CN112150628A - Bim数据在gis平台中构建三维体数据模型的方法 - Google Patents

Bim数据在gis平台中构建三维体数据模型的方法 Download PDF

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周坤
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Abstract

本发明公开一种BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，涉及三维GIS技术领域，其能够实现BIM数据在GIS平台中的分析及运算能力，开拓三维GIS向建筑、桥梁、隧道、水利大坝等大型工程应用领域的发展。本发明所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，包括以下步骤：通过拓扑闭合、高精度的三角网表示三维实体对象，并采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓扑结构进行描述；在三维GIS平台中，利用导出插件和转换工具实现BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接；将BIM数据结构导入成三维体数据模型，借助三维体数据模型的分析计算能力，实现BIM数据在GIS平台中的分析计算能力。

Description

BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法
技术领域
本发明涉及三维GIS技术领域，尤其涉及一种BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法。
背景技术
目前，BIM（建筑信息模型）技术在规划、房产、建筑、水利、电力、交通等行业的不断发展和深入应用，对三维地理信息系统提出了新的挑战，三维空间信息在GIS（地理信息系统）平台中不能只停留在“看一看”的阶段，而需要从数据接入、处理、渲染到分析及结果的输出，形成完整的闭环，为相关行业应用提供坚实的技术基础，为管理和决策提供可靠依据。
因此，如何提供一种三维体数据模型，能够实现BIM数据在GIS平台中的分析及运算能力，开拓三维GIS向建筑、桥梁、隧道、水利大坝等大型工程应用领域的发展，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其能够实现 BIM数据在GIS平台中的分析及运算能力，开拓三维GIS向建筑、桥梁、隧道、水利大坝等大型工程应用领域的发展。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，包括以下步骤：
通过拓扑闭合、高精度的三角网表示三维实体对象，并采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓扑结构进行描述；
在三维GIS平台中，利用导出插件和转换工具实现BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接；
将BIM数据结构导入成三维体数据模型，借助三维体数据模型的分析计算能力，实现BIM数据在GIS平台中的分析计算能力。
实际应用时，所述采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓扑结构进行描述，具体包括：
通过三维点、线、面、体，构建三维缓冲区；
通过计算模型的体积、表面积，截取模型的任意剖面；
通过三维空间关系进行判断、布尔运算、空间分析。
其中，所述三维体数据模型，不仅能够用于表达现实中存在的事物，而且能够用于表达抽象的三维空间。
具体地，所述现实中存在的事物包括但不限于房屋、地质体；
所述抽象的三维空间包括但不限于：建筑在三维空间中的阴影范围，定义为阴影体。
实际应用时，所述利用导出插件和转换工具实现BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接，具体包括：
利用Revit、Bentley、CATIA三款BIM设计软件数据导出插件，一键式导入rvt、dgn、CATProduct的BIM格式数据；
通过AutoCAD 、Civil 3D数据导出插件；
GIS通过直接读取Revit数据，实现与Revit软件的快速协同。
其中，Revit导出插件根据AutoDesk Revit软件版本选择相应的插件版本，并安装在AutoDesk Revit中，以将BIM模型导出为UDB格式；
Civil 3D导出插件根据AutoDesk Civil 3D软件版本选择相应的插件版本，并安装在AutoDesk Civil 3D中，以将BIM模型导出为UDB格式；
DWG导出插件根据AutoDesk AUTOCAD软件版本选择相应的插件版本，并安装在Autodesk AUTOCAD中，以将BIM模型导出为UDB格式；
DNG导出插件根据MicroStation平台版本选择相应的插件版本，并安装在MicroStation平台中，以将BIM模型导出为UDB格式；
CATIA导出插件根据CATIA平台版本选择相应的插件版本，并安装在CATIA平台中，以将BIM模型导出为UDB格式。
其中，利用IFC转换工具将IFC格式的BIM模型导出为UDB格式。
具体地，所述BIM数据结构包括空间数据及属性数据。
进一步地，导入BIM属性信息，通过关键字段“SmUserID”将 BIM的几何数据与属性数据关联起来，以便于后续支持BIM的扩展应用。
更进一步地，三维体对象通过交、并、差的布尔运算后，也是拓扑闭合的，仍然是三维体。
相对于现有技术，本发明所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法具有以下优势：
本发明提供的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法中，由于GIS突破了BIM主流数据的无损接入、BIM数据到GIS平台的精准匹配、超百万级BIM模型实时绘制等关键技术，且突破了BIM数据与三维体模型无缝对接技术，因此借助三维体数据模型，实现了BIM数据在GIS平台中的分析及运算能力，开拓了三维GIS向建筑、桥梁、隧道、水利大坝等大型工程应用领域的发展。
具体实施方式
为了便于理解，对本发明实施例提供的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法进行详细描述。
本发明实施例提供一种BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，包括以下步骤：
通过拓扑闭合、高精度的三角网表示三维实体对象，并采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓扑结构进行描述；
在三维GIS平台中，利用导出插件和转换工具实现BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接；
将BIM数据结构导入成三维体数据模型，借助三维体数据模型的分析计算能力，实现BIM数据在GIS平台中的分析计算能力。
相对于现有技术，本发明实施例所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法具有以下优势：
本发明实施例提供的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法中，由于GIS突破了BIM主流数据的无损接入、BIM数据到GIS平台的精准匹配、超百万级BIM模型实时绘制等关键技术，且突破了BIM数据与三维体模型无缝对接技术，因此借助三维体数据模型，实现了BIM数据在GIS平台中的分析及运算能力，开拓了三维GIS向建筑、桥梁、隧道、水利大坝等大型工程应用领域的发展。
实际应用时，上述采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓扑结构进行描述，具体可以包括：
通过三维点、线、面、体，构建三维缓冲区；
通过计算模型的体积、表面积，截取模型的任意剖面；
通过三维空间关系进行判断、布尔运算、空间分析。
其中，三维体数据模型，不仅能够用于表达现实中存在的事物，而且能够用于表达抽象的三维空间。
具体地，现实中存在的事物可以包括但不限于房屋、地质体；
抽象的三维空间可以包括但不限于：建筑在三维空间中的阴影范围，定义为阴影体；通过分析临近建筑的窗户和阴影体的空间关系，能够判断临近建筑是否被影响了采光。
本发明实施例提供的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法中，不仅支持构建阴影体，而且支持构建天际线限高体、可视域体、模型拉伸体、三维几何体、凸包、地质体等多种形式的三维体数据模型，从而提高三维GIS的空间分析能力，推动三维GIS向深度实用方向发展。
三维实体数据模型，解决了BIM数据在三维GIS中的表达等关键技术问题，为BIM与GIS融合应用提供了技术支撑。在三维GIS平台中，实现对Revit、Bentley、CATIA等主流BIM设计软件的原生无损接入，将BIM数据结构（包括空间数据及属性数据）导入成三维体数据模型，借助三维体数据模型的分析计算能力，实现了BIM数据在GIS平台中的分析计算等能力，从而满足三维GIS在建筑、桥梁、隧道、水利大坝等大型工程应用领域的精细化管理的需求。
国内外BIM软件很多，但是文件格式各不相同，为了突破BIM数据接入GIS软件平台的瓶颈，利用导出插件和转换工具实现了BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接，为BIM与GIS融合应用奠定了基础。
实际应用时，上述利用导出插件和转换工具实现BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接，具体可以包括：
利用Revit、Bentley、CATIA三款 BIM设计软件数据导出插件，一键式导入 rvt、dgn、CATProduct的BIM格式数据；
通过AutoCAD 、Civil 3D数据导出插件；
GIS通过直接读取Revit数据，实现与Revit软件的快速协同。
其中，Revit导出插件根据AutoDesk Revit软件版本选择相应的插件版本，并安装在AutoDesk Revit中，以将BIM模型导出为UDB格式，从而便于对数据直接进行读取；
Civil 3D导出插件根据AutoDesk Civil 3D软件版本选择相应的插件版本，并安装在AutoDesk Civil 3D中，以将BIM模型导出为UDB格式，从而便于对数据直接进行读取；
DWG导出插件根据AutoDesk AUTOCAD软件版本选择相应的插件版本，并安装在Autodesk AUTOCAD中，以将BIM模型导出为UDB格式，从而便于对数据直接进行读取；
DNG导出插件根据MicroStation平台版本选择相应的插件版本，并安装在MicroStation平台中，以将BIM模型导出为UDB格式，从而便于对数据直接进行读取；
CATIA导出插件根据CATIA平台版本选择相应的插件版本，并安装在CATIA平台中，以将BIM模型导出为UDB格式，从而便于对数据直接进行读取。
此处需要补充说明的是，MicroStation是国际上和AutoCAD齐名的二维和三维CAD设计软件，第一个版本由Bentley兄弟在1986年开发完成；其专用格式是DNG，并兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。
此外，PKPM导出插件是由建研院开发，并安装在PKPM-BIM平台中，支持将BIM模型导出为UDB格式，从而便于对数据直接进行读取。
具体地，BIM导出插件的优势： 一键式导入BIM的顶点信息和属性信息，保证了BIM信息的完整性；支持按族分类导出，提供快捷的BIM分组管理。支持大规模数据的高效的渲染；支持导出带多细节层次（LOD）模型；支持实例化绘制。支持导出拓扑闭合的BIM三维实体数据模型，能够计算其体积、表面积及任意剖面，同时能够进行空间关系判断、空间运算和空间分析，并且支持 3D打印。
其中，利用IFC转换工具将IFC格式的 BIM模型导出为UDB格式，从而便于对数据直接进行读取。
可替代地，利用BIM软件或者第三方插件将BIM数据导出为支持的数据交换格式，例如：有 *.osg、*.osgb、*.dae、*.obj、*.ifc、*.3ds、*.dxf、*.fbx、*.X、*.flt，支持直接导入SKP、DWG格式。
具体地，上述BIM数据结构可以包括空间数据及属性数据。
进一步地，导入BIM属性信息，可以通过关键字段“SmUserID”将 BIM的几何数据与属性数据关联起来，以便于后续支持BIM的扩展应用。
更进一步地，三维体对象通过交、并、差的布尔运算后，也是拓扑闭合的，仍然是三维体。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过拓扑闭合、高精度的三角网表示三维实体对象，并采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓扑结构进行描述；
在三维GIS平台中，利用导出插件和转换工具实现BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接；
将BIM数据结构导入成三维体数据模型，借助三维体数据模型的分析计算能力，实现BIM数据在GIS平台中的分析计算能力。
2.根据权利要求1所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，所述采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓扑结构进行描述，具体包括：
通过三维点、线、面、体，构建三维缓冲区；
通过计算模型的体积、表面积，截取模型的任意剖面；
通过三维空间关系进行判断、布尔运算、空间分析。
3.根据权利要求2所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，所述三维体数据模型，不仅能够用于表达现实中存在的事物，而且能够用于表达抽象的三维空间。
4.根据权利要求3所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，所述现实中存在的事物包括但不限于房屋、地质体；
所述抽象的三维空间包括但不限于：建筑在三维空间中的阴影范围，定义为阴影体。
5.根据权利要求1所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，所述利用导出插件和转换工具实现BIM与GIS数据接口的跨领域无缝衔接，具体包括：
利用Revit、Bentley、CATIA三款BIM设计软件数据导出插件，一键式导入 rvt、dgn、CATProduct的 BIM格式数据；
通过AutoCAD 、Civil 3D数据导出插件；
GIS通过直接读取 Revit数据，实现与Revit软件的快速协同。
6.根据权利要求5所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，Revit导出插件根据 AutoDesk Revit软件版本选择相应的插件版本，并安装在AutoDesk Revit中，以将BIM模型导出为UDB格式；
Civil 3D导出插件根据AutoDesk Civil 3D软件版本选择相应的插件版本，并安装在AutoDesk Civil 3D中，以将BIM模型导出为UDB格式；
DWG导出插件根据AutoDesk AUTOCAD软件版本选择相应的插件版本，并安装在Autodesk AUTOCAD中，以将BIM模型导出为UDB格式；
DNG导出插件根据MicroStation平台版本选择相应的插件版本，并安装在MicroStation平台中，以将BIM模型导出为UDB格式；
CATIA导出插件根据 CATIA平台版本选择相应的插件版本，并安装在CATIA平台中，以将BIM模型导出为UDB格式。
7.根据权利要求5所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，利用IFC转换工具将IFC格式的BIM模型导出为UDB格式。
8.根据权利要求1所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，所述BIM数据结构包括空间数据及属性数据。
9.根据权利要求8所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，导入BIM属性信息，通过关键字段“SmUserID”将BIM的几何数据与属性数据关联起来，以便于后续支持 BIM的扩展应用。
10.根据权利要求1所述的BIM数据在GIS平台中构建三维体数据模型的方法，其特征在于，三维体对象通过交、并、差的布尔运算后，也是拓扑闭合的，仍然是三维体。
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