CN113343340A - 基于bim和gis的模型处理及加载优化方法 - Google Patents

基于bim和gis的模型处理及加载优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法，步骤为：获取BIM模型；从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件；基于每层楼的板梁柱构件生成对应楼层的楼层投影面；每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区；基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件；将BIM模型所有楼层的内部构件保存生成建筑内部模型，将BIM模型所有楼层的非内部构件保存生成建筑外部模型；从建筑外部模型中提取所有构件，并将该所有构件合并为一个整体，保存生成单体化建筑外部模型；将BIM模型的单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型统一发布为可视化数据服务。

Description

基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法
技术领域
本发明涉及一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法。适用于三维GIS和其他三维可视化领域。
背景技术
当前，BIM技术应用愈发火热，工程人员经常将BIM与GIS或者其他三维可视化技术进行整合，构建应用于智慧城市、智慧园区、智慧楼宇等各类三维场景。但在BIM建筑信息模型应用时，特别是处理智慧城市等园区级以上大场景时，由于建筑信息模型包含大量的几何信息和非几何信息，如果采用原始模型进行发布和应用，会面临模型庞大、材质复杂、三角面片数过多等问题，从而导致出现模型加载效率低，实时渲染性能差，软件易关闭等状况；如果为满足大场景应用需求而对原始模型的构件或信息进行删减处理，那么在开展智慧楼宇等园区级以下小场景应用时，则面临信息不全的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法，其特征在于：
S1、获取BIM模型；
S2、从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件；
S3、基于每层楼的板梁柱构件生成对应楼层的楼层投影面；
S4、每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区；
S5、基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件；
S6、将BIM模型所有楼层的内部构件保存生成建筑内部模型，将BIM模型所有楼层的非内部构件保存生成建筑外部模型；
S7、从建筑外部模型中提取所有构件，并将该所有构件合并为一个整体，保存生成单体化建筑外部模型；
S8、将BIM模型的单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型统一发布为可视化数据服务。
所述从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件，包括：
根据BIM模型中构件的属性信息提取每层楼的板梁柱构件。
所述每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区，包括：
获取每层楼的梁结构最大宽度，并将梁结构最大宽度设定为缓冲距离；
楼层投影面向内缩小相应楼层的缓冲距离形成相应楼层的楼层缓冲区。
所述基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件，包括：
将每层楼的所有构件进行正射投影；
将正射投影完全落在楼层缓冲区内的构件归类为内部构件，其他构件归类为非内部构件。
一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化装置，其特征在于：
模型获取模块，用于获取BIM模型；
构件提取模块，用于从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件；
投影面生成模块，用于基于每层楼的板梁柱构件生成对应楼层的楼层投影面；
缓冲区生成模块，用于将每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区；
构件归类模块，用于基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件；
模型生成模块，用于将BIM模型所有楼层的内部构件保存生成建筑内部模型，将BIM模型所有楼层的非内部构件保存生成建筑外部模型；
模型单体化模块，从建筑外部模型中提取所有构件，并将该所有构件合并为一个整体，保存生成单体化建筑外部模型；
模型发布模块，用于将BIM模型的单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型统一发布为可视化数据服务。
所述从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件，包括：
根据BIM模型中构件的属性信息提取每层楼的板梁柱构件。
所述每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区，包括：
获取每层楼的梁结构最大宽度，并将梁结构最大宽度设定为缓冲距离；
楼层投影面向内缩小相应楼层的缓冲距离形成相应楼层的楼层缓冲区。
所述基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件，包括：
将每层楼的所有构件进行正射投影；
将正射投影完全落在楼层缓冲区内的构件归类为内部构件，其他构件归类为非内部构件。
一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法的步骤。
一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化系统，其特征在于，包括：
服务端，具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法的步骤；
用户端，用于上传BIM模型至服务端，以及从可视化数据服务中选择加载单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型的一种或多种组合进行动态加载。
本发明的有益效果是：本发明基于BIM模型根据楼层缓冲区域生成建筑外部模型和建筑内部模型，以及单体化建筑外部模型，可以根据各类三维场景中对效率、性能以及信息完整性等需求按需对建筑信息模型进行动态加载，以满足各类三维场景应用。
本发明一般三维场景的模型成千上万，如果单纯采用默认的三维模型加载方案会出现浏览器吃不消致使崩溃或者高延迟低帧率等影响正常可视化交互的问题，本发明将模型分为建筑内、外部模型然后动态调度数据并剔除视野范围内的数据，减低Cesium在加载范围三维模型时的资源消耗。本发明用梁结构最大宽度来确定缓冲距离，综合考虑了各种异型房屋结构，相比较于其他距离，提取的结果更加准确。
附图说明
图1为实施例的流程图。
图2为实施例中示例的建筑信息模型示意图。
图3为实施例中示例第1层的板梁柱构件示意图。
图4为实施例中示例第1层的楼层投影面示意图。
图5为实施例中示例第1层的楼层缓冲区示意图。
图6为实施例中示例的建筑内部模型示意图。
图7为实施例中示例的建筑外部模型示意图。
图8为实施例中示例的单体化建筑外部模型示意图。
图9为实施例中园区鸟瞰时对单体化建筑外部模型的属性查询示意图。
图10为实施例中园区巡检漫游对构件属性查询示意图。
图11为实施例中建筑物内部某一楼层室内巡检对构件属性查询示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例为一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法，具体包括以下步骤：
S1、获取BIM模型。图2所示建筑信息模型是本实施例中作为示例的原始建筑信息模型，在本实例中用户可以通过用户端Web网页上传该建筑信息模型至服务端，以此导入建筑信息模型。
S2、从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件及梁结构最大宽度。本例中根据建筑信息模型中构件的属性信息提取每层楼的板梁柱构件及梁结构的最大宽度。
本实施例中建筑信息模型共有5层，如图3所示，为提取的第1层的板梁柱构件，提取的1至5层楼梁结构的最大宽度分别为1.2m、1.2m、1.5m、1.5m、1.0m。
S3、基于每层楼的板梁柱构件生成对应楼层的楼层投影面。在本实例中，根据S2中提取的1至5层楼的板梁柱构件同时覆盖投影生成对应楼层的楼层投影面，如图4所示为第1层的楼层投影面，该楼层投影面支持人工调整，使之与对应楼层的外部轮廓更为接近。
S4、每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区。本实施例中将步骤S2获取到的每层楼的梁结构最大宽度设定为缓冲距离，楼层投影面向内相应缩小缓冲距离得到每层楼的一个或多个楼层缓冲区，第1层的缓冲区距离默认为1.2m，将第1层的楼层投影面向内缓冲得到第1层的一个楼层缓冲区，第1层的楼层缓冲区如图5所示。
S5、基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件。
将步骤S4所创建的每层楼的一个或多个楼层缓冲区分别与该楼层的所有构件进行空间分析，即将每层楼的所有构件进行正射投影，将正射投影完全落在该楼层某一楼层缓冲区内的构件归类为内部构件，其他构件归类为非内部构件。
S6、将BIM模型所有楼层的内部构件保存生成建筑内部模型(如图6所示)，将BIM模型所有楼层的非内部构件保存生成建筑外部模型(如图7所示)。
S7、从建筑外部模型中提取所有构件，并将该所有构件合并为一个整体，保存生成单体化建筑外部模型(如图8所示)。
S8、将BIM模型的单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型统一发布为可视化数据服务。
本实施例中，单体化建筑外部模型、建筑外部模型、建筑内部模型与建筑信息模型轻量化发布后渲染参数对比如表1所示，可以看到单体化建筑外部模型、建筑外部模型、建筑内部模型有效降低了加载的三角面片数并提升渲染帧率。
表1
Figure BDA0003138051130000061
Figure BDA0003138051130000071
本实施例中，在可视化引擎中展示园区级及以上大场景时，对三维应用的效率、性能需求更为强烈，所以从可视化数据服务中选择加载单体化建筑外部模型进行渲染，如图9所示，可对单体化建筑信息模型属性信息进行查询。在园区巡检漫游和进行室内漫游时，对三维应用的信息完整性需求更为强烈，所以从可视化数据服务中选择加载建筑外部模型和建筑内部模型，如图10和图11所示分别为本实施例中园区巡检漫游对构件属性查询示意图及本实施例中建筑物内部某一楼层，室内巡检对构件属性查询示意图。
本实施例还提供一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化装置，包括模型获取模块、构件提取模块、投影面生成模块、缓冲区生成模块、构件归类模块、模型生成模块、模型单体化模块和模型发布模块。
本例中模型获取模块用于获取BIM模型；构件提取模块用于从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件；投影面生成模块用于基于每层楼的板梁柱构件生成对应楼层的楼层投影面；缓冲区生成模块用于将每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区；构件归类模块用于基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件；模型生成模块用于将BIM模型所有楼层的内部构件保存生成建筑内部模型，将BIM模型所有楼层的非内部构件保存生成建筑外部模型；模型单体化模块从建筑外部模型中提取所有构件，并将该所有构件合并为一个整体，保存生成单体化建筑外部模型；模型发布模块用于将BIM模型的单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型统一发布为可视化数据服务。
本实施例还提供一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法的步骤。
本实施例一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化系统，包括服务端和用户端，其中服务端具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法的步骤；本例中用户端用于通过Web网页上传BIM模型至服务端，以及从服务端的可视化数据服务中选择加载单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型的一种或多种组合进行动态加载。

Claims (10)

1.一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法，其特征在于：
S1、获取BIM模型；
S2、从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件；
S3、基于每层楼的板梁柱构件生成对应楼层的楼层投影面；
S4、每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区；
S5、基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件；
S6、将BIM模型所有楼层的内部构件保存生成建筑内部模型，将BIM模型所有楼层的非内部构件保存生成建筑外部模型；
S7、从建筑外部模型中提取所有构件，并将该所有构件合并为一个整体，保存生成单体化建筑外部模型；
S8、将BIM模型的单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型统一发布为可视化数据服务。
2.根据权利要求1所述的基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法，其特征在于，所述从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件，包括：
根据BIM模型中构件的属性信息提取每层楼的板梁柱构件。
3.根据权利要求1所述的基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法，其特征在于，所述每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区，包括：
获取每层楼的梁结构最大宽度，并将梁结构最大宽度设定为缓冲距离；
楼层投影面向内缩小相应楼层的缓冲距离形成相应楼层的楼层缓冲区。
4.根据权利要求1所述的基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法，其特征在于，所述基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件，包括：
将每层楼的所有构件进行正射投影；
将正射投影完全落在楼层缓冲区内的构件归类为内部构件，其他构件归类为非内部构件。
5.一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化装置，其特征在于：
模型获取模块，用于获取BIM模型；
构件提取模块，用于从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件；
投影面生成模块，用于基于每层楼的板梁柱构件生成对应楼层的楼层投影面；
缓冲区生成模块，用于将每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区；
构件归类模块，用于基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件；
模型生成模块，用于将BIM模型所有楼层的内部构件保存生成建筑内部模型，将BIM模型所有楼层的非内部构件保存生成建筑外部模型；
模型单体化模块，从建筑外部模型中提取所有构件，并将该所有构件合并为一个整体，保存生成单体化建筑外部模型；
模型发布模块，用于将BIM模型的单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型统一发布为可视化数据服务。
6.根据权利要求5所述的基于BIM和GIS的模型处理及加载优化装置，其特征在于，所述从BIM模型中提取每层楼的板梁柱构件，包括：
根据BIM模型中构件的属性信息提取每层楼的板梁柱构件。
7.根据权利要求5所述的基于BIM和GIS的模型处理及加载优化装置，其特征在于，所述每层楼的楼层投影面外轮廓向内一定距离形成相应楼层的楼层缓冲区，包括：
获取每层楼的梁结构最大宽度，并将梁结构最大宽度设定为缓冲距离；
楼层投影面向内缩小相应楼层的缓冲距离形成相应楼层的楼层缓冲区。
8.根据权利要求5所述的基于BIM和GIS的模型处理及加载优化装置，其特征在于，所述基于每层楼的楼层缓冲区与相应楼层中板梁柱构件的空间位置关系将板梁柱构件归类为内部构件和非内部构件，包括：
将每层楼的所有构件进行正射投影；
将正射投影完全落在楼层缓冲区内的构件归类为内部构件，其他构件归类为非内部构件。
9.一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现权利要求1～4任意一项所述基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法的步骤。
10.一种基于BIM和GIS的模型处理及加载优化系统，其特征在于，包括：
服务端，具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～4任意一项所述基于BIM和GIS的模型处理及加载优化方法的步骤；
用户端，用于上传BIM模型至服务端，以及从可视化数据服务中选择加载单体化建筑外部模型、建筑外部模型和建筑内部模型的一种或多种组合进行动态加载。
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