CN112329100A - 一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法 - Google Patents

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刘辉
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Abstract

一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，包括：将地形图高程点导入BIM软件，通过点构建三角网形成三维地模单元；识别规划地块CAD的地理信息，与三维地模单元相关联，形成三维规划地块单元；识别规划道路CAD中的道路中心线和路幅宽度，创建三维规划道路单元；识别地形图中的建筑轮廓，定位生成三维建筑物单元的坐标，通过坐标将三维建筑物单元与三维地模单元关联，获取建筑底部高程，通过读取地形图中楼层数，模拟出建筑高度；将三维地模单元、三维规划地块单元、三维规划道路单元、三维建筑物单元通过坐标相组合，形成城市轨道交通沿线环境三维模型。本发明创建的模型体量小、精度高，具有点、线、面特征和属性信息，方便设计中进行量测和数据统计。

Description

一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法
技术领域
本发明涉及的是三维建模领域，特别涉及一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)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。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。BIM技术已逐步在城市轨道交通行业展现出优势，其可视化程度高，服务于工程的全生命周期，有利于对工程进行管理，提高工程质量。对于轨道交通BIM设计行业，线路设计人员在设计过程中需要密切关注轨道交通沿线建(构)筑物的规划和现状情况，及时对线路方案进行调整。尤其需要关注沿线建筑的地理坐标信息、平面几何信息、建筑类型、用地性质，以及其他控制性建(构)筑物的几何、地理信息等。
目前应用到BIM中对轨道交通沿线环境进行三维建模的方法主要是利用航拍技术生成三维实景模型，该方法生成模型体量大，对电脑硬件要求极高，且不能直接提取出建筑的几何信息和轮廓图形，不便于进行设计。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，包括：
S100.将地形图高程点导入到BIM软件中，通过点构建三角网形成三维地模单元；
S200.识别规划地块CAD的地理信息，与三维地模单元相关联，形成三维规划地块单元；
S300.识别规划道路CAD中的道路中心线和路幅宽度，可以创建出三维规划道路单元，模拟出线路周边道路规划情况；
S400.识别地形图中的建筑轮廓，精确定位所生成三维建筑物单元的坐标，通过三维建筑物单元的坐标将三维建筑物单元与三维地模单元相关联，获取建筑底部高程，通过读取地形图中楼层数，模拟出建筑高度；
S500.将三维地模单元、三维规划地块单元、三维规划道路单元、三维建筑物单元通过坐标相关联组合，形成城市轨道交通沿线环境三维模型。
进一步地，S100中，地形图高程点通过既有城市地形图中的高程点进行识别提取。
进一步地，S200中，规划地块CAD为上位既有规划资料。
进一步地，S200中，形成三维规划地块单元具体方法为：将规划地块CAD投影到三维地模单元上，形成三维规划地块单元。
进一步地，S300中，识别规划道路CAD为上位既有规划资料。
进一步地，S400中，地形图为既有城市测绘地图。
进一步地，S400中，还可以通过坐标将三维建筑物单元与三维规划地块单元相关联，获取建筑的规划信息。
进一步地，S400中，三维建筑物单元可以存储建筑的面积和楼层数，便于快速对工程量进行统计。
进一步地，S400中，三维建筑物单元至少还包含：沿线周边管线、桩基模型；通过识别地形图中管线路径，读取相关管线的界面几何信息生成三维管线实体模型。
进一步地，通过识别地形图中桩基坐标，并获取桩基设计资料中高程信息生成三维桩基实体模型。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明公开的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，不仅能满足城市轨道交通线路专业设计所需要的精确坐标定位、平面几何信息、建筑类型、用地性质，而且其模型文件大小远小于航拍所生成的实景模型。并且该实施例的三维实体模型能自定义附加更多属性信息。本发明创建的城市轨道交通沿线环境模型体量小，无需电脑硬件有特殊要求，便于设计人员工作。本发明通过直接读取地形图上沿线建构筑物的地理坐标信息和平面几何信息，其精度高。本发明创建的实体模型具有点、线、面特征和属性信息，方便设计中进行量测和数据统计。
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
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例1中，一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法的流程图；
图2为本发明实施例1中，一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的生成模型体量大，对电脑硬件要求极高，不能直接提取出建筑的几何信息和轮廓图形的问题，本发明实施例提供一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法。
实施例1
本实施例公开了一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，包括：
S100.将地形图高程点导入到BIM软件中，通过点构建三角网形成三维地模单元；具体的，地形图高程点可以通过既有城市地形图中的高程点进行识别提取。生成的三维地模单元，通过识别地形图中的高程点，生成轨道交通沿线三维数字地形网格，可以直接提取线路纵剖面的地面高程情况。
S200.识别规划地块CAD的地理信息，与三维地模单元相关联，形成三维规划地块单元；具体的，规划地块CAD为上位既有规划资料。形成三维规划地块单元具体方法为：将规划地块CAD投影到三维地模单元上，形成三维规划地块单元。生成的三维规划地块单元，通过获取地块的地理坐标信息，通过投影到三维地模上，形成三维地块实体模型，可以直观展示周边地块的规划情况。
S300.识别规划道路CAD中的道路中心线和路幅宽度，可以创建出三维规划道路单元，模拟出线路周边道路规划情况；具体的，识别规划道路CAD为上位既有规划资料。生成的三维规划道路单元，通过提取出规划道路的中心线和路幅宽度，生成三维道路实体模型。
S400.识别地形图中的建筑轮廓，精确定位所生成三维建筑物单元的坐标，通过三维建筑物单元的坐标将三维建筑物单元与三维地模单元相关联，获取建筑底部高程，通过读取地形图中楼层数，模拟出建筑高度。
具体的，地形图为既有城市测绘地图，通过批量识别地形图中的建筑轮廓可以精确定位所生成三维建筑物的坐标。
在一些优选实施例中，还可以通过坐标将三维建筑物单元与三维规划地块单元相关联，获取建筑的规划信息。
在一些优选实施例中，三维建筑物单元可以存储建筑的面积和楼层数，便于快速对工程量进行统计。
在一些优选实施例中，三维建筑物单元还包含沿线周边管线、桩基等模型。通过识别地形图中管线路径，读取相关管线的界面几何信息生成三维管线实体模型。通过识别地形图中桩基坐标，并获取桩基设计资料中高程信息生成三维桩基实体模型。
S500.将三维地模单元、三维规划地块单元、三维规划道路单元、三维建筑物单元通过坐标相关联组合，形成城市轨道交通沿线环境三维模型。
在实际应用中，对长约7.6km轨道交通线路采用此方法进行处理，生成轨道交通线路两侧150m范围内环境三维模型文件大小为125M，且其地理信息、平面几何信息与测绘完全一致，同时模型中存储了建筑类型、用地性质等属性信息。
本实施例公开的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，不仅能满足城市轨道交通线路专业设计所需要的精确坐标定位、平面几何信息、建筑类型、用地性质，而且其模型文件远小于航拍所生成的实景模型。并且该实施例的三维实体模型能自定义附加更多属性信息。本发明的创建的城市轨道交通沿线环境模型体量小，无需电脑硬件有特殊要求，便于设计人员工作。本发明通过直接读取地形图上沿线建构筑物的地理坐标信息和平面几何信息，其精度高。本发明创建的实体模型具有点、线、面特征和属性信息，方便设计中进行量测和数据统计。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，包括：
S100.将地形图高程点导入到BIM软件中，通过点构建三角网形成三维地模单元；
S200.识别规划地块CAD的地理信息，与三维地模单元相关联，形成三维规划地块单元；
S300.识别规划道路CAD中的道路中心线和路幅宽度，创建出三维规划道路单元，模拟线路周边道路规划情况；
S400.识别地形图中的建筑轮廓，精确定位所生成三维建筑物单元的坐标，通过三维建筑物单元的坐标将三维建筑物单元与三维地模单元相关联，获取建筑底部高程，通过读取地形图中楼层数，模拟出建筑高度；
S500.将三维地模单元、三维规划地块单元、三维规划道路单元、三维建筑物单元通过坐标相关联组合，形成城市轨道交通沿线环境三维模型。
2.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S100中，地形图高程点通过既有城市地形图中的高程点进行识别提取。
3.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S200中，规划地块CAD为上位既有规划资料。
4.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S200中，形成三维规划地块单元具体方法为：将规划地块CAD投影到三维地模单元上，形成三维规划地块单元。
5.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S300中，识别规划道路CAD为上位既有规划资料。
6.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S400中，地形图为既有城市测绘地图。
7.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S400中，还可以通过坐标将三维建筑物单元与三维规划地块单元相关联，获取建筑的规划信息。
8.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S400中，三维建筑物单元可以存储建筑的面积和楼层数，便于快速对工程量进行统计。
9.如权利要求1的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，S400中，三维建筑物单元至少还包含：沿线周边管线、桩基模型；通过识别地形图中管线路径，读取相关管线的界面几何信息生成三维管线实体模型。
10.如权利要求9的一种城市轨道交通沿线环境三维建模方法，其特征在于，通过识别地形图中桩基坐标，并获取桩基设计资料中高程信息生成三维桩基实体模型。
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