CN112651071A - 一种隧道bim自动建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道BIM自动建模方法及系统，包括：在二维设计平台中进行隧道设计，得到二维隧道设计数据；读取二维隧道设计数据，对隧道进行节段划分，得到多个子节段隧道及其对应的衬砌类型；赋予位于隧道交叉口的子节段隧道一个交叉口标记：根据衬砌类型构建子节段隧道对应的隧道三维几何体；对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建交叉口布尔剪切体，进行布尔减运算得到隧道交叉口三维几何体；对三维几何体进行封装得到包含隧道交叉口的隧道三维零件；根据所得隧道三维零件在BIM平台中建立隧道三维模型。本发明能够同时适用于无交叉口的隧道和有交叉口的隧道的自动建模，也适用于复杂地下联络通道相互交叉的隧道的自动建模。

Description

一种隧道BIM自动建模方法及系统

技术领域

本发明涉及BIM建模技术领域，特别涉及一种隧道BIM自动建模方法及系统。

背景技术

目前隧道建模通常借鉴3DMAX等三维软件建模，需要人为的在设计对应位置创建隧道结构轮廓并创建三维几何体，交叉口布尔剪运算需要人为一个一个的执行，建模效率极低，精度不高，且无法保证与设计数据完全一致。随着BIM技术的发展，将BIM技术应用到隧道中，指导施工，减少设计调整，提高施工效率，并且做到可视化运维，保证工程安全，应用BIM技术对隧道的建模是非常重要的。现有如申请号为2010101849671的中国专利，公开了一种交互式隧道及围岩体三维模型快速构建方法，其通过从设计文件中手动获取隧道断面信息，然后将获取到的断面信息转成隧道的断面模板库，然后在对应桩号上选取对应的断面，结合对应的线位生成实体模型，然后再手动做布尔减运算得到对应的实体构件。由此，现有的隧道BIM建模技术还属于需要人工干预的半自动建模技术，存在建模效率低下、并且相应的参数需要翻模得到准确率较低的问题，并且现有的隧道BIM建模技术不能实现对隧道交叉口的建模，即交叉联络隧道的自动模型创建。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有的隧道BIM建模技术还属于需要人工干预的半自动建模技术，存在建模效率低下、翻模准确率较低、不能实现对隧道交叉口的建模的问题，提供一种BIM自动建模方法及系统，通过对二维设计平台进行开发，可将二维设计平台对应的二维隧道设计数据直接导入到BIM平台中进行自动建模，并在BIM系统中对隧道三维路线信息进行计算，得到能够用于高效建模的隧道路线信息，在自动建模过程对隧道交叉口所在路线单独成子节段路线，并对交叉口路线属性进行标识，并对处于交叉口的子节段额外创建布尔剪切体，接着利用交叉口编号相同的布尔剪切体进行布尔减运算，从而实现交叉联络隧道的自动模型创建，本发明能够同时适用于无交叉口的隧道和有交叉口的隧道的自动建模，也适用于复杂地下联络通道相互交叉的隧道的自动建模。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种隧道BIM自动建模方法，所述方法包括：

步骤1：在二维设计平台中开展隧道设计，得到设计成果，根据预设的数据格式将所述设计成果对应的二维隧道设计数据进行输出；

步骤2：接收所述二维隧道设计数据，基于预设的节段长度对隧道进行节段划分，得到多个子节段隧道及其对应的衬砌类型；

步骤3：根据所述二维隧道设计数据判断每个所述子节段隧道是否属于隧道交叉口路段，若是，则赋予该子节段隧道一个交叉口标记，若否，则该子节段隧道交叉口标记为空；所述交叉口标记包括：交叉口编号；

步骤4：根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体；

以及，对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，并根据交叉口编号对所得交叉口布尔剪切体进行标记；

利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，得到多个隧道交叉口三维几何体；

步骤5：加载所述隧道三维几何体以及所述隧道交叉口三维几何体，对所述隧道三维构件几何体以及所述隧道交叉口三维几何体进行封装，得到包含隧道交叉口的隧道三维零件；

步骤6：根据所得隧道三维零件在BIM平台中建立隧道三维模型。

优选的，上述隧道BIM自动建模方法中，所述衬砌类型包括：子节段隧道对应的隧道结构形状、隧道结构尺寸，以及与所在路线的相对位置关系。

优选的，上述隧道BIM自动建模方法中，所述交叉口标记还包括：交叉口洞室类型；

所述交叉口洞室类型包括：主体洞室以及附属洞室。

优选的，上述隧道BIM自动建模方法中，所述对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，包括：

对具有交叉口标记的子节段隧道，判断所述子节段隧道的交叉口标记是否为主体洞室，若是，则创建该子节段隧道对应的外轮廓交叉口布尔剪切体，若否，则该子节段隧道对应的内轮廓交叉口布尔剪切体。

优选的，上述隧道BIM自动建模方法中，所述利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，包括：

利用具有相同交叉口编号的附属洞室交叉口内轮廓布尔剪切体对主洞交叉口三维几何体进行布尔减运算；

利用具有相同交叉口编号的主洞交叉口外轮廓布尔剪切体对附属洞室交叉口三维几何体进行布尔减运算。

优选的，上述隧道BIM自动建模方法中，所述根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体，包括：

步骤301，在所述子节段隧道首尾处分别创建与路线垂直的局部坐标系；

步骤302，基于所述局部坐标系以及所述子节段隧的衬砌类型创建所述子节段隧道的隧道结构轮廓；

步骤302，根据所述隧道结构轮廓及隧道路线构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体。

优选的，上述隧道BIM自动建模方法中，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤101，在二维设计平台中录入隧道工程设计条件以及隧道基础数据，通过自动正向设计原则得到初始设计成果，所述隧道基础数据包括：隧道所处的地段的地形数据与地质数据、隧道的路线参数数据、隧道的结构尺寸参数；

步骤102，实时获取设计人员的修改指令，根据所述修改指令更新所述设计成果；当不再接收到来自设计人员的修改指令时，将所述设计成果按照预定的数据格式进行输出；其中，所述设计成果包括：隧道设计数据及二维设计图纸。

在本发明进一步的实施例中还提供一种隧道BIM自动建模系统，包括：

二维设计平台，用于开展隧道设计，得到设计成果，根据预设的数据格式将所述设计成果对应的二维隧道设计数据进行输出至数据库进行存储；

数据库，用于存储所述二维隧道设计数据；

BIM平台，用于读取所述二维隧道设计数据；基于预设的节段长度对隧道进行节段划分，得到多个子节段隧道及其对应的衬砌类型；根据所述隧道数据判断每个所述子节段隧道是否属于隧道交叉口路段，若是，则赋予该子节段隧道一个交叉口标记，若否，则该子节段隧道交叉口标记为空；所述交叉口标记包括：交叉口编号；根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体；以及，对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，并根据交叉口编号对所得交叉口布尔剪切体进行标记；利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，得到多个隧道交叉口三维几何体；加载所述隧道三维几何体以及所述隧道交叉口三维几何体，对所述隧道三维构件几何体以及所述隧道交叉口三维几何体进行封装，得到包含隧道交叉口的隧道三维零件；根据所得隧道三维零件在BIM平台建立隧道三维模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明通过对二维设计平台进行开发，可将二维设计平台对应的二维隧道设计数据直接导入到BIM平台中进行自动建模，并在BIM系统中对隧道三维路线信息进行计算，得到能够用于高效建模的隧道路线信息。

2.同时本发明对在自动建模过程对隧道交叉口所在路线单独成子节段路线，并对交叉口路线属性进行标识，并对处于交叉口的子节段额外创建布尔剪切体，接着利用交叉口编号相同的布尔剪切体进行布尔减运算，从而实现交叉联络隧道的自动模型创建，本发明能够同时适用于无交叉口的隧道和有交叉口的隧道的自动建模，也适用于复杂地下联络通道相互交叉的隧道的自动建模。

附图说明：

图1为本发明示例性实施例1的隧道BIM自动建模方法流程图。

图2为本发明示例性实施例2的隧道衬砌断面结构图。

图3a为本发明示例性实施例2的隧道交叉口拱墙初支零件对应的三维几何体及其模型参数示意图。

图3b为本发明示例性实施例2的隧道交叉口零件对应的三维几何体的模型参数示意图。

图3c为本发明示例性实施例2的隧道交叉口零件对应的三维几何体结构示意图。

图4为本发明示例性实施例2的拱墙初支零件内部嵌入的隧道交叉口拱墙初支零件结构示意图(图中标示即为嵌入的交叉口零件)。

图5为本发明示例性实施例3的隧道BIM自动建模系统结构框图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

图1示出了本发明示例性实施例的隧道BIM自动建模方法，包括：

步骤1、在二维设计平台中开展隧道设计，得到设计成果，根据预设的数据格式将所述设计成果对应的二维隧道设计数据进行输出；步骤2、接收所述二维隧道设计数据，基于预设的节段长度对隧道进行节段划分，得到多个子节段隧道及其对应的衬砌类型；其中，本发明所提供的隧道BIM自动建模系统是基于CAD平台开发的隧道设计系统。在本系统中可进行隧道二维设计及绘图，得到的二维隧道数据(包括设计数据以及图纸信息)，在本系统中，CAD平台与BIM平台共用一个数据库，当CAD中的隧道设计系统设计完成输出隧道设计数据与图纸数据到数据库，此时，BIM平台可直接通过两个平台共用的数据库读取到这个数据，并根据用户指令自动创建与CAD得到的设计数据完全对应的BIM模型，即隧道三维模型。

具体的，所述步骤1包括：步骤101，录入工程设计条件、基础数据，通过自动正向设计原则得到初始的设计数据及传统设计图纸：本步骤是基于二维设计平台(基于CAD二次开发得到的设计平台)实现工程设计图纸的参数化绘制，以隧道为例，录入的工程设计条件、基础数据主要包括工程所处场地参数及结构尺寸参数；场地参数主要包括地形、地质及路线等参数，结构尺寸参数主要包括隧道内轮廓尺寸、道路宽度、不同隧道结构类型对应的支护参数及其附属构件尺寸。其中，上述所述路线参数主要指纬地数据，通过解析纬地数据，重构得到结构化的纬地数据，并根据隧道专业的设计需求，重新开发适合于隧道专业的路线计算方法及功能需求(如根据与隧道横通道相交的右线(或左线)桩号及隧道横通道轴线夹角，得到对应左线(或右线)与横通道的交点桩号等信息)。上述所述地质参数主要为地质专业提供的地质成果，成果形式为**桩号～**桩号区间的围岩等级(粗狂表达方法(Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级等)，精细表达方法(Ⅴ3级、Ⅴ2级、Ⅴ1级、Ⅳ3级、Ⅳ2级、Ⅳ1级、Ⅲ3级、Ⅲ2级、Ⅲ1级等))及地质概况，围岩等级作为隧道设计的主要依据，直接决定隧道的结构支护参数，本系统通过隧道设计规范和地勘围岩等级表达方法，对隧道的地质情况进行针对性的分析(如通过围岩等级表达方式比较不同围岩之间的强弱，计算适合于隧道设计的相关参数(如计算比任意桩号所处围岩强度更弱的区域至此桩号的路线距离，同时通过分析围岩强度的分部区域，可初步判断隧道围岩破碎带的分部区域(破碎带的围岩强度会出现突然大幅度降低，穿过破碎带后，围岩强度又会明显增强)，以此来优化隧道结构的自动化初始设计成果，减少设计人员的修改工作量。本步骤所述自动正向设计原则主要是首先根据隧道结构尺寸参数在CAD中绘制隧道通用图，然后根据录入的工程设计条件、基础数据按照相关标准给定的设计计算方法自动进行隧道平纵设计，并在CAD中绘制隧道平纵图，并将隧道通用图数据及地质平纵设计数据缓存至结构化的文本文件或数据库中；隧道通用图数据主要包括不同结构类型对应的尺寸参数及程序自动计算得到结构类型对应的工程量，地质平纵设计数据主要包括隧道具体桩号段落采用的结构类型及按结构类型分类统计的长度。

步骤102：面向对象对初始的传统设计模型进行修改，同时更新步骤1中对应的设计数据。步骤101得到的设计数据仅仅是按照一般规定和工程经验得到的初步设计，《公路隧道设计规范》等国家标准一般仅规定设计原则和设计限值，每项工程一般都有其特殊需求。本专利所述参数化绘制系统需具备面向设计人员直接修改设计图纸的功能，如修改或添加不同结构类型的尺寸参数及具体桩号段落间采用的结构类型，隧道平纵图具有强相关性，修改纵断面图结构类型，将对应修改平面图。设计数据是与设计图纸一一对应的，设计人员通过本系统修改设计图纸后，步骤101中所述设计数据将根据最新修改的设计图纸自动更新。

步骤103：循环步骤102，直至实现设计人员的完整设计意图，得到项目数据化的设计成果(包括设计数据及传统设计模型)。设计人员可重复使用步骤102所述设计图纸修改功能，多次修改设计图纸，同时设计数据也对应更新，系统和软件可关闭后重新载入，不影响步骤102所述设计图纸修改和数据更新功能，不受时效和修改次数限制。其中，山岭隧道设计主要为工程经验法，主要方法为根据隧道地质条件(岩性、围岩等级、埋深及地下水条件等)及其内轮廓，匹配与此地质条件和内轮廓相近的既有项目设计成果，将此设计成果对应的结构支护参数等直接或近似应用于当前项目的隧道设计。通过将本设计系统得到的项目结构化设计成果存入数据库，可形成一个隧道设计经验库，随着隧道项目设计成果的增加，经验库就越丰富。设计系统通过查询匹配系统自己创建的经验库，来指导隧道设计，项目初始自动化设计阶段可优化初始化设计成果，面向对象修改调整设计成果阶段可给予设计人员推荐隧道设计支护参数，实现隧道的半智能化设计，此设计系统也是一个自我增强的设计系统，存储的项目设计成果越多，自我增强的程度就越大，经验法设计依据可靠性就越强。其中，工程经验库存储的设计参数包括工程位置、地质、轮廓大小、工程概况及对应的支护参数；工程位置包括：工程坐标(需指定坐标系，如北京54或西安80)、行政区域(精确到乡级)；地质包括：是否浅埋、围岩类型(土质或石质)、围岩岩性(如花岗岩、闪长岩、泥岩、砂岩等)、围岩等级、地质概况、围岩大变形等级(高级、中级、初级或无)、岩爆等级(高级、中级、初级或无)、瓦斯等级(低瓦斯、高瓦斯、瓦斯突出或无)；轮廓大小包括：隧道内轮廓最大跨度、隧道内轮廓最大高度；工程概况包括：隧道长度、隧道最大埋深、设计单位名称；支护参数包括：二衬厚度、二衬配筋方式、二衬砼规格、初次衬砌砼厚度、初次衬砌砼规格、钢架型号、钢架间距、锚杆型号、锚杆长度、锚杆纵向间距、锚杆环向间距、拱墙预留变形量、仰拱预留变形量)；当采用本设计系统完成隧道设计后，上述对应的工程参数将存入数据库，用户开始做隧道设计时，可选择自动匹配经验库，也可根据自己设计需求匹配经验库：自动匹配经验库，此种方式将匹配轮廓大小(误差0.1m)、是否浅埋、围岩类型、围岩等级、围岩大变形等级、岩爆等级、瓦斯等级，并返回对应支护参数均值。或者用户根据需求匹配经验库，此种方式用户可设置匹配轮廓大小的误差范围、围岩岩性、围岩大变形(取消等级)、岩爆等级(取消等级)、瓦斯等级(取消等级)、工程间距范围、工程位置、隧道最大埋深范围、隧道长度范围，其余按自动匹配规则执行。并且初始数据库没有经验数据，系统支持用户在EXCEL表格中录入既有工程设计经验数据，然后导入到数据库中形成初始经验库。

步骤3、根据所述隧道数据判断每个所述子节段隧道是否属于隧道交叉口路段，若是，则赋予该子节段隧道一个交叉口标记，若否，则该子节段隧道交叉口标记为空；所述交叉口标记包括：交叉口编号；

步骤4：根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体；

以及，对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，并根据交叉口编号对所得交叉口布尔剪切体进行标记；

利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，得到多个隧道交叉口三维几何体；

步骤5：加载所述隧道三维几何体以及所述隧道交叉口三维几何体，对所述隧道三维构件几何体以及所述隧道交叉口三维几何体进行封装，得到包含隧道交叉口的隧道三维零件；

步骤6：根据所得隧道三维零件在BIM平台中建立隧道三维模型。

具体的，读取基于CAD平台的隧道设计系统得到的设计数据及纬地路线数据，按照设置的隧道建模节段长度及隧道结构设计成果对隧道路线进行节段划分，划分得到的多个子节段隧道，其长度小于或等于设置的隧道节段长度(一般等于隧道节段长度，当长度不足时取剩余长度)，同时每个节段路线长度对应关联这个节段路线对应的衬砌类型及交叉口编号(如果属于非交叉口节段，此编号为空)，依据路线坐标顺序对位于交叉口的子节段隧道进行1.2.3...的编号。(此处隧道路线在Revit中用多段线或拟合的空间曲线近似表达，多段线点越密，误差越小，可根据工程精度需求调整点的密集度，多段线各顶点坐标根据导入的纬地数据计算所得)。同时对交叉口路线的洞室属性进行标识(是主体洞室还附属洞室)进行标识。根据每个子节段隧道及其对应的衬砌类型，在路线首尾分别创建与路线垂直的局部坐标系，然后基于此局部坐标系及衬砌类型(衬砌类型已包含隧道的结构形状、尺寸和与路线的位置关系)创建隧道各结构轮廓，并基于此轮廓与节段路线，采用Revit之Dynamo模块提供的几何构建功能(计算机图形界称之为几何引擎)构建各隧道构件几何(此处完全可选用任何开源的几何引擎)，每个构件几何都对应存储了其衬砌类型及交叉口编号，如果交叉口编号为非空，同时需要采用与上述隧道构建几何相同的方式创建交叉口布尔剪切体，此剪切体也要存储对应的交叉口编号。并对交叉口子节段隧道额外创建布尔剪切体(主体洞室创建外轮廓剪切体，附属洞室创建内轮廓剪切体)，外轮廓剪切体为隧道结构外轮廓与交叉口路线共同得到的体，内轮廓剪切体为隧道结构内轮廓与交叉口路线共同得到的体。最后所有的交叉口结构3D几何体与同此结构类型及交叉口编号相同的布尔剪切体(主体洞室结构选择对应的附属洞室内轮廓剪切体，附属洞室选择对应的主体洞室外轮廓剪切体)进行布尔减运算，得到相应的隧道交叉口三维几何体。对于未标记交叉口标记的子节段隧道，直接将节段对应的隧道三维几何体以sat格式缓存至计算机本地磁盘；对于标记了交叉口标记的子节段隧道，则需要将布尔减运算之后得到的新的隧道三维几何体以sat格式缓存至计算机本地磁盘。进一步的，通过revit提供的族样板创建零件空间，然后将缓存在计算机本地磁盘的sat文件导入到零件空间中，并在此零件空间中创建工程需要的属性参数，并将节段对应的参数(如衬砌类型)存储在属性参数中，然后将此零件载入到Revit项目文件中，并根据节段路线坐标将零件放在对应的位置，完成节段的组装。最后根据所得隧道三维零件在BIM平台中建立隧道三维模型。

上述实施例中，本发明通过对隧道交叉口所在子节段路线进行单独划分，并对交叉口路线属性(是否是交叉口，是否是主体洞室)进行标识，通过此属性，就能够知道哪些子节段路线是交叉口路线，并对这些节段额外创建布尔剪切体(主体洞室创建外轮廓剪切体，附属洞室创建内轮廓剪切体)，外轮廓剪切体为隧道结构外轮廓与交叉口路线共同得到的体，内轮廓剪切体为隧道结构内轮廓与交叉口路线共同得到的体。最后所有的交叉口结构3D体与同此结构类型及交叉口编号相同的布尔剪切体(主体洞室结构选择对应的附属洞室内轮廓剪切体，附属洞室选择对应的主体洞室外轮廓剪切体)进行布尔减运算，从而实现交叉联络隧道的自动模型创建，此方法同时适用于无交叉口的隧道和有交叉口的隧道，也适用于复杂地下联络通道相互交叉的隧道。

实施例2

在本发明进一步的实施例中，本系统BIM平台所提供的隧道三维路线计算方法是根据隧道专业的设计需求及功能需求重新开发的，具体的，在BIM平台中，我们根据不同节段衬砌类型的断面尺寸参数，在设计桩号对应的位置根据上述关键点计算方法计算各构件关键点，得到构件轮廓线，轮廓结合路线扫掠即可到得到对应节段的构件三维几何体，若节段属于隧道交叉口，还需要计算布尔剪切体的轮廓线(方法与构件轮廓线一致)，对交叉口构件三维剪切体进行布尔减运算。以断面关键点计算为例，如图2所示，通过局部坐标系及隧道结构尺寸进行结构构件轮廓关键点的坐标计算，包括：

(1)、局部坐标系原点坐标为根据路线数据及设计桩号(设计桩号为放置轮廓的位置)计算所得坐标；

(2)、顶圆半径、内轮廓中轴偏移量、侧圆中轴偏移量、顶圆圆心Z、顶圆角度、二衬厚度等均为衬砌断面尺寸参数，由CAD设计系统自动输出；

(3)P1～P8为二衬拱墙轮廓的关键点，由这几个关键点及对应的圆心O1、O4和O5即可绘制二衬拱墙轮廓；

(3)P1＝局部坐标系原点坐标+(-顶圆半径*cos((Π-顶圆角度)/2)，0，顶圆圆心Z+顶圆半径*sin((Π-顶圆角度)/2))；

内轮廓侧向角度＝arcsin(顶圆圆形Z/(顶圆半径+内轮廓中轴偏移量))

P2＝局部坐标系原点坐标+(-顶圆半径*cos(内轮廓侧向角度)+内轮廓中轴偏移量，0，顶圆圆心Z-顶圆半径*sin(内轮廓侧向角度)。

进一步的，图2中的P1、P2、P12、P11、P6、P5组成了二衬的内轮廓布尔剪切体，图2中的P4、P3、P10、P9、P7、P8组成了二衬的外轮廓布尔剪切体，其中当洞室为主洞时，采用外轮廓剪切体，当洞室为附属洞室时，采用内轮廓剪切体。图3a示出了BIM平台得到的隧道交叉口拱墙初支零件三维几何体及其模型属性参数，图3b为图3a的隧道交叉口拱墙初支零件对应的三维几何体的属性信息示意图，图3c为图3a的三维几何体结构图。通过对得到的几何体进行运算、加载，嵌入即可得到如图4所示的BIM平台得到的包括隧道交叉口的隧道三维零件示意图，图中标记位置即为嵌入的隧道交叉口零件。如图4所示，本系统能够实现交叉联络隧道的自动模型创建，此方法同时适用于无交叉口的隧道和有交叉口的隧道，也适用于复杂地下联络通道相互交叉的隧道。

实施例3

在本发明的进一步的实施例中，图5示出了本发明所提供的基于CAD平台开发的隧道BIM自动建模系统，包括：二维设计平台，用于接收用户录入的录入隧道工程设计条件以及隧道基础数据，通过自动正向设计原则根据用户录入的隧道工程设计条件以及隧道基础数据得到初始的隧道设计数据及二维设计图纸，实时获取设计人员的修改指令，根据所述修改指令更新所述二维设计图纸和隧道设计数据；当不再接收到来自设计人员的修改指令时，得到设计成果，根据预设的数据格式将所述设计成果(包括：二维设计图纸和隧道设计数据)对应的二维隧道设计数据进行输出至数据库进行存储；

数据库，用于存储所述二维隧道设计数据；

BIM平台，根据用户指令自动创建与CAD得到的设计数据完全对应的BIM模型，即隧道三维模型。即根据用户指令执行步骤2～步骤6的自动建模步骤：读取数据库中的二维隧道设计数据；基于预设的节段长度对隧道进行节段划分，得到多个子节段隧道及其对应的衬砌类型；根据所述隧道数据判断每个所述子节段隧道是否属于隧道交叉口路段，若是，则赋予该子节段隧道一个交叉口标记，若否，则该子节段隧道交叉口标记为空；所述交叉口标记包括：交叉口编号；根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体；以及，对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，并根据交叉口编号对所得交叉口布尔剪切体进行标记；利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，得到多个隧道交叉口三维几何体；加载所述隧道三维几何体以及所述隧道交叉口三维几何体，对所述隧道三维构件几何体以及所述隧道交叉口三维几何体进行封装，得到包含隧道交叉口的隧道三维零件；根据所得隧道三维零件建立隧道三维模型。

进一步的，本发明示例性实施例的隧道自动建模系统，为电子设备310(例如具备程序执行功能的计算机服务器)，其包括至少一个处理器311，电源314，以及与所述至少一个处理器311通信连接的存储器312和输入输出接口313；所述存储器312存储有可被所述至少一个处理器311执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器311执行，以使所述至少一个处理器311能够执行前述任一实施例所公开的方法；所述输入输出接口313可以包括显示器、键盘、鼠标、以及USB接口，用于输入输出数据；电源314用于为电子设备310提供电能。

本领域技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

当本发明上述集成的单元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，也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，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献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。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隧道BIM自动建模方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：在二维设计平台中开展隧道设计，得到设计成果，根据预设的数据格式将所述设计成果对应的二维隧道设计数据进行输出；

步骤2：接收所述二维隧道设计数据，基于预设的节段长度对隧道进行节段划分，得到多个子节段隧道及其对应的衬砌类型；

步骤3：根据所述二维隧道设计数据判断每个所述子节段隧道是否属于隧道交叉口路段，若是，则赋予该子节段隧道一个交叉口标记，若否，则该子节段隧道交叉口标记为空；所述交叉口标记包括：交叉口编号；

步骤4：根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体；

以及，对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，并根据交叉口编号对所得交叉口布尔剪切体进行标记；

利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，得到多个隧道交叉口三维几何体；

步骤5：加载所述隧道三维几何体以及所述隧道交叉口三维几何体，对所述隧道三维构件几何体以及所述隧道交叉口三维几何体进行封装，得到包含隧道交叉口的隧道三维零件；

步骤6：根据所得隧道三维零件在BIM平台中建立隧道三维模型。

2.如权利要求1所述的隧道BIM自动建模方法，其特征在于，所述衬砌类型包括：子节段隧道对应的隧道结构形状、隧道结构尺寸，以及与所在路线的相对位置关系。

3.如权利要求2所述的隧道BIM自动建模方法，其特征在于，所述交叉口标记还包括：交叉口洞室类型；

所述交叉口洞室类型包括：主体洞室以及附属洞室。

4.如权利要求3所述的隧道BIM自动建模方法，其特征在于，所述对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，包括：

对具有交叉口标记的子节段隧道，判断所述子节段隧道的交叉口标记是否为主体洞室，若是，则创建该子节段隧道对应的外轮廓交叉口布尔剪切体，若否，则该子节段隧道对应的内轮廓交叉口布尔剪切体。

5.如权利要求4所述的隧道BIM自动建模方法，其特征在于，所述利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，包括：

利用具有相同交叉口编号的附属洞室交叉口内轮廓布尔剪切体对主洞交叉口三维几何体进行布尔减运算；

利用具有相同交叉口编号的主洞交叉口外轮廓布尔剪切体对附属洞室交叉口三维几何体进行布尔减运算。

6.如权利要求1所述的隧道BIM自动建模方法，其特征在于，所述根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体，包括：

步骤301，在所述子节段隧道首尾处分别创建与路线垂直的局部坐标系；

步骤302，基于所述局部坐标系以及所述子节段隧道的衬砌类型创建所述子节段隧道的隧道结构轮廓；

步骤302，根据所述隧道结构轮廓及隧道路线构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体。

7.如权利要求1所述的隧道BIM自动建模方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤101，在二维设计平台中录入隧道工程设计条件以及隧道基础数据，通过自动正向设计原则得到初始设计成果，所述隧道基础数据包括：隧道所处的地段的地形数据与地质数据、隧道的路线参数数据、隧道的结构尺寸参数；

步骤102，实时获取设计人员的修改指令，根据所述修改指令更新所述设计成果；当不再接收到来自设计人员的修改指令时，将所述设计成果按照预定的数据格式进行输出；其中，所述设计成果包括：隧道设计数据及二维设计图纸。

8.一种隧道BIM自动建模系统，其特征在于，包括：

二维设计平台，用于开展隧道设计，得到设计成果，根据预设的数据格式将所述设计成果对应的二维隧道设计数据进行输出至数据库进行存储；

数据库，用于存储所述二维隧道设计数据；

BIM平台，用于读取所述二维隧道设计数据；基于预设的节段长度对隧道进行节段划分，得到多个子节段隧道及其对应的衬砌类型；根据所述隧道数据判断每个所述子节段隧道是否属于隧道交叉口路段，若是，则赋予该子节段隧道一个交叉口标记，若否，则该子节段隧道交叉口标记为空；所述交叉口标记包括：交叉口编号；根据每个所述子节段隧道对应的衬砌类型构建该子节段隧道对应的隧道三维几何体；以及，对具有交叉口标记的子节段隧道额外创建该子节段隧道对应的交叉口布尔剪切体，并根据交叉口编号对所得交叉口布尔剪切体进行标记；利用具有相同交叉口编号的交叉口布尔剪切体对与之对应的交叉口三维几何体进行布尔减运算，得到多个隧道交叉口三维几何体；加载所述隧道三维几何体以及所述隧道交叉口三维几何体，对所述隧道三维构件几何体以及所述隧道交叉口三维几何体进行封装，得到包含隧道交叉口的隧道三维零件；根据所得隧道三维零件在BIM平台建立隧道三维模型。

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