CN114140083A - 一种基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，用于将沉没在各个电脑硬盘的BIM(Building Information Modeling，即建筑信息模型)模型进行整合，实现建筑数据的快速集成和可视化分享。其技术方案为：系统是在BIM模型的基础上提出的一种CDE在BI应用领域自动化的解决方案，而且系统搭建在SaaS模式的云端，能够充分挖掘BIM数据价值，便于项目各方进行协同工作和数据分析。
Description
技术领域
本发明涉及BIM(Building Information Modeling，即建筑信息模型)领域中的技术，具体涉及基于SaaS模式实现的基于建筑信息模型的CDE(Common Data Environment，即通用数据环境)应用系统。
背景技术
根据有关部门的调查研究，建筑行业的信息化水平是所有非农行业中最低的，如图1A所示，项目的各个参与方都是相互之间两两沟通，并没有可共享的统一的数据源，这就造成了信息不对称或数据互通性不足，从而导致建设项目平均增加3％左右的成本和3％左右的工期延误。故而，在2010左右，国内开始引入一种全新的技术：BIM技术。
BIM技术(Building Information Modeling，即建筑信息模型技术)是对建筑工程项目设施实体和功能特性的数字化表达，也可以理解为建筑业的一种基础数字化技术。BIM技术的一个主要载体就是BIM模型。BIM模型一般理解为富含几何模型和属性数据两大类数据。BIM技术的核心任务是解决建筑信息共享问题。如图1B所示，在建筑全生命周期中，项目的各个参与方围绕着单一数据源的BIM模型，利用BIM技术通过进行各类信息的共享，从而实现高效的建设生产活动。
随着BIM技术在我国建筑行业的普及，已经有大量的建筑项目应用并产生了相应的建筑信息模型(即BIM模型)。但是，这些BIM模型基本上都是围绕着几何模型进行共享和产生价值。例如设计阶段，通过三维综合的应用，排查各个专业的冲突问题，从而提高设计质量；在施工阶段，利用施工动态模拟，优化施工工艺方案等。然后在项目结束后，BIM模型基本上都是以文件的形式提交给业主或建设方，留存在各个电脑硬盘中，没有发挥出其他价值。BIM模型中富含的属性数据就变成了沉没成本，没有发挥出应用价值。
基于以上的这种问题，国外有专家学者提出了一个新的理论，叫CDE(Common DataEnvironment，即通用数据环境)。CDE可以理解为一种应用BIM技术的系统，用来发挥BIM数据的价值。CDE的核心就是搭建一个系统，项目的各个参与方可以在这个系统里，基于各自的权限去获取、使用和分享各自需要的数据，并输出相应的成果。通俗的理解就是将BIM概念里共享信息的理念，通过一个实际的系统来落地。
其次，自从BIM技术的引入，建筑业的数字化进展得到的快速发展。由BIM技术引发的三维轻量化引擎技术，数字孪生技术，CIM(City Information Modeling，即城市信息模型)技术，智能建造技术等，都应运而生。但是这些技术都存在一系列的通病，其中包括：技术门槛太高，没有对基础技术进行研究或共享，例如分类编码和数据字典等；经济成本太高，使用者往往需要投入百万元甚至千万元以上的初始成本。这些通病都严重的制约着BIM数据的价值体现。
总体而言，现有技术中存在以下一些问题：
1)目前市场上的建筑信息模型的建模软件，主要是Revit(Revit软件是欧特克公司的一款用于建筑信息模型设计的专业软件)，市场占有率最高。为了满足后续竣工交付和运维系统对各类数据的需要，Revit模型构件需要快速批量的添加各类属性数据，这些数据必须与构件有唯一对应关系。Revit模型是最常规的BIM模型之一。
2)目前市场上的基于BIM模型的轻量化平台，基本只具备展示几何模型和属性数据的功能。但是都无法实现对几何模型和属性数据的有效管理和分析。
3)进一步来说，目前市场上还没把BIM模型和BI(Business Intelligence，即商业智能)进行自动关联，并做智能可视化展示的解决方案和产品。
4)最后，建筑数据从设计到运营的数据资产化从技术手段来说，还是空白，需要系统积累大量数据后，逐步开发使用。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，系统是在BIM模型的基础上提出的一种CDE在BI应用领域自动化的解决方案，而且系统搭建在SaaS模式(Software-as-a-Service，软件即服务，即通过网络提供软件服务)的云端，能够充分挖掘BIM数据价值，便于项目各方进行协同工作和数据分析。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，系统包括：
模型解析模块，配置为通过解析BIM模型，识别出BIM模型中所有的实体和非实体构件，对识别得到的构件提取或赋予唯一身份编号，并使用数模分离将BIM模型中的几何模型数据和包括属性数据的非几何数据进行拆分并以不同的形式存储，再对拆分出的几何模型数据进行轻量化处理；
模型渲染模块，配置为对轻量化处理后的几何模型数据进行实时渲染；
数据第一次清洗模块，配置为对经模型解析模块的数模分离处理后的非几何数据进行第一次清洗，第一次数据清洗的过程包括对构件层次关系、包含关系、归属子系统在内的空间编码属性数据进行自动赋值；
构件编码模块，配置为预先设置构件的数据字典和分类编码，获取构件属性、构件拓扑关系数据，根据设置的数据字典和分类编码为编码表，再对构件进行自动编码，其中构件的自动编码而成的构件编码具有唯一性且和构件一一对应；
数据融合模块，配置为将数模分离的原始属性数据和后续添加、修改的属性数据在云端自动进行融合，其中数据融合是以构件编码来进行的；
数模集合展示模块，配置为读取BIM模型，使用轻量化引擎将几何模型数据和非几何数据进行数模集合三维或二维展示。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，模型解析模块中的轻量化处理包括以下三种方式的其中任一：参数化或三角化几何描述，采用相似性算法对相似的构件数据进行合并，构建符合场景远近原则的多级构件组织体系。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，模型渲染模块是在Web端采用WebGL轻量化BIM模型引擎对几何模型数据进行实时渲染。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，数据第一次清洗模块的自动赋值的处理包括：
采用拓扑算法自动提取实体构件和非实体构件的拓扑关系、楼层层次关系，通过图数据库自动提取子系统的上下游链接关系；
基于上一步提取的关系，对构件的空间编码属性数据进行自动赋值。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，构件编码模块中的对构件进行自动编码的处理包括：
第一步，预先对标准模板中的每条编码对应的构件定义分类名，以分类名对应键值、以分类名的字符串长度为该键对应的赋值，存储到一个预先设定的数据结构中，同时对构件分类名进行语义解析，提取出分类名中的名词；
第二步，获取构件的名称的字符串，判断该字符串包含了第一步中所存储的数据结构中的键值内容，其中如果包含了某一个键值，则该构件对应的构件编码是所包含的键值对应代表的编码，并跳转至第六步，如果包含了多个键值，则继续第三步的处理；
第三步，用构件名称的字符串长度减去分类名的字符串长度且记作长度差，在所有构件名称包含的分类名中找出最小长度差的分类名，以便从定义的分类名中找出多个候选分类名；
第四步，对构件名称做语言解析，找出其中的名词；
第五步，将第四步解析出的名词和第三步找出的候选分类名做匹配，该构件对应的构件编码是匹配度最高的候选分类名所对应的编码；
第六步，若存在相同分类的多个构件，则给构件编码增加附加编号以使构件编码具有唯一性。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，系统还包括：
模型回写模块，配置为将多个构件添加的属性数据、修改的属性数据一次性写回到BIM模型中。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，模型回写模块将属性数据回写到BIM模型中的具体处理过程包括：
第一步，在从BIM模型导出构件属性时，在每张表的每个构件中都导出隐藏的两个属性：构件的通用唯一标识符和构件编码；
第二步，在Web端给构件添加业务数据属性后，开始在BIM软件回写所添加的业务数据属性到BIM模型中，在回写过程中首先通过构件编码获取到该构件在BIM模型中的对象，BIM模型中的该对象包括构件在BIM模型中的所有属性数据；
第三步，BIM软件通过Web接口得到回写的数据包后，先判断回写的业务数据属性中哪些是新增加的，以及已存在的属性有或者没有修改数据值，对新增加的字段，进行构件所属族类别的参数添加；
第四步，添加好构件所属族类别的参数后，通过Web接口得到新增加的参数值并写入到当前表的每个构件中；
第五步，对应此前已增加的参数，将Web接口传递过来的参数更新到每个构件的特定参数的值中。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，系统还包括：
数据第二次清洗模块，配置为将所有模型属性、属性数据数值、资产属性、资产属性数值全部拆解、分组，存放在待清洗数据池中，然后按需清洗、按需组合，形成新的数据，其中第二次数据清洗的数据来源包括BIM模型属性数据、BIM模型轻量化时导出的所有模型属性，以及Web端列表里自定义的资产属性数据，按照相同属性下的数据取并集去清洗、不同属性之间的数据取交集去清洗，且根据用户选择属性的先后顺序，保证先选属性控制后选属性的规则，实现清洗过程中各属性之间数据的有效联动，最终将清洗过程和结果加以存储，其中所有清洗过程和结果均实时反映在建筑轻量化模型上以达到数模联动的效果。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，系统还包括：
商业智能分析模块，配置为对数据第二次清洗模块得到的BIM模型的构件和构件属性数据，根据字段名称自动组合映射，自动将构件和BI透视分析模板进行属性字段匹配，生成使用者所需的BI模型属性数据透视表，BIM模型集成BI可视化展示出来，以实现商业智能分析。
根据本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例，系统还包括：
数模集合展示输出模块，配置为采用SaaS模式将项目及其模型，根据用户权限提供数模集合的三维或二维展示，并对外提供数据输出。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的系统详细而言有以下一些创新点：
(1)实现BIM模型的自动解析，提取模型拓扑数据和属性数据，再基于数据字典和分类编码，实现业务数据的快速加载，最终完成一个富含完整数据的BIM模型。此项功能有助于在项目竣工时，根据业主或政府相关部门的要求，完成基于模型的数字化验收和交付。
上述处理中，存在以下的一些创新的处理方式：
第一，添加的属性数据在Web端集成和利用API回写到BIM模型中。该创新点是在于大量的属性数据在Web端添加后通过API开发技术回写到BIM模型中。
第二，构件的空间编码属性数据自动赋值。该创新点根据BIM模型的拓扑信息，楼层、空间数据，构件与空间的从属关系，经过算法计算自动赋予空间编码属性正确的值，减少人工输入工作量。
第三，构件的属性自动与标准模板匹配，给构件添加新的属性数据。该创新点在于当需要给一批构件套用标准模板中编码这种额外属性数据时，根据名称相关性算法进行自动匹配。
第四，基于企业、项目和列表的三级权限管理方式。该创新点可以将整个建筑工程全生命周期的各个阶段的参与方都纳入到本发明中，并各自基于各自的权限查阅或管理相关的数据。
(2)实现BIM模型的几何模型和属性数据基于Web端的轻量化渲染及展示，并且通过将源数据和数据列表融合来形成新的数据集，与企业的数据管理系统直接对接，实现数据资料的数字化交付。此项功能有助于企业更加便捷地查阅及管理已有的建筑数字资产信息。
(3)实现BIM模型属性数据的过滤、组合。此项功能有助于模型的拥有者的各个业务部门或管理员根据自身的业务需求，整理需要的数据表单，并且与已有的业务系统进行对接，为后续工作提供数据支持。
(4)实现BIM模型属性数据的输出，自动生成BI模型属性数据透视表(BIM PDPC，BIM Property Data Pivot Chart)。此项功能是将BIM模型属性数据和BI功能进行联动，输出更加直观的数据透视图，有助于业务部门更好的理解数据和使用数据。
上述的BIM模型属性数据透视表自动生成以及与BIM模型的直观联动中，是根据字段名称自动组合映射，字段名称自动组合映射的这一技术处理，将一批构件和BI模板自动匹配，自动生成BIM PDPC，然后通过本方案中轻量化引擎将BIM PDPC中构件展示出来，数据与三维模型创新地合并展示在一个场景中。
总体而言，随着国家及当地政府的各类政策发布，建筑业数字化转型已经成为各个建筑企业重要的工作目标。而随着BIM技术的引入，只是实现了建筑业数字化转型的第一步，即实现了建筑资料的结构化和数字化。而接下来，就是要将这些数字化的BIM模型数据进行有效的分析和管理，真正挖掘出数据的力量，并形成相关的数据指标为决策提供依据。
而本发明中的系统，就是将沉没在各个电脑硬盘的BIM模型进行整合，实现建筑数据的快速集成和可视化分享。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1A示出了现有技术中在BIM技术引入之前的示意图。
图1B示出了现有技术中的BIM技术引入后的示意图。
图2示出了本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例的原理图。
图3A和3B分别示出了本发明的系统中对构件的空间编码属性数据进行自动赋值的示例。
图4示出了图2所示的系统实施例的运行流程。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
图2示出了本发明的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统的一实施例的原理。图4示出了图2所示的系统实施例的运行流程。
请参见图2，本实施例的系统包括：模型解析模块、模型渲染模块、数据第一次清洗模块、构件编码模块、模型回写模块、数据融合模块、数模集合展示模块、数据第二次清洗模块、商业智能分析模块、数模集合展示输出模块。
上述模块之间的数据传输关系为：模型渲染模块和数据第一次清洗模块分别接收模型解析模块的输出，构件编码模块接收数据第一次清洗模块的输出，模型回写模块接收构件编码模块的输出，数据融合模块接收模型解析模块以及构件编码模块的输出，数模集合展示模块接收模型渲染模块以及数据融合模块的输出，数据第二次清洗模块接收数据融合模块的输出，商业智能分析模块接收数据第二次清洗模块的输出，数模集合展示输出模块接收商业智能分析模块的输出。
以下结合图2所示的模块以及图4所示的系统内部运行流程，对每个模块所实现的功能及其内部的处理进行详细的描述。
模型解析模块配置为：通过场景结构树(Scene Tree)算法来解析BIM模型，识别出BIM模型中所有的实体和非实体构件，并根据应用需要过滤出需要的实体构件和非实体构件，非实体构件包括房间、空间，分区等。对识别得到的构件(包括实体构件和非实体构件)提取或赋予唯一身份编号，即构件编码，也称为构件id。
由于BIM模型包含几何模型数据和包括模型属性数据在内的非几何数据，使用数模分离对BIM模型进行处理，将BIM软件的BIM模型中的几何模型数据和非几何数据进行拆分，将从BIM模型中拆分出的几何模型数据转为本系统专有的文件格式，并保存到服务器中。
同时，将BIM模型中的模型属性数据等非几何数据剥离处理，以关系型数据库的表、json文件或MongoDB文档型数据库的形式，存储到服务器中。在一个示例中，原始BIM模型文件中约20％-50％的非几何数据会被剥离出去，输出为数据文件(例如关系型数据库的表、json文件或MongoDB文档型数据库)供BIM应用开发使用。将每一个构件的几何模型数据和非几何数据通过构件id关联。
之后，对拆分出的几何模型数据，进行轻量化处理的优化过程，以降低三维几何数据量，节约客户端电脑的渲染计算量，从而提高BIM模型下载、渲染和功能处理的速度。
轻量化处理的方案包括以下三种方式：
第一种为参数化或三角化几何描述：通过采用参数化或三角化的描述手段来降低三维几何数据的数据文件大小，让模型数据变得更小；
第二种为相似性算法减少构件存储量：在一个工程BIM模型中很多构件长得一模一样，只是所处位置或角度不同，这时就可以采用相似性算法进行数据合并，即：只保留一个构件的数据，其他相似构件只记录一个引用+空间坐标即可。通过这种方式可以有效减少构件存储量，达到轻量化的目的。
第三种为构建符合场景远近原则的多级构件组织体系：大的BIM模型构件数量会非常多，在WEB浏览器中全部下载和加载这些构件是不现实的。同时，观察BIM模型的视野范围或场景又是相对有限的。所以利用这个特点，就可以创建一个符合场景远近原则的多级构件组织体系，使得用户在观察BIM模型时，在远处可以看到全景，但不用看到细节，在近处可以看到细节，但无需看到BIM模型的全部。这样可以大大提高BIM模型在WEB浏览器加载速度和用户体验，解决大体量BIM模型的轻量化问题。
模型渲染模块配置为：在Web端(网页端)采用WebGL(Web Graphics Library，Web图形库，一种3D绘图协议)技术对轻量化处理后的几何模型数据进行实时渲染。
模型渲染模块通过WebGL轻量化BIM引擎实现对三维几何模型数据的实时渲染(注意：这里是实时渲染，跟很炫目的后期专业渲染制作动画的技术要求完全不同)，具体的实现包含以下两个步骤的动作。a)三维几何数据从服务器端下载到客户端电脑或移动端设备内存。b)调用客户端电脑或移动端设备内存和GPU(显卡)高效的实时渲染三维几何数据，还原三维BIM模型，并关联构件的模型属性数据。
数据第一次清洗模块配置为：对经模型解析模块的数模分离处理后的非几何数据进行第一次清洗，将不需要或对后续无法使用的模型属性数据进行删除，对不完善或错误的模型属性数据做修订，修订分为批量自动修改和人工干预确认两步。再将清洗后的属性数据，通过Web Service接口写入云端关系型数据库的数据表格中和图数据库中加以存储。
此外，数据第一次清洗模块中的数据清洗还包括对构件层次关系、包含关系、归属子系统等的空间编码属性数据进行自动赋值。
自动赋值的处理如下：
第一步，采用包围盒、碰撞检测等拓扑算法，自动提取实体构件和非实体构件的拓扑关系、楼层层次关系，通过图数据库自动提取子系统的上下游链接关系；
第二步，基于上一步提取的关系，对构件的空间编码属性数据进行自动赋值。例如，构件的楼层、所处的空间、子系统中上一个节点id，下一个节点id，所属多维度的类别，等等。这些自动赋值的属性极大降低了BIM模型使用的成本。
对构件的空间编码属性数据进行自动赋值的具体处理包括以下步骤。
第一步，给出空间编码具体格式：“[楼层].[空间名称].[数量编号]”。其中数量编号按照BIM模型中设置项目正北方向，采用空间笛卡尔坐标系，左下为坐标原点，水平方向是X轴，垂直方向是Y轴，Z轴标书标高方向为高度值的坐标体系来生成。
第二步，对BIM构件进行编码。首先，是按照楼层来进行，对同一楼层的构件进行映射。然后，按照空间(包括房间，走廊，防火分区，等等)过滤，其中过滤处理是先通过包围盒算法计算空间包含哪些构件以及与哪些构件相交，其中对于一个构件与多个空间相交的情况，计算该构件在哪个空间的覆盖面积最大就算作属于哪个空间。最后，按照构件类型来过滤。
第三步，如果一个空间中只有一种BIM构件，则可以直接得出对应的空间编码。
第四步，如果空间中的某一种设施设备的数量有多个，则按照构件包围盒中心点在平面笛卡尔坐标中位置，XY平面上严格按照从左到右，从下到上的顺序进行数量编号，XZ平面按照从下到上进行数量编号。图3A和3B中分别示出了XY平面上一个例子和立面(XZ平面)上的一个例子。
构件编码模块配置为在Web端设置构件的数据字典和分类编码，利用检索匹配算法获取构件属性、构件拓扑关系数据，根据设置的数据字典和分类编码对构件进行自动编码。构件的自动编码而成的唯一编码是具有逻辑含义的，且和构件一一对应，可以在后续的CDE应用场景中被计算机和使用者都可读的唯一标识构件。
利用标准模板中的编码属性数据，采用名称相关性算法对构件进行自动编码的具体处理过程如下。
第一步，事先对标准模板中的每条编码对应的构件定义分类名，以分类名对应键值(Key值)、以分类名的字符串长度为该键对应的赋值(Value值)存储到一个预先设定的命名为Dictionary的数据结构中。同时对构件分类名进行语义解析，提取出分类名中的名词，比如“风机”，“床”，“窗”，“茶几”，等等。
第二步，获取构件的名称的字符串，判断这个字符串包含了上步中的Dictionary数据结构中的哪些Key值。如果包含(这里包含的含义是字符串完全涵盖或等于另一个字符串的含义)了1个Key值，那该构件对应的构件编码就是这个Key代表的编码。如果包含1个Key值，则跳过下面的第三、四、五步继续执行第六步；如果包含多个Key值，则不跳过第三步而是第三步、第四步、第五步的接续处理。
第三步，用构件名称的字符串长度减去分类名的字符串长度，记作“长度差”，在所有这些构件名称包含的分类名中通过最小值比较法找出最小长度差的分类名，以便从第一步定义的分类名中找出和这个构件名称相关性比较大的多个候选分类名，例如，相关性比较大的候选分类名是指将长度差从小至大排序的前若干个分类名作为候选分类名；
第四步，对构件名称做语言解析，找出其中的名词；
第五步，将第四步解析出的名词和第三步找出的候选分类名做进一步的匹配，匹配度的考量是名词出现的位置顺序。匹配的具体算法是：判断候选分类名中第一个名词是否在构件名称的解析出来的名称集合的第一个位置，如果是就判断候选分类名中第二个名词在名称集合中位置。如果这些名词的位置是对应的，匹配算法认为两者的匹配度最高，该构件对应的构件编码是匹配度最高的候选分类名所对应的编码。也就是从名词出现的位置顺序来提供匹配度；
第六步，在这批构件中可能存在相同分类的多个构件，这样这多个构件的编码就相同，不存在唯一性。为了让构件编码有唯一性还需要给构件编码进行附加编号，例如增加.xxx的数量编码或流水号，其中x是从0到9的阿拉伯数字。具体做法是：对这批构件按照编码进行分组，对每组中的第一个构件的编码增加字符“.001”，第二个增加“.002”，依此类推。本系统约定统一构件在一张表中不超过1000个。
模型回写模块配置为：通过API技术，将多个构件添加的属性数据、修改的属性数据一次性写回到BIM软件的BIM模型中。由于BIM软件中原来的BIM模型已经包含了很多关键、可用的数据，这些原有的数据和系统回写到BIM模型的几何数据一起构成竣工模型，以直接交付给业主。
将属性数据回写到BIM软件的BIM模型中的具体处理过程如下。
第一步，首先在从BIM模型导出构件属性时，在每张表的每个构件中都导出了隐藏两个属性：构件的GUID(Globally Unique Identifier，通用唯一标识符)和构件id，其中构件的GUID是永远唯一的构件标识；构件的id是在一个模型中唯一的id，用来在模型内唯一标识一个构件。这两个属性在整个系统有不同的使用场景；
第二步，在Web端给构件添加更多业务数据属性后，开始在BIM软件回写这些添加的额外的业务数据属性到BIM模型中，在回写过程中首先通过构件id获取到这个构件在BIM模型中的对象，BIM模型中的这个对象是包括构件在模型中的所有属性数据；
第三步，BIM软件的API通过Web接口得到回写的数据包后，首先判断哪些属性数据是新增加的，以及已存在的属性有或者没有修改数据值，以便应对实际使用场景中经常发生的多次导出多次回写的情况。对新增加的字段，使用API进行构件所属族类别的参数添加。这种参数添加要判断此前是否已存在该参数，且添加的是项目参数，不是族参数或其他种类的参数，参数分组放在其他分组中(参数有很多分组，比如图形、文字、尺寸标注等)；
第四步，添加好构件所属族类别的项目参数后，通过Web接口得到新增加参数值并写入到这一张表的每个构件中，因为是项目参数，所以每个参数值都允许不相同；
第五步，对应此前已增加的参数，通过API将Web接口传递过来的参数值更新到每个构件的特定参数的值中，这里也是根据构件id逐个进行设置，但修改是批量一次提交，保证模型修改的效率。
数据融合模块配置为：将数模分离的原始属性数据和后续添加、修改的属性数据在云端自动进行融合。融合的处理是以构件id这一唯一标识来进行，但数据还是存储在各自的表中。
数模集合展示模块配置为：在Web端读取BIM模型，使用轻量化引擎将几何模型数据和属性数据在内的非几何数据在Web端进行数模集合三维或二维展示。这种展示是基于企业，项目和列表的创新的三级权限管理模式，不同权限查看获取不同内容。平台的权限数据结构是通过企业、项目和列表之间的结构关系，计算出三者之间的权限关系，结合当前用户拥有的权限以及当前用户所属角色拥有的权限，计算出当前用户所拥有的权限结构和权限数据。根据权限结构来控制客户端上各种操作按钮的渲染，根据权限数据来控制当前用户能看到的数据情况。
本实施例的系统是基于SaaS模式实现，企业，项目和列表的三级权限管理模式的主要功能如下：
1)解锁个人空间：
用户通过注册平台账号即可在平台上获得“个人空间”，解锁个人空间所有功能。每个个人空间可以相互邀请用户来创建自己的团队，达到小规模协同合作的目的。
2)解锁企业空间：
若以企业形式入驻平台，即可拥有一个“企业空间”，也有权限解锁更多企业级功能，可达到大规模协同办公的效果。
3)占用公司席位及使用权限：
每个“企业空间”下都有不同数量的席位，可创建“公司成员”和邀请“外部成员”，创建的“公司成员”占企业席位，邀请的“外部成员”则不占席位。“公司成员”在平台下使用的生命周期与“企业空间”的使用状态保持一致。“外部成员”的生命周期由该“个人空间”和该“企业空间”的使用状态联合控制。
4)创建项目：
每个空间下根据权限可以创建多个项目，多个项目可以分类存放。
5)邀请项目成员：
每个项目，都需要通过邀请的方式，让空间下的“公司成员”和“外部成员”进入项目。未加入的项目的成员看不到该项目。
6)导入表单：
每个项目下可以通过第一步数模分离将BIM模型构件的属性导入多个表单，作为资产属性导入的基础属性数据。
7)邀请表单成员：
与邀请项目成员类似，项目中每个表单，也是通过邀请的方式，加入之后根据权限才能对表单进行查看、修改等一系列操作。
数据第二次清洗模块配置为：将所有模型属性、属性数据数值、资产属性、资产属性数值全部拆解、分组，存放在待清洗数据池中，然后按需清洗、按需组合，形成新的数据。用户可将清洗数据的中间过程和最后结果存储为报表，方便查看和导出。第二次数据清洗的数据来源主要有BIM模型属性数据，包括“楼层”、“空间”、“构件类型”等常用属性，和BIM模型轻量化时导出的所有模型属性，以及Web端列表里自定义的“资产”属性数据，按照“同属取并，异属拿交”原则，即相同属性下的数据取并集去清洗，不同属性之间的数据取交集去清洗。且根据用户选择属性的先后顺序，保证先选属性控制后选属性的规则，实现清洗过程中各属性之间数据的有效联动，最终将清洗过程和结果通过报表的形式储存。所有清洗过程和结果都实时反映在BIM轻量化模型上，达到数模联动的效果。
商业智能分析模块配置为：在Web端对数据第二次清洗模块得到的BIM模型的构件和构件属性数据，根据字段名称自动组合映射，自动将构件和BI透视分析模板进行属性字段匹配，生成使用者所需的BI模型属性数据透视表，BIM模型集成BI可视化展示出来，从而实现商业智能分析。
上述的根据字段名称自动组合映射，自动将构件和BI透视分析模板进行属性字段匹配，生成使用者所需的BI模型属性数据透视表的具体处理步骤如下。
第一步，内置BI模板库，定义字段匹配规则；
第二步，选择待BI数据透视报表，挖掘其构件属性、属性数据以及所在模型的GUID等信息存入BI数据仓库；
第三步，通过OLAP(联机分析处理)，将BI数据仓库中的数据根据BI模板字段匹配规则映射成BI属性数据，导入OLAP存储器中，待前端可视化分析工具读取；
第四步，选择BI模板，通过可视化图表技术绘制OLAP存储器中的属性数据，以及根据模型的GUID，通过WebGL技术渲染BIM模型；
第五步，生成BIM模型属性数据透视图表，即界面上展示构件属性数据的分析图表和BIM模型；
第六步，通过线上数据分析处理，获取用户分析指令和构件属性，重新绘制图表，以及发送渲染指令和构件GUID到BIM模型，对BIM模型中对应的构件进行隔离、高亮、虚化、颜色修改等指令操作，达到可视化智能分析的效果。
数模集合展示输出模块配置为：采用SaaS模式将项目及其模型，根据用户权限提供数模集合的三维或二维展示，并对外提供数据输出。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
Claims (10)
1.一种基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，系统包括：
模型解析模块，配置为通过解析建筑信息模型，识别出建筑信息模型中所有的实体和非实体构件，对识别得到的构件提取或赋予唯一身份编号，并使用数模分离将建筑信息模型中的几何模型数据和包括属性数据的非几何数据进行拆分并以不同的形式存储，再对拆分出的几何模型数据进行轻量化处理；
模型渲染模块，配置为对轻量化处理后的几何模型数据进行实时渲染；
数据第一次清洗模块，配置为对经模型解析模块的数模分离处理后的非几何数据进行第一次清洗，第一次数据清洗的过程包括对构件层次关系、包含关系、归属子系统在内的空间编码属性数据进行自动赋值；
构件编码模块，配置为预先设置构件的数据字典和分类编码，获取构件属性、构件拓扑关系数据，根据设置的数据字典和分类编码，再对构件进行自动编码，其中构件的自动编码而成的构件编码具有唯一性且和构件一一对应；
数据融合模块，配置为将数模分离的原始属性数据和后续添加、修改的属性数据在云端自动进行融合，其中数据融合是以构件编码来进行的；
数模集合展示模块，配置为读取建筑信息模型，使用轻量化引擎将几何模型数据和非几何数据进行数模集合三维或二维展示。
2.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，模型解析模块中的轻量化处理包括以下三种方式的其中任一：参数化或三角化几何描述，采用相似性算法对相似的构件数据进行合并，构建符合场景远近原则的多级构件组织体系。
3.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，模型渲染模块是在网页端采用WebGL轻量化建筑信息模型引擎对几何模型数据进行实时渲染。
4.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，数据第一次清洗模块的自动赋值的处理包括：
采用拓扑算法自动提取实体构件和非实体构件的拓扑关系、楼层层次关系，通过图数据库自动提取子系统的上下游链接关系；
基于上一步提取的关系，对构件的空间编码属性数据进行自动赋值。
5.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，构件编码模块中的对构件进行自动编码的处理包括：
第一步，预先对标准模板中的每条编码对应的构件定义分类名，以分类名对应键值、以分类名的字符串长度为该键对应的赋值，存储到一个预先设定的数据结构中，同时对构件分类名进行语义解析，提取出分类名中的名词；
第二步，获取构件的名称的字符串，判断该字符串包含了第一步中所存储的数据结构中的键值内容，其中如果包含了某一个键值，则该构件对应的构件编码是所包含的键值对应代表的编码，并跳转至第六步，如果包含了多个键值，则继续第三步的处理；
第三步，用构件名称的字符串长度减去分类名的字符串长度且记作长度差，在所有构件名称包含的分类名中找出最小长度差的分类名，以便从定义的分类名中找出多个候选分类名；
第四步，对构件名称做语言解析，找出其中的名词；
第五步，将第四步解析出的名词和第三步找出的候选分类名做匹配，该构件对应的构件编码是匹配度最高的候选分类名所对应的编码；
第六步，若存在相同分类的多个构件，则给构件编码增加附加编号以使构件编码具有唯一性。
6.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，系统还包括：
模型回写模块，配置为将多个构件添加的属性数据、修改的属性数据一次性写回到建筑信息模型中。
7.根据权利要求6所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，模型回写模块将属性数据回写到建筑信息模型中的具体处理过程包括：
第一步，在从建筑信息模型导出构件属性时，在每张表的每个构件中都导出隐藏的两个属性：构件的通用唯一标识符和构件编码；
第二步，在网页端给构件添加业务数据属性后，开始在建模软件回写所添加的业务数据属性到建筑信息模型中，在回写过程中首先通过构件编码获取到该构件在建筑信息模型中的对象，建筑信息模型中的该对象包括构件在建筑信息模型中的所有属性数据；
第三步，建模软件通过网页端接口得到回写的数据包后，先判断回写的业务数据属性中哪些是新增加的，以及已存在的属性有或者没有修改数据值，对新增加的字段，进行构件所属族类别的参数添加；
第四步，添加好构件所属族类别的参数后，通过网页端接口得到新增加的参数值并写入到当前表的每个构件中；
第五步，对应此前已增加的参数，将网页端接口传递过来的参数更新到每个构件的特定参数的值中。
8.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，系统还包括：
数据第二次清洗模块，配置为将所有模型属性、属性数据数值、资产属性、资产属性数值全部拆解、分组，存放在待清洗数据池中，然后按需清洗、按需组合，形成新的数据，其中第二次数据清洗的数据来源包括建筑信息模型属性数据、建筑信息模型轻量化时导出的所有模型属性，以及网页端列表里自定义的资产属性数据，按照相同属性下的数据取并集去清洗、不同属性之间的数据取交集去清洗，且根据用户选择属性的先后顺序，保证先选属性控制后选属性的规则，实现清洗过程中各属性之间数据的有效联动，最终将清洗过程和结果加以存储，其中所有清洗过程和结果均实时反映在建筑轻量化模型上以达到数模联动的效果。
9.根据权利要求8所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，系统还包括：
商业智能分析模块，配置为对数据第二次清洗模块得到的建筑信息模型的构件和构件属性数据，根据字段名称自动组合映射，自动将构件和商业智能透视分析模板进行属性字段匹配，生成使用者所需的商业智能模型属性数据透视表，建筑信息模型集成商业智能可视化展示出来，以实现商业智能分析。
10.根据权利要求9所述的基于建筑信息模型的通用数据环境应用系统，其特征在于，系统还包括：
数模集合展示输出模块，配置为采用软件即服务模式将项目及其模型，根据用户权限提供数模集合的三维或二维展示，并对外提供数据输出。
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