CN112507427B - Eicad与ifc的路线数据自动转换方法、介质及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种EICAD与IFC的路线数据自动转换方法、介质及系统，所述方法包括以下步骤：获取EICAD路线数据的平竖曲线设计文件以及断链设计文件，以预先创建的数据模型类封装平曲线和竖曲线的线型数据；根据EICAD平曲线的线型数据，采用积木法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC平曲线中各个线型单元的线元参数；根据EICAD竖曲线的线型数据及断链设计文件，采用交点法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数；创建IFC路线实体，将获取的线元参数集成至IFC线元描述语句的属性值中，输出IFC文件。与现有技术相比，本发明操作简单、路线文件具有可编辑性和兼容性。

Description

EICAD与IFC的路线数据自动转换方法、介质及系统

技术领域

本发明属于市政道路和桥梁设计领域，尤其是涉及一种EICAD与IFC的路线数据自动转换方法、介质及系统。

背景技术

随着计算机信息技术的飞速发展，其在工程技术领域的应用已成为建筑业在新经济形势下持续发展的命脉。BIM(Building Information Modelling，建筑信息模型)技术，作为一种建筑信息化手段，近几年逐渐扩展至基础设施领域，并得到了较好地普及和应用。利用BIM核心建模软件进行道路和桥梁的正向设计或者逆向建模是设计阶段最常见的BIM应用方向，为了避免重复的路线绘制工作，需要将已有的路线设计资料导入三维建模软件，然而现有的技术流程尚不能完整且精确地传递路线信息，存在桩号信息丢失、缓和曲线绘制不精确等问题，从而导致BIM模型失真，难以作为施工阶段的出图依据。

为了解决上述技术问题，本领域技术人员已进行了一些研究。如梁小龙的论文“EICAD路线设计软件与Bentley平台交互数据接口程序”(《公路》，2019年12期)公开EICAD路线数据与Bentley平台的接口设计，能够满足EICAD与Bentley平台的数传递需求，但针对性较强，仅适用于Bentley平台这种特定的BIM软件平台，无法兼容其他BIM核心建模软件。因此，亟需改善传统的路线数据交换方式，在确保路线精度和软件兼容性的前提下，实现EICAD路线数据的无损传递。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、具有高兼容性的EICAD与IFC的路线数据自动转换方法、介质及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种EICAD与IFC的路线数据自动转换方法，包括以下步骤：

获取EICAD路线数据的平竖曲线设计文件以及断链设计文件，以预先创建的数据模型类封装平曲线和竖曲线的线型数据；

根据所述平曲线的线型数据，采用积木法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC平曲线中各个线型单元的线元参数；

根据所述竖曲线的线型数据及断链设计文件，采用交点法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数；

根据IFC文件的语法规则，创建IFC路线实体，将获取的所述线元参数集成至IFC线元描述语句的属性值中，同时创建IFC场地实体，并构建IFC路线实体与IFC场地实体的关联，输出IFC文件。

进一步地，所述数据模型类包括平竖曲线的直线数据模型类、圆弧线数据模型类以及平曲线的缓和曲线数据模型类。

进一步地，所述平曲线的线型单元包括直线、圆弧线以及缓和曲线，通过平面几何算法计算各个线型单元的线元参数。

进一步地，对平曲线的直线，其线元参数包括直线的终点坐标(x，y)以及终点方位角ρ，计算公式为：

其中x₀为直线起点横坐标，y₀为直线起点纵坐标，L为直线长度，ρ₀为直线起点方位角。

进一步地，对平曲线的圆弧线，其线元参数包括圆弧线的终点坐标(x，y)以及终点方位角ρ，计算公式为：

其中x₀为圆弧线起点横坐标，y₀为圆弧线起点纵坐标，L为圆弧线长度，ρ₀为圆弧线起点方位角，δ为圆弧线的转向值，R为圆弧线的半径。

进一步地，对平曲线的缓和曲线，其线元参数包括缓和曲线的终点坐标(x，y)、长度L以及终点方位角ρ，计算公式为：

其中x₀为缓和曲线起点横坐标，y₀为缓和曲线起点纵坐标，ρ₀为缓和曲线起点方位角，δ为缓和曲线的转向值，R为缓和曲线起点或终点半径非无穷大处的半径值，式中Δ₁、Δ₂、α、β和μ值按以下公式计算：

其中θ为缓和曲线起点或终点半径非无穷大处的方位角。

进一步地，所述获得竖曲线中各个线型单元的线元参数具体为：

先根据所述断链设计文件，计算得到不同断链位置处的累计桩号差值，再根据所述竖曲线的线型数据，获得竖曲线中起终点和各个变坡点位置处的实际里程，然后根据交点法的路线设计思路和路线连续性原则，通过平面几何算法计算IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数。

进一步地，所述线元参数包括起弧点里程和高程(x_i，y_i)和终弧点里程和高程(x_j，y_j)，计算公式为：

其中x₁为当前变坡点里程，y₁为当前变坡点高程，

为当前断链累计差值，式中σ、γ、

值按以下公式计算：

σ＝atan(κ₀)，其中

x₀为上一个变坡点里程，y₀为上一个变坡点高程；

其中

x₂为下一个变坡点里程，y₂为下一个变坡点高程。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述EICAD与IFC的路线数据自动转换方法的指令。

本发明还提供一种EICAD与IFC的路线数据自动转换系统，包括：

输入设备，用于获取EICAD路线数据的平竖曲线设计文件以及断链设计文件，以预先创建的数据模型类封装平曲线和竖曲线的线型数据；

数据处理中心，用于根据所述平曲线的线型数据，采用积木法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC平曲线中各个线型单元的线元参数，并根据所述竖曲线的线型数据及断链设计文件，采用交点法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数；

输出设备，用于根据IFC文件的语法规则，创建IFC路线实体，将获取的所述线元参数集成至IFC线元描述语句的属性值中，同时创建IFC场地实体，并构建IFC路线实体与IFC场地实体的关联，输出IFC文件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明路线数据自动转换方法操作简单，支持独立运行，不需要依赖任何平台和工具。

(2)本发明能够完整地表达路线设计数据，保留平竖曲线中各个线型单元的几何信息，使其在导入BIM核心建模软件后仍具有可编辑性。

(3)本发明以中性数据文件IFC作为输出格式，使其具有更强的兼容性。

(4)本发明对平竖曲线进行线元分类，能够精确地表达平曲线中的缓和曲线，区别于传统流程中以多段线代替缓和曲线的方式，保证转换后路线数据的准确性。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明自动转换系统的结构示意图；

图3为实施例中EICAD平曲线数据文件示意图；

图4为实施例中EICAD竖曲线数据文件示意图；

图5为实施例中EICAD断链数据文件示意图；

图6为实施例中IFC输出文件示意图；

图7为实施例中IFC文件导入CATIA软件示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种EICAD与IFC的路线数据自动转换方法，包括以下步骤：

步骤1、数据输入及封装。

如图3、图4和图5所示，以字节流形式提取EICAD的平竖曲线设计文件以及断链设计文件，以预先创建的数据模型类封装平曲线和竖曲线的线型数据。

根据EICAD和IFC的路线数据结构，预先创建的数据模型类包括平竖曲线的直线数据模型类、圆弧线(或称圆曲线)数据模型类以及平曲线的缓和曲线数据模型类。

步骤2、数据处理。

数据处理过程中，平曲线和竖曲线的数据分开处理，其中，平曲线的线型单元类型包括直线、圆弧线和缓和曲线，竖曲线的线型单元类型包括直线和圆弧线。

1、平曲线

根据提取的EICAD平曲线的线型数据，按照积木法的路线设计思路，计算平曲线中各个线型单元的终点坐标、终点方位角、长度及偏向数据，再根据路线连续性原则，获得IFC平曲线中各个线型单元的线元参数。

平曲线中的直线、圆弧线和缓和曲线均可利用平面几何算法计算所需的线元参数，其中缓和曲线在使用平面几何算法计算线元参数时，必须满足起始半径或者终点半径为无穷大的条件。

(1)直线平面几何算法

直线的终点坐标(x，y)以及终点方位角ρ按以下公式计算：

其中x₀为直线起点横坐标，y₀为直线起点纵坐标，L为直线长度，ρ₀为直线起点方位角。

(2)圆弧线平面几何算法

圆弧线的终点坐标(x，y)以及终点方位角ρ按以下公式计算：

其中x₀为圆弧线起点横坐标，y₀为圆弧线起点纵坐标，L为圆弧线长度，ρ₀为圆弧线起点方位角，δ为圆弧线的转向值，R为圆弧线的半径。

(3)缓和曲线平面几何算法

缓和曲线的终点坐标(x，y)、长度L以及终点方位角ρ按以下公式计算：

其中x₀为缓和曲线起点横坐标，y₀为缓和曲线起点纵坐标，ρ₀为缓和曲线起点方位角，δ为缓和曲线的转向值，R为缓和曲线起点或终点半径非无穷大处的半径值，式中Δ₁、Δ₂、α、β和μ值按以下公式计算：

其中θ为缓和曲线起点或终点半径非无穷大处的方位角。

2、竖曲线

先根据从EICAD中提取到的断链数据，计算得到不同断链位置处的累计桩号差值，再根据从EICAD中提取到的竖曲线线元参数，获得竖曲线中起终点和各个变坡点位置处的实际里程，然后根据交点法的路线设计思路和路线连续性原则，通过平面几何算法计算IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数。

在已知变坡点处的里程、高程和曲线半径的条件下，利用平面几何算法可计算起弧点和终弧点的里程和高程数据。

起弧点里程和高程(x_i，y_i)和终弧点里程和高程(x_j，y_j)按以下公式计算：

其中x₁为当前变坡点里程，y₁为当前变坡点高程，

为当前断链累计差值，式中σ、γ、

值按以下公式计算：

σ＝atan(κ₀)，其中

x₀为上一个变坡点里程，y₀为上一个变坡点高程；

其中

x₂为下一个变坡点里程，y₂为下一个变坡点高程。

步骤3、构建IFC文件并输出。

根据IFC文件的语法规则，利用xBIM解析工具包创建IFC路线实体，将获取的所述线元参数集成至IFC线元描述语句的属性值中，同时创建IFC场地实体，并使用IfcRelContainedInSpatialStructure实体构建IFC路线实体与IFC场地实体的关联，然后按指定路径输出IFC文件。

如图6所示为系统自动转换的IFC文件实例，如图7所示，将IFC文件导入3DExperience CATIA 2019软件中，能够准确生成平竖曲线的线型几何，并且具有可编辑性。

上述功能如果以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。

本实施例可基于.NET Framework 4.6平台进行WPF应用程序开发，采用C#编程语言并利用Microsoft Visual Studio 2019进行代码编辑。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种EICAD与IFC的路线数据自动转换系统，包括输入设备1、数据处理中心2和输出设备3，其中，输入设备1用于获取EICAD路线数据的平竖曲线设计文件以及断链设计文件，以预先创建的数据模型类封装平曲线和竖曲线的线型数据；数据处理中心2用于根据EICAD平曲线的线型数据，采用积木法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC平曲线中各个线型单元的线元参数，并根据EICAD竖曲线的线型数据及断链设计文件，采用交点法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数；输出设备3用于根据IFC文件的语法规则，创建IFC路线实体，将获取的所述线元参数集成至IFC线元描述语句的属性值中，同时创建IFC场地实体，并构建IFC路线实体与IFC场地实体的关联，输出IFC文件。其余同实施例1。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种EICAD与IFC的路线数据自动转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取EICAD路线数据的平竖曲线设计文件以及断链设计文件，以预先创建的数据模型类封装平曲线和竖曲线的线型数据；

根据所述平曲线的线型数据，采用积木法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC平曲线中各个线型单元的线元参数；

根据所述竖曲线的线型数据及断链设计文件，采用交点法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数；

根据IFC文件的语法规则，创建IFC路线实体，将获取的所述线元参数集成至IFC线元描述语句的属性值中，同时创建IFC场地实体，并构建IFC路线实体与IFC场地实体的关联，输出IFC文件；

所述平曲线的线型单元包括直线、圆弧线以及缓和曲线，通过平面几何算法计算各个线型单元的线元参数；

对平曲线的直线，其线元参数包括直线的终点坐标(x，y)以及终点方位角ρ，计算公式为：

其中x₀为直线起点横坐标，y₀为直线起点纵坐标，L为直线长度，ρ₀为直线起点方位角；

对平曲线的圆弧线，其线元参数包括圆弧线的终点坐标(x，y)以及终点方位角ρ，计算公式为：

其中x₀为圆弧线起点横坐标，y₀为圆弧线起点纵坐标，L为圆弧线长度，ρ₀为圆弧线起点方位角，δ为圆弧线的转向值，R为圆弧线的半径；

对平曲线的缓和曲线，其线元参数包括缓和曲线的终点坐标(x，y)、长度L以及终点方位角ρ，计算公式为：

其中x₀为缓和曲线起点横坐标，y₀为缓和曲线起点纵坐标，ρ₀为缓和曲线起点方位角，δ为缓和曲线的转向值，R为缓和曲线起点或终点半径非无穷大处的半径值，式中Δ₁、Δ₂、α、β和μ值按以下公式计算：

其中θ为缓和曲线起点或终点半径非无穷大处的方位角；

所述获得竖曲线中各个线型单元的线元参数具体为：

先根据所述断链设计文件，计算得到不同断链位置处的累计桩号差值，再根据所述竖曲线的线型数据，获得竖曲线中起终点和各个变坡点位置处的实际里程，然后根据交点法的路线设计思路和路线连续性原则，通过平面几何算法计算IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数；

所述线元参数包括起弧点里程和高程(x_i，y_i)和终弧点里程和高程(x_j，y_j)，计算公式为：

其中x₁为当前变坡点里程，y₁为当前变坡点高程，

为当前断链累计差值，式中σ、γ、

值按以下公式计算：

σ＝atan(κ₀)，其中

x₀为上一个变坡点里程，y₀为上一个变坡点高程；

其中

x₂为下一个变坡点里程，y₂为下一个变坡点高程。

2.根据权利要求1所述的EICAD与IFC的路线数据自动转换方法，其特征在于，所述数据模型类包括平竖曲线的直线数据模型类、圆弧线数据模型类以及平曲线的缓和曲线数据模型类。

3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-2任一所述EICAD与IFC的路线数据自动转换方法的指令。

4.一种实现如权利要求1或2任一所述的转换方法的EICAD与IFC的路线数据自动转换系统，其特征在于，包括：

输入设备，用于获取EICAD路线数据的平竖曲线设计文件以及断链设计文件，以预先创建的数据模型类封装平曲线和竖曲线的线型数据；

数据处理中心，用于根据所述平曲线的线型数据，采用积木法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC平曲线中各个线型单元的线元参数，并根据所述竖曲线的线型数据及断链设计文件，采用交点法路线设计思路和路线连续性原则，获得IFC竖曲线中各个线型单元的线元参数；

输出设备，用于根据IFC文件的语法规则，创建IFC路线实体，将获取的所述线元参数集成至IFC线元描述语句的属性值中，同时创建IFC场地实体，并构建IFC路线实体与IFC场地实体的关联，输出IFC文件。

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