家具构件的构建过程中，同样需要尺寸信息和朝向参数。具体地，当所述室内构件为家具构件时，在地理空间数据中获取该家具构件的位置参数，即该家具在投影平面中的构建位置。为了恢复该家具构件的尺寸，还需要获取该家具构件的几何参数，所述几何参数包括该家具的构件高度、长度等。其次，还需要恢复该家具构件的朝向，因此需要获取该家具构件的朝向参数。当构建完毕所有的目标建模构件后，即得到建筑信息模型。

图9为本发明的详细流程图，其清楚地展示了地理空间数据的结构（即图9中的室内部件GML数据组织方法），以及GML数据与建模构件的映射过程（即图9中的GML与BIM结构映射），最后还展示了建筑信息模型重建的过程（即图中的GML到BIM模型的自动化重建）。

基于上述实施例，本发明还提供了一种智能终端，其原理框图可以如图10所示。该智能终端包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏。其中，该智能终端的处理器用于提供计算和控制能力。该智能终端的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该智能终端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种构建建筑信息模型的方法。该智能终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏。

本领域技术人员可以理解，图10中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的智能终端的限定，具体的智能终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一种实现方式中，所述智能终端的存储器中存储有一个或者一个以上的程序，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行一种构建建筑信息模型的方法的指令。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

综上所述，本发明公开了一种构建建筑信息模型的方法、终端及存储介质。所述方法包括：获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到地理空间数据；根据语义映射的方法，获取所述地理空间数据中的室内构件对应的目标建模构件；根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型。从而实现建筑信息模型的自动化重建，节约人力成本。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到地理空间数据包括：

根据所述室内构件的参数，得到地理空间数据。

3.根据权利要求2所述的一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述获取室内的三维点云数据，根据所述三维点云数据得到室内构件的参数包括：

4.根据权利要求1所述的一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述根据语义映射的方法，获取所述地理空间数据中的室内构件对应的目标建模构件包括：

5.根据权利要求1所述的一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型包括：

6.根据权利要求1所述的一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型包括：

7.根据权利要求1所述的一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型包括：

8.根据权利要求1所述的一种构建建筑信息模型的方法，其特征在于，所述根据所述地理空间数据中的室内构件的参数，得到建筑信息模型包括：

9.一种存储介质，其上存储有多条指令，其特征在于，所述指令适用于由处理器加载并执行，以实现上述权利要求1-8任一项所述的一种构建建筑信息模型的方法的步骤。

10.一种终端，其特征在于，包括：处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令；所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以实现上述权利要求1-8任一项所述的一种构建建筑信息模型的方法的步骤。