CN112784421A - 一种建筑bim模型走廊、房间空间提取及统计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，包括以下步骤：点坐标收集、提取板层三角形、计算网格行列号范围、网络权重计算、聚类空间网格集合、提取边界网格集合、查找网格坐标和计算空间边界体积；本发明以BIM模型为基础，首先提取板层，接着基于板层构造并分离出走廊、房间等二维空间，由二维空间对应的网格数目，综合步长、网格大小，统计面积，并可进一步拓展到体积，以上走廊、房间等空间的面积、体积统计方法，基本不需要人工干预、基本不严重依赖BIM模型中的构件类型，同时几何运算也更为稳健，对建筑房屋不动产确权等行业应用有着重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及建筑测量技术领域，尤其涉及一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法。
背景技术
建筑信息模型简称BIM模型，是建筑学、工程学及土木工程的新工具，它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计，已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，伴随着数字智能城市的崛起，三维建筑BIM模型的应用日趋增加，如何充分利用已有的BIM模型数据，自动确定房间面积、体积等，对建筑房屋不动产确权等行业应用，有着重要的现实意义；
目前，走廊和房间等面积以及体积的确定方法主要分为两类，一类以CAD等图纸为依据，采用传统CAD，revit等软件工具，人工标注量测，这种方案，对于高层楼宇，工作量巨大，另一类以BIM模型构建规则为基础，要求构件带有标签走廊、房间等lable标识,通过标识聚类完成，而构件lable标识也需要大量的人工，针对确定此类面积、体积的问题，存在强依赖BIM构件类型、较多人工干预、BIM构件几何运算不稳健等问题，因此，本发明提出一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，该方法以BIM模型为基础，首先提取板层，接着基于板层构造并分离出走廊、房间等二维空间，由二维空间对应的网格数目，综合步长、网格大小，统计面积，并可进一步拓展到体积，以上走廊、房间等空间的面积、体积统计方法，基本不需要人工干预、基本不严重依赖BIM模型中的构件类型，同时几何运算也更为稳健。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，包括以下步骤：
步骤一：点坐标收集
先对BIM模型中板类型构件、水平类型构件和墙类型构件进行点坐标收集，并分别取x坐标的最小值和最大值，记为[xs,xb]，再分别取y坐标和z坐标的最小值和最大值，得到Y和Z的坐标范围为[ys,yb]和[zs,zb]，然后收集坐标范围的三角形集合为障碍三角形集合；
步骤二：提取板层三角形
提取BIM模型中与水平面平行的板层三角形，并依据高度归类排序成高度板层表，得到板层的高度集合；
步骤三：计算网格行列号范围
对高度集合的每一个高度的板层进行前处理，先设置网格大小w，即网格的纵向间距和横向间距，并依据精度要求和动态变化取经典值，再依据网格尺寸和板层坐标xs、ys、xb以及yb计算每一板层的网格行列号范围irs、irb、ics以及icb，然后设置每一网格初始标志为[0,0]，表示网格对应的水平位置处没有地板，网格行列号范围的计算公式为：
计算结果向下取整；
步骤四：网络权重计算
先对当前高度所对应的板层三角形集合中的三角形的三个点所对应的网格[ir,ic,z]进行计算，并取最大和最小网格编号，得到三角形网格范围，再对三角形网格范围中每个网格进行网络权重计算，并记初始为0，待当前板层所有网络权重设置完成后，记行列网格为M0；
步骤五：聚类空间网格集合
根据步骤四，先复制M0并记为M1，再测试M1中的每一个标记为1的网格上方是否存在空间障碍，接着收集M1行列网格中的标志为1的网格其左、右、上、下网格中标志为1的网格，并聚类成空间网格集合；
步骤六：提取边界网格集合
根据步骤五，先对每一个空间网格的集合提取边界网格集合，并构成空间边界网格，再对每一个空间边界网格的相邻网格进行中心连线提取，作为空间网格集合的空间边界线；
步骤七：查找网格高度
对高度集合的每一个高度的板层进行后处理，先取当前板层区域内任一网格，再依据网格的纵横坐标取上一板层对应网格的高度；
步骤八：计算空间边界体积
先将步骤五中的空间网格集合的边界和步骤七中空间网格集合的高度分别为走廊以及房间空间的边界和高度，再将步骤五中的空间网格集合所对应的网格数倍乘网格面积，得到走廊和房间空间边界底面积，最后将面积再倍乘高度，得到走廊和房间空间边界的体积。
进一步改进在于：所述步骤二中，板层三角形的水平采用角度容差控制，与水平面的夹角小于5度为水平。
进一步改进在于：所述步骤四中，网格编号计算公式为：
计算结果向下取整。
进一步改进在于：所述步骤四中，设置计算网格权重时，进一步将网格划分为N*N个小网格，测试每个小网格中心点是否在当前水平三角形内，若在三角形内，则网格权重累计加1，网格权重1以上的网格为地板，其网格权重重置为1，否则为0。
进一步改进在于：所述步骤五中，测试网格的上方是否存在空间障碍时，通过把网格沿高度方向拓展为网格长方体，网格长方体与障碍三角形中的任意一个相交的，重置M1中的网格标志为0，否则不变。
进一步改进在于：所述步骤六中，所述空间边界网格定义为网格的上、下、左、右4个相邻中，网格标志至少存在一个不为1。
进一步改进在于：所述步骤七中，查找的网格高度作为走廊、房间的三维空间最大高度。
本发明的有益效果为：本发明以BIM模型为基础，首先提取板层，接着基于板层构造并分离出走廊、房间等二维空间，并基于二维空间沿高度方向拓展到三维空间，且在构建二维空间时，考虑到不同应用场合，要求的精度不同，采用离散积分计算方法，在精度要求高的场合，采用小步长网格划分板层，否则采用较大的粗网格，采用特定步长划分板层后，对划分得到的网格，依据网格过墙体与否，网格赋予不同的属性，由于过墙体网格的隔离作用，不经过墙体的网格，自动汇聚成走廊、房间等有现实语义的实体区域，构成走廊、房间等二维空间，其边界即为二维空间的边界，由二维空间对应的网格数目，综合步长、网格大小，统计面积，并可进一步拓展到体积，以上走廊、房间等空间的面积、体积统计方法，基本不需要人工干预、基本不严重依赖BIM模型中的构件类型，同时几何运算也更为稳健，对建筑房屋不动产确权等行业应用有着重要的现实意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1，本实施例提供了一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，包括以下步骤：
步骤一：点坐标收集
先对BIM模型中板类型构件、水平类型构件和墙类型构件进行点坐标收集，并分别取x坐标的最小值和最大值，记为[xs,xb]，再分别取y坐标和z坐标的最小值和最大值，得到Y和Z的坐标范围为[ys,yb]和[zs,zb]，然后收集坐标范围的三角形集合为障碍三角形集合；
步骤二：提取板层三角形
提取BIM模型中与水平面平行的板层三角形，并依据高度归类排序成高度板层表，得到板层的高度集合，板层三角形的水平采用角度容差控制，与水平面的夹角小于5度为水平；
步骤三：计算网格行列号范围
对高度集合的每一个高度的板层进行前处理，先设置网格大小w，即网格的纵向间距和横向间距，并依据精度要求和动态变化取经典值，再依据网格尺寸和板层坐标xs、ys、xb以及yb计算每一板层的网格行列号范围irs、irb、ics以及icb，然后设置每一网格初始标志为[0,0]，表示网格对应的水平位置处没有地板，网格行列号范围的计算公式为：
计算结果向下取整；
步骤四：网络权重计算
先对当前高度所对应的板层三角形集合中的三角形的三个点所对应的网格[ir,ic,z]进行计算，并取最大和最小网格编号，得到三角形网格范围，再对三角形网格范围中每个网格进行网络权重计算，并记初始为0，待当前板层所有网络权重设置完成后，记行列网格为M0，网格编号计算公式为：
计算结果向下取整，设置计算网格权重时，进一步将网格划分为N*N个小网格，测试每个小网格中心点是否在当前水平三角形内，若在三角形内，则网格权重累计加1，网格权重1以上的网格为地板，其网格权重重置为1，否则为0；
步骤五：聚类空间网格集合
根据步骤四，先复制M0并记为M1，再测试M1中的每一个标记为1的网格上方是否存在空间障碍，接着收集M1行列网格中的标志为1的网格其左、右、上、下网格中标志为1的网格，并聚类成空间网格集合，测试网格的上方是否存在空间障碍时，通过把网格沿高度方向拓展为网格长方体，网格长方体与障碍三角形中的任意一个相交的，重置M1中的网格标志为0，否则不变；
步骤六：提取边界网格集合
根据步骤五，先对每一个空间网格的集合提取边界网格集合，并构成空间边界网格，再对每一个空间边界网格的相邻网格进行中心连线提取，作为空间网格集合的空间边界线，所述空间边界网格定义为网格的上、下、左、右4个相邻中，网格标志至少存在一个不为1；
步骤七：查找网格高度
对高度集合的每一个高度的板层进行后处理，先取当前板层区域内任一网格，再依据网格的纵横坐标取上一板层对应网格的高度，查找的网格高度作为走廊、房间的三维空间最大高度；
步骤八：计算空间边界体积
先将步骤五中的空间网格集合的边界和步骤七中空间网格集合的高度分别为走廊以及房间空间的边界和高度，再将步骤五中的空间网格集合所对应的网格数倍乘网格面积，得到走廊和房间空间边界底面积，最后将面积再倍乘高度，得到走廊和房间空间边界的体积
该建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法以BIM模型为基础，首先提取板层，接着基于板层构造并分离出走廊、房间等二维空间，并基于二维空间沿高度方向拓展到三维空间，且在构建二维空间时，考虑到不同应用场合，要求的精度不同，采用离散积分计算方法，在精度要求高的场合，采用小步长网格划分板层，否则采用较大的粗网格，采用特定步长划分板层后，对划分得到的网格，依据网格过墙体与否，网格赋予不同的属性，由于过墙体网格的隔离作用，不经过墙体的网格，自动汇聚成走廊、房间等有现实语义的实体区域，构成走廊、房间等二维空间，其边界即为二维空间的边界，由二维空间对应的网格数目，综合步长、网格大小，统计面积，并可进一步拓展到体积，以上走廊、房间等空间的面积、体积统计方法，基本不需要人工干预、基本不严重依赖BIM模型中的构件类型，同时几何运算也更为稳健，对建筑房屋不动产确权等行业应用有着重要的现实意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：点坐标收集
先对BIM模型中板类型构件、水平类型构件和墙类型构件进行点坐标收集，并分别取x坐标的最小值和最大值，记为[xs,xb]，再分别取y坐标和z坐标的最小值和最大值，得到Y和Z的坐标范围为[ys,yb]和[zs,zb]，然后收集坐标范围的三角形集合为障碍三角形集合；
步骤二：提取板层三角形
提取BIM模型中与水平面平行的板层三角形，并依据高度归类排序成高度板层表，得到板层的高度集合；
步骤三：计算网格行列号范围
对高度集合的每一个高度的板层进行前处理，先设置网格大小w，即网格的纵向间距和横向间距，并依据精度要求和动态变化取经典值，再依据网格尺寸和板层坐标xs、ys、xb以及yb计算每一板层的网格行列号范围irs、irb、ics以及icb，然后设置每一网格初始标志为[0,0]，表示网格对应的水平位置处没有地板，网格行列号范围的计算公式为：
计算结果向下取整；
步骤四：网络权重计算
先对当前高度所对应的板层三角形集合中的三角形的三个点所对应的网格[ir,ic,z]进行计算，并取最大和最小网格编号，得到三角形网格范围，再对三角形网格范围中每个网格进行网络权重计算，并记初始为0，待当前板层所有网络权重设置完成后，记行列网格为M0；
步骤五：聚类空间网格集合
根据步骤四，先复制M0并记为M1，再测试M1中的每一个标记为1的网格上方是否存在空间障碍，接着收集M1行列网格中的标志为1的网格其左、右、上、下网格中标志为1的网格，并聚类成空间网格集合；
步骤六：提取边界网格集合
根据步骤五，先对每一个空间网格的集合提取边界网格集合，并构成空间边界网格，再对每一个空间边界网格的相邻网格进行中心连线提取，作为空间网格集合的空间边界线；
步骤七：查找网格高度
对高度集合的每一个高度的板层进行后处理，先取当前板层区域内任一网格，再依据网格的纵横坐标取上一板层对应网格的高度；
步骤八：计算空间边界体积
先将步骤五中的空间网格集合的边界和步骤七中空间网格集合的高度分别为走廊以及房间空间的边界和高度，再将步骤五中的空间网格集合所对应的网格数倍乘网格面积，得到走廊和房间空间边界底面积，最后将面积再倍乘高度，得到走廊和房间空间边界的体积。
2.根据权利要求1所述的一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，其特征在于：所述步骤二中，板层三角形的水平采用角度容差控制，与水平面的夹角小于5度为水平。
3.根据权利要求1所述的一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，其特征在于：所述步骤四中，网格编号计算公式为：
计算结果向下取整。
4.根据权利要求1所述的一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，其特征在于：所述步骤四中，设置计算网格权重时，进一步将网格划分为N*N个小网格，测试每个小网格中心点是否在当前水平三角形内，若在三角形内，则网格权重累计加1，网格权重1以上的网格为地板，其网格权重重置为1，否则为0。
5.根据权利要求1所述的一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，其特征在于：所述步骤五中，测试网格的上方是否存在空间障碍时，通过把网格沿高度方向拓展为网格长方体，网格长方体与障碍三角形中的任意一个相交的，重置M1中的网格标志为0，否则不变。
6.根据权利要求1所述的一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，其特征在于：所述步骤六中，所述空间边界网格定义为网格的上、下、左、右4个相邻中，网格标志至少存在一个不为1。
7.根据权利要求1所述的一种建筑BIM模型走廊、房间空间提取及统计方法，其特征在于：所述步骤七中，查找的网格高度作为走廊、房间的三维空间最大高度。
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