CN112288844A - 一种基于bim的三维工程曲线自动拟合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木及市政工程技术领域，公开了一种基于BIM的三维工程曲线自动拟合方法，其步骤主要包括通过可视化编程插件Dynamo自动获取AutoCAD的平面曲线以及纵断面曲线图形信息，参数化设计控制点，创建控制点列表，提取并计算控制点位的坐标信息，自动输出控制点位坐标信息表，同时依据坐标信息生成三维点位并将其拟合成三维工程空间曲线，输出模型至Revit并挂载属性信息。本发明是在可视化编程插件Dynamo上操作，使用DesignScript以及Python语言进行编程，自动生成三维工程曲线模型以及控制点位坐标信息表，提高后续施工时的控制点位测量工作精度，同时在三维工程曲线模型中挂载属性管理信息，有效提高工程信息管理效率，控制施工质量。

Description

一种基于BIM的三维工程曲线自动拟合方法

技术领域

本发明涉及土木及市政工程技术领域，一种基于BIM技术，通过提取CAD图纸中工程曲线，实现三维工程空间曲线自动拟合的方法。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

工程曲线作为项目信息要素的重要组成组分，是数据生产过程中重点采集的对象，反映着构件的几何性状，表达着工程的项目信息。传统的工程曲线的表达方法没有确定的函数关系及计算公式，在土木工程领域，工程曲线以二维平面图的形式存在，通过平面投影的方式反映工程的平面位置和曲直变化，这使得工程师必须先对图纸进行充分理解，再在脑海中对构件形状进行分析重构，在此过程一者容易出现误差，二者效率低下。

上述问题正与BIM的可视化和数字化特点相契合。目前主流BIM软件拥有较好的建模以及数据管理能力，但其无法直接与AutoCAD交互从而读取AutoCAD中的图形数据，更无法提取图形数据自动拟合设计三维工程空间曲线。因此在Revit中引入可视化编程插件Dynamo，通过二次开发编制程序，自动生成三维空间曲线模型，挂载属性信息，提高后续施工定位精度、提高信息管理效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM的三维工程曲线自动拟合方法，要解决现有软件无法实现的工程曲线从二维图纸信息向三维模型图元信息转变的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

步骤一：将AutoCAD中工程曲线的平面曲线交互至Dynamo中；

步骤二：将AutoCAD中工程曲线的纵断面曲线交互至Dynamo中；

步骤三：在Dynamo中参数化设计工程曲线的控制点位列表；

步骤四：依据控制点位参数列表，依次在平面曲线中提取控制点位列表中对应点位的X、Y坐标信息；

步骤五：依据控制点位参数列表，依次在纵断面曲线中提取控制点位列表中对应点位的Z坐标信息，并将其换算成设计高程；

步骤六：将步骤四中提取的控制点X、Y坐标信息写入工程曲线控制点位坐标信息表；

步骤七：将步骤五中换算后的高程信息写入工程曲线控制点位坐标信息表；

步骤八：将控制点列表写入工程曲线控制点位坐标信息表；

步骤九：在Dynamo中打开工程曲线控制点位坐标信息表，提取各控制点位X、Y、Z坐标信息；

步骤十：依据提取出的各控制点位X、Y、Z坐标信息，生成三维控制点位，并将点拟合成空间曲线，即三维工程空间曲线；

步骤十一：将Dynamo中的三维工程空间曲线输出到Revit中，成为Revit模型图元；

步骤十二：为Revit中的三维工程空间曲线模型添加属性管理信息，包括设计起点桩号、设计终点桩号、设计类别、等级、编号、材料及名称。

上述步骤三中创建控制点列表时，包括但不限于设计图纸所给的控制点信息，可由用户参数化设计，控制点间距的降低可增加点位数量，提高三维空间曲线拟合的精确度。

上述步骤五中的Z坐标信息是AutoCAD图纸中的Y轴信息，在二维图纸的纵断面曲线表达中，用Y轴信息表示设计高程。

上述步骤十一中的构建Revit三维工程空间曲线模型，其族类型可以为建模空间的模型线图元，也可为族空间内体量下的线图元。

上述步骤十二所提的添加属性管理信息，包括但不限于上述枚举的信息种类。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明是利用目前主流的BIM软件Revit，使用可视化编程插件Dynamo，通过计算机编写程序，与AutoCAD联动，参数化设计桩号，自动提取并计算控制点位坐标信息，并拟合生成三维工程空间曲线模型。本发明与其他现有技术对比具有以下几点优势：

1.本发明通过提取AutoCAD中的二维图纸信息，自动生成三维工程空间曲线模型，指导施工；

2.本发明自动提取坐标信息，所提取的坐标信息包括但不限于设计图纸中提供的控制点位，可主动由用户参数化设计控制；

3.本发明可依据提取的坐标点位信息，自动生成工程曲线控制点位坐标信息表，方便后续施工的控制点位测量工作，提高效率；

4.可在三维工程空间曲线模型中挂载属性管理信息，有效提高工程信息管理效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的总流程图；

图2是提取AutoCAD曲线信息至Dynamo的方法流程图；

图3是创建控制点位参数列表流程图；

图4是计算控制点高程信息步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明技术方案，并不限于本发明。

上述发明内容可以通过计算机编程语言实现，在Dynamo的环境下使用DesignScript以及Python语言进行编程。

实施例以道路工程的道路中心线为例进行说明，操作步骤如下(参见图1)：

步骤一：将AutoCAD中工程曲线的平面曲线交互至Dynamo中(参见图2)；

1.在AutoCAD中选中平面道路中心线；

2.通过Active.X技术，调用“Autocad.Application”函数，获得AutoCAD中的实时链接；

3.实时链接选中的平面道路中心线形式为“AcDbPolyline”，使用explode函数，将其转换成“AcDbLine”；

4.分别提取“AcDbLine”的起点与终点，此时提取到的是AutoCAD的点位形式，使用ToDSPoint函数，将其转换成Dynamo中的点位形式；

5.使用Line.ByStartPointEndPoint函数，将Dynamo点位形式的起点，终点连成线段；

6.使用PolyCurve.ByJoinedCurves函数，将上述线段集转化成一条复合曲线PolyCurve，命名为curve1。

步骤二：将AutoCAD中工程曲线的纵断面曲线交互至Dynamo中(参见图2)；

1.在AutoCAD中选中纵断面道路中心线；

2.通过Active.X技术，调用“Autocad.Application”函数，获得AutoCAD中的实时链接；

3.实时链接选中的纵断面道路中心线为“AcDbPolyline”形式，使用explode函数，将其转换成“AcDbLine”；

4.分别提取“AcDbLine”的起点与终点，此时提取到的是AutoCAD的点位形式，使用ToDSPoint函数，将其转换成Dynamo中的点位形式；

5.使用Line.ByStartPointEndPoint函数，将Dynamo点位形式起点，终点连成线段；

6.使用PolyCurve.ByJoinedCurves函数，将上述线段集转化成一条复合曲线PolyCurve，命名为curve2。

步骤三：在Dynamo中参数化设计工程曲线的控制点位列表(参见图3)；

1.输入此段道路的道路设计起始桩号参数A以及终点桩号参数B；

2.输入桩号间距参数a；

3.编写DesignScript中的正则表达式A..B..a，表示从起始桩号A开始，到终点桩号B结束，间距为a的一组等差数值列表list1；

4.调整数值列表list1，使其范围为0-1，但保持list1的分布率；

5.输出一组0-1内的控制点参数列表list2，其中0表示起点桩号，1代表终点桩号。

步骤四：依据控制点位参数列表，依次在平面曲线中提取控制点位列表中对应点位的X、Y坐标信息；

1.提取步骤一中的平面道路中心线curve1以及步骤三中的参数列表list2；

2.获取curve1上由参数列表list2中各项参数确定的点位集合；

3.分别提取坐标点的X坐标信息；

4.分别提取坐标点的Y坐标信息。

步骤五：依据控制点位参数列表，依次在纵断面曲线中提取控制点位列表中对应点位的Z坐标信息，并将其换算成设计高程(参见图4)；

1.提取步骤二中的纵断面道路中心线curve2以及步骤三中的参数列表list2；

2.获取curve2上由参数列表list2中各项参数确定的点位集合；

3.提取点位信息的Y坐标值，在纵断面图中，Y坐标反映的是高程信息；

4.提出起始桩号的Y坐标值为Y1，输入AutoCAD图中已知的起始桩号的高程信息H1，以及图纸比例尺值n；

5.Hi＝H1+(Yi-Y1)*n，Yi为桩号在AutoCAD图纸中的Y坐标值信息，Hi为换算后的对应桩号的设计高程值，Hi即桩号点位Z坐标信息。

步骤六：将步骤四中提取的控制点X、Y坐标信息写入工程曲线控制点位坐标信息表；

1.引入步骤四中的桩号X、Y坐标信息；

2.调用Excel.WriteToFile函数，将X坐标信息写入道路中心线桩号点位坐标信息表的第二列；

3.调用Excel.WriteToFile函数，将Y坐标信息写入道路中心线桩号点位坐标信息表的第三列。

步骤七：将步骤五中换算后的高程信息写入工程曲线控制点位坐标信息表；

1.引入步骤五中的桩号Z坐标信息；

2.用Excel.WriteToFile函数，将Z坐标信息写入道路中心线桩号点位坐标信息表的第四列。

步骤八：将控制点列表写入工程曲线控制点位坐标信息表；

1.提取步骤三中的桩号数值列表list1；

2.遍历数值列表list1，在每项数据前增加字符串“EA1K”；

3.遍历数值列表list1，在每项数据的倒数第三位增加字符串“+”,例“EA1K6+520”；

4.将创建完成的桩号名称列表写入道路中心线桩号点位坐标信息表的第一列。

步骤九：在Dynamo中打开工程曲线控制点位坐标信息表，提取各控制点位X、Y、Z坐标信息；

1.调用Excel.ReadFromFile函数，打开道路中心线桩号点位坐标信息表；

2.提取各桩号X、Y、Z坐标数值信息。

步骤十：依据提取出的各控制点X、Y、Z坐标信息，生成三维控制点位，并将点拟合成空间曲线，即三维工程空间曲线；

1.输入步骤九中各桩号X、Y、Z坐标数值信息；

2.依据X、Y、Z坐标数值信息生成三维点位；

3.将三维点拟合成空间曲线，即三维道路中心线。

步骤十一：将Dynamo中的三维工程空间曲线输出到Revit中，成为Revit模型图元；

步骤十二：为Revit中的三维工程空间曲线模型添加属性管理信息，包括设计起点桩号、设计终点桩号、设计类别、等级、编号、材料及名称。

上述所有步骤中的计算和判定是通过BIM设计平台Revit软件的可视化编程插件Dynamo使用DesignScript以及Python语言进行编程，调用设计平台的应用程序接口中的相关函数实现。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种基于BIM的三维工程曲线自动拟合方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将AutoCAD中工程曲线的平面曲线交互至Dynamo中；

步骤二：将AutoCAD中工程曲线的纵断面曲线交互至Dynamo中；

步骤三：在Dynamo中参数化设计工程曲线的控制点位列表；

步骤四：依据控制点位参数列表，依次在平面曲线中提取控制点位列表中对应点位的X、Y坐标信息；

步骤五：依据控制点位参数列表，依次在纵断面曲线中提取控制点位列表中对应点位的Z坐标信息，并将其换算成设计高程；

步骤六：将步骤四中提取的控制点X、Y坐标信息写入工程曲线控制点位坐标信息表；

步骤七：将步骤五中换算后的高程信息写入工程曲线控制点位坐标信息表；

步骤八：将控制点列表写入工程曲线控制点位坐标信息表；

步骤九：在Dynamo中打开工程曲线控制点位坐标信息表，提取各控制点位X、Y、Z坐标信息；

步骤十：依据提取出的各控制点位X、Y、Z坐标信息，生成三维控制点位，并将点拟合成空间曲线，即三维工程空间曲线；

步骤十一：将Dynamo中的三维工程空间曲线输出到Revit中，成为Revit模型图元；

步骤十二：为Revit中的三维工程空间曲线模型添加属性管理信息，包括设计起点桩号、设计终点桩号、设计类别、等级、编号、材料及名称。

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