CN112818429A - 基于数模分离的bim模型轻量化方法 - Google Patents

基于数模分离的bim模型轻量化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数模分离的BIM模型轻量化方法，其特征在于，包括如下步骤：按照既定的规则将BIM模型中已有的构件按照不同的类别进行分类，赋予每个类别不同的类别编码；根据BIM模型每个类别构件不同的信息结构读取出信息数据，上传数据库；把BIM模型的实体转化为图形模型，将图形模型的所有面片三角片化，得到三角片的角点坐标；根据三角片的角点坐标自动优化面片的三角片数量，减少三角片的数量；将类别编码加构件ID作为每个构件三角片的集合名称，用于模型构件与数据库模型信息数据的关联。利用本发明可以对“重量级”的BIM模型高度轻量化，为建筑全生命周期BIM应用提供了技术上极大的便利。

Description

基于数模分离的BIM模型轻量化方法
技术领域
本发明涉及一种BIM模型轻量化的技术，尤其涉及一种基于数模分离的BIM模型轻量化方法。
背景技术
住建部大力推进BIM技术、企业使用BIM技术获益都使BIM技术应用在建筑全生命周期应用越来越深。设计、施工、运维等各个阶段都取得了不错的成果。但“重量级”的BIM模型给建筑全生命周期BIM应用带来了较大的阻力，不利于工程参与各方的沟通，也给BIM应用平台带来了因模型缓存时间过长带来的体验差、建筑细节丢失、服务器大量布置增加成本等问题。对于这些问题，最好的解决办法就是将BIM模型高度轻量化，在建筑全生命周期BIM应用中，基于轻量化BIM模型进行管理。
当前各大建筑公司、软件产商都在研究BIM轻量化技术，但当前大部分的BIM模型轻量化技术存在压缩率过低、模型细节缺失、模型信息缺失、轻量化模型格式不通用等问题。急需一种既能保存模型中每一个子构件的几何信息与非几何信息等信息数据，又能保证轻量化BIM模型完整性的BIM模型高度轻量化技术。
发明内容
本发明的目的是通过信息数据与BIM模型分离，以达BIM模型高度轻量化，并且在基于该轻量化模型进行BIM应用能获取到完整的建筑信息，因此，本发明提供了一种基于数模分离的BIM模型轻量化方法。
本发明采用的技术方案为：一种基于数模分离的BIM模型轻量化方法，其包括如下步骤：
按照既定的规则自动将BIM模型中已有的构件按照不同的类别进行分类，赋予每个类别不同的类别编码；
根据BIM模型每个类别构件不同的信息结构读取出信息数据，将结构化的信息数据上传数据库；
把BIM模型的实体转化为图形模型，将图形模型的所有面片三角片化，得到三角片的角点坐标；
根据三角片的角点坐标自动优化面片的三角片数量，对平直面的三角片进行合并化简，减少三角片的数量；
将类别编码加构件ID作为每个构件三角片的集合名称，用于模型构件与数据库模型信息数据的关联，将类别编码加构件ID与所有三角片的角点坐标写入轻量化文件中。
作为本发明BIM模型轻量化方法的实施方式，所述BIM模型为Revit软件制作的模型。
作为本发明BIM模型轻量化方法的实施方式，所述既定的规则为：按照既定的规则自动将BIM模型中已有的构件按照不同的类别进行分类的步骤包括：
一级编码，将BIM模型构件按专业进行分类编码；
二级编码，将BIM模型构件按功能用途进行进一步分类编码；
三级编码，将BIM模型构件按照楼层进行编码；
四级编码，将BIM模型构件按照施工段进行编码。
作为本发明BIM模型轻量化方法的实施方式，在将结构化的信息数据上传数据库时，设置数据库ID为对应的类别编码加构件ID。
作为本发明BIM模型轻量化方法的实施方式，所述轻量化文件为OBJ轻量化文件。
本发明由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：
1)本发明直接基于Revit软件环境进行BIM模型的轻量化，操作方便，BIM模型质量易于把控；
2)本发明能保证BIM模型轻量化后模型细节不会丢失、模型的信息数据不会丢失，对后续利用该轻量化BIM模型进行BIM应用提供了可靠的BIM模型与建筑信息；
3)通过信息数据与模型分离的办法，可以有效提高BIM模型轻量化的程度，使BIM模型轻量化比例达到约1/12-1/15，相比市面应该达到上游压缩率，更加适应电脑与手机等移动端的模型快速加载。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于数模分离的BIM模型轻量化方法的示例性实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应当理解，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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，如出现术语“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。
BIM轻量化模型用于BIM管理平台，一般先在Revit软件先进性BIM模型的轻量化，通过对BIM模型进行压缩，大幅度降低文件的大小，但在压缩的过程中不能丢失BIM模型的几何与非几何信息数据，以保证在BIM轻量化模型的使用中能够对信息数据进行利用。BIM模型轻量化后自动上传BIM管理平台，BIM管理平台即可基于BIM轻量化模型进行建筑的施工、运维等的管理。在这个工作流程中，BIM模型的轻量化程度与信息数据的完整性对BIM管理平台的运用起到非常大的影响，BIM轻量化程度过低，压缩率过低会造成大量增加服务器，从而增加成本；同时还会增加服务器上传与下载的时间、受网速影响大，BIM管理平台的用户体验性差，一些功能会因为BIM模型的下载时间过长而无法实现。
本发明基于数模分离的BIM模型轻量化技术通过将BIM模型的信息数据和图形模型进行分离，在轻量化过程中信息数据结构化后上传数据库，图形模型转为三角片；再对平直面的三角片进行放大，减少三角片的数量。通过以上方法显著提高BIM模型轻量化的程度，得到压缩率高的BIM轻量化模型。后期能显著减少服务器的使用、在BIM管理平台中可以快速加载，具有良好的用户体验。
参考图1，本发明基于数模分离的BIM模型轻量化方法，主要包括如下步骤：
步骤一：按照既定的规则自动将BIM模型中已有的构件按照不同的类别进行分类，赋予每个类别不同的类别编码；
步骤二：根据BIM模型每个类别构件不同的信息结构读取出信息数据，将结构化的信息数据上传数据库；
步骤三：把BIM模型的实体转化为图形模型，将图形模型的所有面片三角片化，得到三角片的三个角点坐标；
步骤四：根据三角片的角点坐标自动优化面片的三角片数量，在保证模型精细度的基础上，对平直面的三角片进行合并化简，减少三角片的数量；
步骤五：将类别编码加构件ID作为每个构件三角片的集合名称，后续用于模型构件与数据库模型信息数据的关联，最后将类别编码加构件ID与所有三角片的角点坐标写入OBJ轻量化文件中。
其中，BIM模型为Revit软件制作的模型。
在步骤二中，不同类别的模型信息数据结构不一致，不一致的数据结构在使用中会异常艰难，利用步骤一，通过后台既定的规则将模型信息结构化，再写入数据库，可以克服该问题。另外，在步骤二中，类别分类编码完成后，进行构件信息数据写入数据库，数据库ID设置为类别编码加构件ID，通过结构化的数据，为步骤五后续的信息读取提供便利。
其中，步骤一，按照既定的规则自动将BIM模型中已有的构件按照不同的类别进行分类的具体步骤如下：
步骤1：将构件按专业进行分类编码(一级编码)，建筑专业的类别编码为J、结构类别编码为G、给水排水类别编码为S、暖通类别编码为K、动力类别编码为R、弱电类别编码为X、其它类别编码为O。
步骤2：将构件按功能用途进行进一步分类编码(二级编码)，建筑专业墙编码为J01，建筑专业板编码为J02，建筑专业幕墙编码为J03，建筑专业门编码为J04，建筑专业窗编码为J05，建筑专业天花编码为J06，建筑专业装饰柱编码为J07，建筑专业屋顶编码为J08，建筑专业栏杆编码为J09，建筑专业坡道编码为J10，建筑专业家具编码为J11，建筑专业其它编码为J12。
结构专业墙编码为G01，结构专业梁编码为GJ02，结构专业楼板编码为GGJ03，结构专业柱编码为G04，结构专业桁架编码为G05，结构专业独立基础编码为G06，结构专业条形基础编码为G07，结构专业板基础编码为G08，结构专业其它编码为G09。
给水排水专业管道编码为S01，给水排水专业管件编码为S02，给水排水专业管道附件编码为S03，给水排水专业软管编码为S04，给水排水专业卫浴编码为S05，给水排水专业喷头编码为S06，给水排水专业其它编码为S07。
暖通专业风管编码为K01，暖通专业风管管件编码为K02，暖通专业风管附件编码为K03，暖通专业软风管编码为K04，暖通专业风道末端编码为K05，暖通专业预制零件编码为K06，暖通专业机械设备编码为K07，暖通专业其它编码为K08。
动力专业桥架编码为R01，动力专业桥架配件编码为R02，动力专业线管编码为R03，动力专业线管配件编码为R04，动力专业电气设备编码为R05，动力专业照明设备编码为R06，动力专业其它编码为R07。
弱电专业桥架编码为X01，弱电专业桥架配件编码为X02，弱电专业线管编码为X03，弱电专业线管配件编码为X04，弱电专业通讯设备编码为X05，弱电专业数据设备编码为X06，弱电专业火警编码为X07，弱电专业其它编码为X08。
除以上外编码为O01。
步骤3：将BIM模型构件按照楼层进行编码(三级编码)，楼层编码为4位的阿拉伯数字。当命名不采用阿拉伯数字的则进行转化。如含有关键字的“首层”、“一层”等，将楼层名称编码定义为“0001”。
步骤4：将BIM模型构件按照施工段进行编码(四级编码)，楼层编码为3位的阿拉伯数字。将施工段排序，从编码001开始累加。同时将施工段名称与编码对应表写入施工段名称与编码数据库表。
步骤5：将前面步骤的所有类别编码完成后，再加上构件ID组合成最后的编码。最终编码格式示例：J01010001001685975。
步骤6：根据BIM模型所含有的模型构件按照二级编码进行数数据库的数据表建立，每个表根据构件的共有参数进行字段建立，并将构件的属性参数写入相应数据库。
在步骤三和步骤四中，BIM模型编码与分类完成之后则进行模型与信息数据分离，信息数据的分离后，BIM模型不需要再携带大量的信息数据，同时后续通过对三角片的优化，减少三角片的数量。数据的分离与面片三角片的优化是模型轻量化程度高的核心技术。
其中，对三角片的优化，减少三角片的数量的具体实施步骤为：
步骤31：将所有三角片标记为0；
步骤32：统计标记为0的三角片个数为N0；
当N0＝0时，则三角片合并化简结束；
当N0＞0时，任意选择某一标记为0的三角片作为种子面片A，标记为1；
步骤33：顺时针标识种子面片的三个角点；
步骤34：获取与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai(i＝1，2，…，n)，其中，n为面片个数；n≥1；
步骤35：计算种子面片A与相邻三角片Ai的夹角θi(i＝1，2，…，n，n≥1；)；
步骤36：判断夹角θi与面合并阈值(根据经验，面合并阈值一般设置为10°)的关系；
当θi≤面合并阈值时，则判断三角片Ai与种子面片A共面，执行步骤37-步骤39；
当θi＞面合并阈值时，则判断三角面片Ai与种子面片A不共面，则判断下一个三角片(i++)，跳转至步骤35；其中，i++，是指初始时已经对所有的三角面片进行顺序标识了，判断第一个三角面片A1后，再判断第二个A2，依次进行；
当第一个标记为1的三角片判断完毕，再任意选择另一个标记为0的三角片作为种子面片A，标记为1；重复步骤33-步骤36；直至标记为0的三角片都判断完毕；
当与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai(i＝1，2，…，n)都判断完毕，则统计标记为1的三角片的个数为N；
当N＝1时，将种子面片A重新标记为2，跳转至步骤32；
当N＞1时，跳转至步骤310，执行步骤310-步骤314；
步骤37：将Ai标记为1，获取三角片Ai与A相邻边的两端点标识；
步骤38：当两端点的标识相连时，则将三角片Ai的另一个角点插入相邻边的两端点之间；
当两端点的标识不相连时，则将Ai的另一个角点标识为相邻边两端点标识的大值+1；
步骤39：跳转至步骤32；
步骤310：将所有标记为1的三角片Ai顶点投影至种子面片A所在的平面；
步骤311：将种子面片A上所有投影点按照原三角片Ai角点标识进行相应的标识；
步骤312：按照投影点标识顺序依次进行连接，构建合并后多边形；
步骤313：对合并后多边形采用三点法进行边界线化简(三点法边界线化简为现有技术，在此不赘)；
步骤314：将重构的多边形标记为2，跳转至步骤32。
循环判断，逐一对所有三角格网面进行判断，直至达到结束判断为止。
在步骤五中，后续轻量化BIM模型的应用的关键在于BIM模型构件与数据库构件信息能一对一，不能出现一对多或者多对一，通过BIM模型类别分类编码加构件ID作为联系识别码，保证了BIM模型构件与数据库构件信息关联的准确性。
利用本发明可以对“重量级”的BIM模型高度轻量化，为建筑全生命周期BIM应用提供了技术上极大的便利。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种基于数模分离的BIM模型轻量化方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照既定的规则自动将BIM模型中已有的构件按照不同的类别进行分类，赋予每个类别不同的类别编码；
根据BIM模型每个类别构件不同的信息结构读取出信息数据，将结构化的信息数据上传数据库；
把BIM模型的实体转化为图形模型，将图形模型的所有面片三角片化，得到三角片的角点坐标；
根据三角片的角点坐标自动优化面片的三角片数量，对平直面的三角片进行合并化简，减少三角片的数量；
将类别编码加构件ID作为每个构件三角片的集合名称，用于模型构件与数据库模型信息数据的关联，将类别编码加构件ID与所有三角片的角点坐标写入轻量化文件中。
2.如权利要求1所述的基于数模分离的BIM模型轻量化方法，其特征在于，所述BIM模型为Revit软件制作的模型。
3.如权利要求1所述的基于数模分离的BIM模型轻量化方法，其特征在于，按照既定的规则自动将BIM模型中已有的构件按照不同的类别进行分类的步骤包括：
一级编码，将BIM模型构件按专业进行分类编码；
二级编码，将BIM模型构件按功能用途进行进一步分类编码；
三级编码，将BIM模型构件按照楼层进行编码；
四级编码，将BIM模型构件按照施工段进行编码。
4.如权利要求1所述的基于数模分离的BIM模型轻量化方法，其特征在于，在将结构化的信息数据上传数据库时，设置数据库ID为对应的类别编码加构件ID。
5.如权利要求1所述的基于数模分离的BIM模型轻量化方法，其特征在于，所述轻量化文件为OBJ轻量化文件。
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