CN113158288B - 一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法，包括：将信息模型转换为IFC格式并拆分至构件级，解析IFC中构件的描述信息，得到构件的几何实体、空间关系和映射关系；将得到的构件几何实体定义为构件参考模型，根据其几何造型特点选择适宜的几何减面处理方法，针对特定造型以简单几何体替代，完成构件参考模型的几何轻量化；对得到的构件空间关系和复用映射关系，利用旋转矩阵参数进行欧拉换算，得到构件装配关系，将得到的轻量化构件参考模型按照装配关系重新集成到目标平台中，完成原始完整信息模型的几何轻量化。该方法对模型的轻量化比率高，在实现构件分解、复用和重装配的基础上，实现了构件类型检索与空间查询。

Description

一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法

技术领域

本发明属于信息模型处理与优化技术领域，具体涉及一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法。

背景技术

随着铁路工程信息模型在建设阶段开展施工的深化应用，亟需将大量信息模型集成到三维地理信息平台以进行施工仿真和方案展示。各专业信息建模人员在构建施工对象主体的同时，也构建了详细的施工辅助设施模型用于展现施工过程和工法工艺，而通过装配大量同类构件形成的施工辅助设施经常被过度建模。与工程主体模型相比，辅助设施模型的体量更为庞大，资源占用更高，跨平台应用体验急剧下降。因此，亟需采用几何轻量化技术降低模型信息量，实现模型中图形化数据在异构平台上高效地加载和展示。

现有的信息模型轻量化技术主要通过简化网络造型面和提高渲染能力两种方式实现，而对构件高度复用模型的优化还难以满足跨平台集成应用的需求。具体表现在，在构件高度复用的情况下，直接使用减面算法的优化程度较差，循环执行相同算法产生的能效较低；构件在空间上的排布是相互邻接的而非包含的，不具有完全的遮挡关系，增强渲染能力不能从根本上降低系统负担。

部分研究基于构件实例合并实现对铁路BIM模型的轻量化，但仍有许多不足，具体表现在：1)仅仅面向参数化几何表达的BIM模型，而不适用于非参数化几何表达的BIM模型；2)构件合并处理前需要对几造型何比较，造成轻量化过程复杂、低效；3)几何离散处理的轻量化程度和效果与构件实例的几何造型方式高度相关，仅依赖合并处理的成果，其轻量化率难以保证处于降低水平；4)对几何相同而姿态不同的构件不具有适用性；5)构件实例合并后信息仍然保存在IFC文件中，应用范围受限于BIM软件。

发明内容

为了解决信息模型因信息冗余度高、资源占用大而难以开展跨平台集成应用的问题，本发明公开一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法。

为此，本发明的技术方案如下：

一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法，包括以下步骤：

S1，IFC模型信息解析：将原始的构件复用模型转换为IFC格式，利用IFC描述的映射装配关系，从数据中提取出所有构件参考模型的几何信息，该几何信息可记录或转换为参数化的几何表达形式或非参数化的几何表达形式；解析构件复用的映射关系，形成构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；解析坐标参照关系，形成构件实例的空间方位信息；

S2，构件模型几何简化：根据S1得到的构件参考模型的几何信息，综合对比和评价减面算法与简单造型替代两种方式产生的最佳可视效果和优化尺度，对其中适用减面算法的构件执行减面批处理。对于特殊造型的单个构件实例，现有技术一般采用无差别的几何离散处理方法，这样会引起模型体量增加，本发明中，对特殊造型的单个构件实例采用简单造型进行替代，在三维模型编辑软件中以提取所得的单体构件为模板，使用简单造型体重建轻量级的、以Mesh三角网结构表达外表面的构件参考模型，而后以所述构件参考模型的索引值为文件名，输出为目标平台可集成的参考样本；

S3，基于构件参考模型的装配关系整理：将S1得到的构件实例的空间方位信息转换为适应目标平台的位置参数{x,y,z}和姿态参数{yaw,pitch,roll}，并和步骤S1得到的构件实例引用的参考模型的索引序号值一起记录为空间装配关系表；目标平台按照空间装配关系中记录的参考模型的索引序号值，索引步骤S2简化后的参考样本，同时根据相应的位置参数和姿态参数在三维场景中实例化构件，实现对原始模型的重新装配。

上述的步骤S2中，对于倒圆角和镂空两类造型结构，通过简单几何造型替代或删除，并以纹理贴图增强后期展示效果。

上述的步骤S1中，解析构件复用的映射关系和坐标参照关系的方法包括以下步骤：

依据根节点IfcProject构成的建模单元组织关系，检验IFC文件记录的所有自IfcProduct派生的实体对象I_e；

从所述I_e具有的IfcLocalPlacement类型属性中获取由IfcAxis2Placement3D实体对象确定的一组描述构件本体坐标系与全局坐标系之间相对空间关系转换的参数M_se；

从所述I_e具有的IfcProductRepresentation类型属性中，获取由IfcShapeRepresentation描述的几何信息G_e，若G_e不为空，则I_e为构件；同时判断G_e的RepresentationType属性，当该属性值不为MappedRepresentation时，以I_e的索引序号值N_IDe作为文件名将G_e输出为构件参考模型R_e；当该属性值为MappedRepresentation时，构件间的映射关系由G_e的IFCMappedItem类型属性描述，该类型的MappingSource属性指向所引用R_e’的索引序号值N_IDe’；其MappingTarget属性以IfcCartesianTransformationOperator3D实体对象表达了I_e与R_e二者本体坐标系之间的相对空间转换关系，将该值合并到M_se中；

由于G_e的RepresentationType属性能够唯一确定几何信息的复用情况，因此本发明方法无需对几何造型进行比较。当该属性值为MappedRepresentation时，它描述的构件实例与其引用的参考模型在相对空间关系上可具有不同的位置和姿态。

通过[N_IDe,N_IDe’]记录当前构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；通过[N_IDe,M_se]记录当前构件实例的索引序号值及空间关系转换参数序列的对应关系。

上述的步骤S3中，基于构件参考模型的重装配的步骤如下：

S31，通过矩阵运算和欧拉角换算，将集合M_se变换为描述空间位置与姿态的六个参数{x,y,z,yaw,pitch,roll}；

S32，将步骤S1得到的索引序号值N_IDe’与所述六个参数输出为装配关系记录，完成装配关系整理。

5、根据权利要求4所述的基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法，其特征在于：当构件为参考模型时，将集合M_se变换为描述空间位置与姿态的六个参数{x,y,z,yaw,pitch,roll}包括两个阶段：

阶段一，将M_se中各对象m_i变换为矩阵形式；

M_se全部由IfcAxis2Placement3D实体对象m_i组成，IfcAxis2Placement3D通过Location、Axis和RefDirection三个属性分别描述目标坐标系相对于源坐标系的原点坐标v₀＝(x₀,y₀,z₀,)、z轴向量v_z和x轴向量v_x；通过计算源坐标系z轴向量(0,0,1)与v_z的旋转轴向量和旋转角，采用罗德里格斯公式进行计算，得到旋转矩阵m_z，同时将源坐标系x轴向量(1,0,0)按m_z旋转得到v_x’；进一步计算v_x’与v_x的旋转轴向量和旋转角，同样带入罗德里格斯公式得到旋转矩阵m_x；则m_i的矩阵形式由公式1表示：

阶段二，将阶段一所得m_i的矩阵按照空间参照先后顺序依次相乘得到最终变换矩阵m，设矩阵m中各元素的表示方法如下式所示：

则，根据欧拉角计算公式，六个定位与姿态参数的计算方法如下式所示：

当构件具有映射关系时，相应M_se的最后一项m_i为IfcCartesianTransformationOperator3D类型的实体对象，它通过Axis1、Axis2、LocalOrigin、Scale和Axis3五个参数分描述该构件本体坐标系相对于参考模型本体坐标系的x轴向量v_x、y轴向量v_y、原点坐标v₀、缩放比例系数s和z轴向量v_z；使用v_x、v₀和v_z采用所述阶段一所述方法首先计算得出矩阵m’，而后根据v_x、v_y和v_z构成的正交关系判断坐标系是否为左手系，若为左手系则m’第二行元素值取反号得出m_i，除该项外M_se中的其他项则直接按阶段一所述方法进行转换，最终M_se中所有m_i按阶段二所述方法计算求得六个参数。

本发明的方法将信息模型几何轻量化方法分解为三个环节：(1)将信息模型转换为IFC格式并拆分至构件级，解析IFC中构件的描述信息，从而得到构件的几何实体、空间关系和映射关系信息；(2)将第(1)步解析得到的构件几何实体定义为构件参考模型，根据其几何造型特点选择适宜的几何减面处理方法，针对特定造型以简单几何体替代，完成对构件参考模型的几何轻量化；(3)对第(1)步解析得到的构件空间关系和复用映射关系，通过利用旋转矩阵参数进行欧拉换算，得到构件的装配关系，然后将第(2)步处理得到的轻量化构件参考模型，按照装配关系重新集成到目标平台中，最终完成原始完整信息模型的几何轻量化。

发明具有以下有益效果：

(1)本发明的方法利用IFC格式提供的构件参考引用存储机制，规避了现有方法对构件实例进行几何造型比较的复杂性和低效性，能够将海量位置和姿态多样化的同源构件转换为少量位置和姿态唯一确定的构件参考模型附加装配关系的组织形式，实现了类型维度的压缩，解决了因信息模型体量太大而导致的地理信息平台无法直接读入的情况，本方法对铁路工程信息模型的轻量化比率高达76.0％；

(2)本发明的方法通过分析简单几何造型替代原精细造型的适用情况和优越性，在保证可视效果的基础上极尽简化几何冗余信息，实现了面向不同造型的几何简化方法的匹配与优选，以差异化几何轻量处理方法降低了现有方法对相似构件无差别合并处理的风险；

(3)本发明的方法实现了对铁路工程信息模型的分解、复用和重装配，与传统方法相比的优势在于，使信息模型轻量化成果的应用不局限于特定的数据格式和软件，不仅提高了模型构件的复用率和跨平台集成能力，有效避免了过度建模，而且能够实现类型检索与空间查询，从而为铁路工程信息模型的精细化管理、属性信息集成、施工深化应用提供了支撑。

附图说明

图1是本发明的基于构件复用与重装配的模型几何轻量化方法的流程简图；

图2是本发明中构件参考模型与装配关系解析过程示意图；

图3是本发明中倒圆角和镂空结构通过不同方法做几何简化后的效果对比图；

图4是本发明中脚手架构件复用模型轻量化过程及与连续梁跨平台集成效果图；

图5是本发明中构件按类型检索与空间位置检索的效果对比图。

具体实施方式

参见图1，本发明的基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法包括以下步骤：

S1，IFC模型信息解析：将原始的构件复用模型转换为易于解析的交换数据格式IFC(Industry Foundation Classes)，利用IFC存储的映射装配关系，从数据中提取出所有构件参考模型的几何信息；解析构件复用的映射关系，形成构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；解析坐标参照关系，形成构件实例的空间方位信息。

S2，构件模型几何简化：根据S1得到的构件参考模型的几何信息，综合对比和评价减面算法与简单造型替代两种方式产生的最佳可视效果和优化尺度，对其中适用减面算法的构件执行减面批处理；对其中适用简单造型替代的构件，在三维模型编辑软件中以提取所得的单体构件为模板，使用简单造型体重建轻量级的、以Mesh三角网结构表达外表面的构件参考模型，而后以所述构件参考模型的索引值为文件名，输出为目标平台可集成的参考样本；

S3，基于构件参考模型的装配关系整理：由于目标平台采用中心坐标和欧拉角确定模型的空间位置和姿态，因此，将S1得到的构件实例的空间方位信息转换为适应目标平台的位置参数{x,y,z}和姿态参数{yaw,pitch,roll}；并和步骤S1得到的构件实例引用的参考模型的索引序号值记录为空间装配关系表；目标平台按照所述索引序号值，索引步骤S2简化后的参考样本，同时根据相应的位置参数和姿态参数在三维场景中实例化构件，实现对原始模型的重新装配。

以下对上述各步骤进行详细说明。

S1，IFC模型信息解析：

作为BIM领域标准化的通用数据交换格式，IFC以面向对象的存储方式通过express语言描述了建筑单元的几何、属性、空间定位信息及其彼此之间构成的包含、聚合等逻辑关系。由于IFC文件可通过文本方式存储，同时每一行记录都采用了对象化的结构语言定义实体，实体之间通过属性相互引用，使得模型数据的内容易于被理解和解析。

在描述具有相同几何造型的构件时，IFC通过定义IFCMappedItem实体提供了相互参考映射的方式，用于减少几何信息的重复记录。在构件复用度高的施工辅助设施模型中，大量造型相同的构件会引用唯一的几何信息，拥有该几何信息的实体对象即为构件参考模型。信息解析的目标是获取构件参考模型的几何信息，同时获取每一个构件的映射关系以及它相对于模型文件坐标系的一系列方位变换矩阵。

信息解析的过程如图2所示。首先依据根节点IfcProject构成的建模单元组织关系，检验IFC文件记录的所有自IfcProduct派生的实体对象I_e。从I_e具有的IfcLocalPlacement类型属性中获取由IfcAxis2Placement3D实体对象确定的一组描述构件本体坐标系与全局坐标系之间相对空间关系转换的参数M_se。从I_e具有的IfcProductRepresentation类型属性中，获取由IfcShapeRepresentation描述的几何信息G_e，若G_e不为空，则I_e为构件。

同时判断G_e的RepresentationType属性，当该属性值不为MappedRepresentation时，以I_e的索引序号值N_IDe作为文件名将G_e输出为构件参考模型R_e；当该属性值为MappedRepresentation时，构件间的映射关系由G_e的IFCMappedItem类型属性描述，该类型的MappingSource属性指向所引用R_e’的索引序号值N_IDe’；其MappingTarget属性则以IfcCartesianTransformationOperator3D实体对象表达了I_e与R_e二者本体坐标系之间的相对空间转换关系，将该值合并到M_se中。

通过[N_IDe,N_IDe’]记录当前构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；通过[N_IDe,M_se]记录当前构件实例的索引序号值及空间关系转换参数序列的对应关系。

S2，几何简化

该步骤是对单独构件的简化，不是直接对模型进行简便算法。

由于目标三维地理信息平台可集成的是采用Mesh结构描述的表面模型，为了降低系统加载施工辅助设施模型的压力，需要对解析得到的构件参考模型做几何简化处理。几何简化的对象通常是模型几何造型中通过近似拟合曲面得到的Mesh结构面。当曲面拟合精度越高，Mesh结构会越复杂，描述Mesh使用的顶点数和三角形数就越多；反之，当降低拟合精度，则Mesh结构会趋于简单，Mesh使用的顶点数和三角形数减少。几何简化的目标是在确保构件可视化效果满足需要的前提下，尽量降低拟合精度，以减少模型几何信息从参数化造型方式转变为Mesh造型方式后的存储占用。

当前许多信息模型建模和模型编辑软件都能够通过控制拟合精度实现模型的几何简化。使用Revit API提供的层次细节LoD参数可以控制Mesh结构的复杂度，但从柱面拟合得到的Mesh结构过于破碎。Catia以拟合线段到曲线顶端距离与该线段长度的比值做为拟合精度参数，但拟合的Mesh结构不具有连续一致的拓扑关系。而PiXYZ通过提供曲面拟合度、曲线拟合度、顶点法线偏离角度等多个参数，可以增强模型在不同曲面情况下几何简化的适应性。

尽管可以使用软件快速地简化模型几何Mesh结构，但简化处理通常从现状造型出发，只针对单个曲面执行既定算法，忽略了检验曲面表达的必要性。图3展示了信息模型建模过程中常见的倒圆角和镂空两类造型结构，即使经过PiXYZ做极限几何简化处理，倒圆角曲面和镂空部分仍无法被剔除，需要额外的Mesh结构进行表达。而在实际模型展示应用中，这两类造型结构往往属于过度建模的次要部分，可以通过简单几何造型替代或删除，并以纹理贴图增强后期展示效果。

合理采用几何简化方法处理后，表达模型几何造型的Mesh结构得以精简，轻量化的构件参考模型准备完毕。之后，以所述构件参考模型的索引值为文件名，输出为目标平台可集成的参考样本。

S3，基于构件参考模型的装配关系整理

包括以下步骤：

S31，如步骤S1所述，信息解析得到的M_se为某构件实例的一组空间关系转换参数。由于目标平台以指定参数为装配依据，因此需要通过矩阵运算和欧拉角换算，将M_se变换为描述空间位置与姿态的六个参数{x,y,z,yaw,pitch,roll}，包括两个阶段：

阶段一，将M_se中各对象m_i变换为矩阵形式；

当构件为参考模型时，其M_se全部由IfcAxis2Placement3D实体对象m_i组成，反映了构件本体坐标系变换到模型全局坐标系的一系列空间转换关系。IfcAxis2Placement3D通过Location、Axis和RefDirection三个属性分别描述了目标坐标系相对于源坐标系的原点坐标v₀＝(x₀,y₀,z₀,)、z轴向量v_z和x轴向量v_x。通过计算源坐标系z轴向量(0,0,1)与v_z的旋转轴向量和旋转角，通过罗德里格斯公式计算可以得到旋转矩阵m_z，并将源坐标系x轴向量(1,0,0)按m_z旋转得到v_x’。进一步计算v_x’与v_x的旋转轴向量和旋转角，同样带入罗德里格斯公式得到旋转矩阵m_x。则m_i的矩阵形式由公式1表示：

阶段二，将M_se中所有的m_i相乘得到最终变换矩阵m，假设矩阵m中各元素的表示方法如公式2所示。根据欧拉角计算公式，六个定位与姿态参数计算方法如公式3所示：

当构件具有映射关系时，其M_se的最后一项为IfcCartesianTransformationOperator3D实体对象，它通过Axis1、Axis2、LocalOrigin、Scale和Axis3五个参数分描述了该构件本体坐标系相对于参考模型本体坐标系的x轴向量v_x、y轴向量v_y、原点坐标v₀、缩放比例系数s和z轴向量v_z。使用v_x、v₀和v_z采用公式(1)及上述计算方法首先计算得出矩阵m’。而后根据v_x、v_y和v_z构成的正交关系判断坐标系是否为左手系，若为左手系则m’第二行元素值取反号。除该项外，M_se中的其他项按阶段一所述方法进行转换。最终M_se中所有m_i按阶段二所述方法计算求得六个参数。

S32，将步骤S1得到的索引序号值N_IDe’与所述六个参数输出为空间装配关系表(写成文本文件)。目标平台按照索引序号值N_IDe’名称，索引经步骤S2的方法简化后的参考样本，同时根据相应的位置参数和姿态参数在三维场景中实例化构件，实现对原始模型的重新装配。

实施例一

为验证本发明的方法，以某铁路工程桥梁施工过程中使用的脚手架模型为例进行试验。该脚手架为“72+128+72”型连续梁施工中使用的施工辅助设施，模型整体的空间尺寸为长278米、宽16米、高15米，包含44类参考共218514个构件。原始模型以IFC格式存储，由于采用了参数化几何造型表达和对象参考引用的存储方式，文件大小为229M。模型集成的目标平台为铁路工程建设管理信息化平台(RIM)中的三维地理信息子系统。

采用本发明的方法对脚手架模型几何轻量化的过程及最终集成效果如图4所示。模型集成后平台浏览操作响应效率显著提升，画面帧速率可达25fps，由模型缓冲造成的延迟时间不大于0.5秒，完全满足方案动态展示、施工模拟等后期深化应用的需要。

多种模型轻量化方法的效果对比

分别采用以下三种模型轻量化方法进行几何简化实验：方法一直接将原始模型完整地导入PiXYZ或3DMax中，使用软件几何轻量化功能执行自动化的减面处理。方法二与方法三均采用本发明的方法提取构件参考模型和装配关系；而后对构件参考模型简化时，方法二使用PiXYZ执行减面处理，方法三(即本发明的方法)使用简单几何造型替代的方式简化Mesh结构。针对三类主要构件及集成后模型整体做对比分析，三种方法轻量化的效果见表1。

表1三种模型轻量化方法效果对比

结合具体实验过程可知，方法一由于模型在导入软件过程中占用大量系统资源，致使软件崩溃而导致实验失败。对表1数据做进一步分析可以得出，在本次实验中，对单个构件参考模型而言，方法三最大轻量化比率(处理前后文件大小差值与原始文件大小的百分比)为96.8％，最小轻量化比率为50％，分别优于方法二的最大值88.9％和最小值18.4％。对集成后模型整体而言，方法三的轻量化比率为76.0％，同样优于方法二的39.2％。

基于本发明的方法进行轻量化处理并集成后的模型成果，可以分别按构件类型与构件空间位置两种方式进行查询检索，其展示效果如图5所示。由于本方法采用了构件复用与重装配的方式实现了信息模型的简化，当需要表达同类构件的分布情况或对同类构件做统计分析时，可采用按构件类型的检索方式进行筛选后展示；由于本文方法能够将一个整体的信息模型分解为诸多构件，在面向指定空间内的施工过程推演、结构物理特性分析等需求时，可以采用按构件空间位置的检索方式筛选展示与业务目标相关的构件元素。

Claims (2)

1.一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法，包括以下步骤：

S1，IFC模型信息解析：将原始的构件复用模型转换为IFC格式，利用IFC描述的映射装配关系，从数据中提取出所有构件参考模型的几何信息；解析构件复用的映射关系，形成构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；解析坐标参照关系，形成构件实例的空间方位信息；

S2，构件模型几何简化：根据S1得到的构件参考模型的几何信息，综合对比和评价减面算法与简单造型替代两种方式产生的最佳可视效果和优化尺度，对其中适用减面算法的构件执行减面批处理；对其中适用简单造型替代的构件，在三维模型编辑软件中以提取所得的单体构件为模板，使用简单造型体重建轻量级的、以Mesh三角网结构表达外表面的构件参考模型，而后以所述构件参考模型的索引值为文件名，输出为目标平台可集成的参考样本；

S3，基于构件参考模型的装配关系整理：将S1得到的构件实例的空间方位信息转换为适应目标平台的位置参数{x,y,z}和姿态参数{yaw,pitch,roll}，并和步骤S1得到的构件实例引用的参考模型的索引序号值一起记录为空间装配关系表；目标平台按照空间装配关系中记录的参考模型的索引序号值，索引步骤S2简化后的参考样本，同时根据相应的位置参数和姿态参数在三维场景中实例化构件，实现对原始模型的重新装配；

其中，步骤S1中，解析构件复用的映射关系和坐标参照关系包括以下步骤：

依据根节点IfcProject构成的建模单元组织关系，检验IFC文件记录的所有自IfcProduct派生的实体对象I_e；

从所述I_e具有的IfcLocalPlacement类型属性中获取由IfcAxis2Placement3D实体对象确定的一组描述构件本体坐标系与全局坐标系之间相对空间关系转换的参数M_se；

从所述I_e具有的IfcProductRepresentation类型属性中，获取由IfcShapeRepresentation描述的几何信息G_e，若G_e不为空，则I_e为构件；同时判断G_e的RepresentationType属性，当该属性值不为MappedRepresentation时，以I_e的索引序号值N_IDe作为文件名将G_e输出为构件参考模型R_e；当该属性值为MappedRepresentation时，构件间的映射关系由G_e的IFCMappedItem类型属性描述，该类型的MappingSource属性指向所引用R_e’的索引序号值N_IDe’；其MappingTarget属性以IfcCartesianTransformationOperator3D实体对象表达了I_e与R_e二者本体坐标系之间的相对空间转换关系，将该值合并到M_se中；

通过[N_IDe,N_IDe’]记录当前构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；通过[N_IDe,M_se]记录当前构件实例的索引序号值与空间关系转换参数序列的对应关系；

步骤S3中，基于构件参考模型的重装配的步骤如下：

S31，通过矩阵运算和欧拉角换算，将集合M_se变换为描述空间位置与姿态的六个参数{x,y,z,yaw,pitch,roll}；

S32，将步骤S1得到的索引序号值N_IDe’与所述六个参数输出为装配关系记录，完成装配关系整理；

当构件为参考模型时，将集合M_se变换为描述空间位置与姿态的六个参数{x,y,z,yaw,pitch,roll}包括两个阶段：

阶段一，将M_se中各对象m_i变换为矩阵形式；

M_se全部由IfcAxis2Placement3D实体对象m_i组成，IfcAxis2Placement3D通过Location、Axis和RefDirection三个属性分别描述目标坐标系相对于源坐标系的原点坐标v₀＝(x₀,y₀,z₀,)、z轴向量v_z和x轴向量v_x；通过计算源坐标系z轴向量(0,0,1)与v_z的旋转轴向量和旋转角，采用罗德里格斯公式进行计算，得到旋转矩阵m_z，同时将源坐标系x轴向量(1,0,0)按m_z旋转得到v_x’；进一步计算v_x’与v_x的旋转轴向量和旋转角，同样带入罗德里格斯公式得到旋转矩阵m_x；则m_i的矩阵形式由公式1表示：

阶段二，将阶段一所得m_i的矩阵按照空间参照先后顺序依次相乘得到最终变换矩阵m，设矩阵m中各元素的表示方法如下式所示：

则，根据欧拉角计算公式，六个定位与姿态参数的计算方法如下式所示：

当构件具有映射关系时，相应M_se的最后一项m_i为IfcCartesianTransformationOperator3D类型的实体对象，它通过Axis1、Axis2、LocalOrigin、Scale和Axis3五个参数分描述该构件本体坐标系相对于参考模型本体坐标系的x轴向量v_x、y轴向量v_y、原点坐标v₀、缩放比例系数s和z轴向量v_z；使用v_x、v₀和v_z采用所述阶段一所述方法首先计算得出矩阵m’，而后根据v_x、v_y和v_z构成的正交关系判断坐标系是否为左手系，若为左手系则m’第二行元素值取反号得出m_i，除该项外M_se中的其他项则直接按阶段一所述方法进行转换，最终M_se中所有m_i按阶段二所述方法计算求得六个参数。

2.根据权利要求1所述的基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法，其特征在于：步骤S2中，对于倒圆角和镂空两类造型结构，通过简单几何造型替代或删除，并以纹理贴图增强后期展示效果。

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