CN114372308A - 一种基于ifc的bim模型轻量化方法 - Google Patents

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李文慧
方兵
陈潇
罗浩
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文涛
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Abstract

本发明提供一种基于IFC的BIM模型轻量化方法。包括如下步骤：针对所需处理的BIM模型，进行模型数据的提取，导出为IFC模型文件M及模型描述文件P；提取模型文件M，进行模型文件的几何模型重构；针对几何模型重构后的模型内容，进行模型冗余顶点的剔除；针对剔除冗余顶点后的模型文件，进行同类构件的复用。本发明方法通过IFC实体几何模型重构及冗余顶点构件的剔除，完成模型数据的压缩处理，极大的降低了模型的数据量，有效提升了用户在模型使用过程中的数据处理效率，降低了对硬件资源及网络带宽的开销。

Description

一种基于IFC的BIM模型轻量化方法
技术领域
本发明涉及三维BIM模型轻量化处理领域，特别涉及一种基于IFC的BIM模型轻量化方法。
背景技术
当前，国家大力进行数字城市的建设，建筑信息模型以其为建设项目全生命周期信息化管理提供了先进数字化工具和信息共享平台的特点，解决了传统设施工程所面临的信息传递断层和数据共享困难的问题，已广泛应用于建筑、工程、施工及设施管理行业。
BIM是指建筑信息模型(Building Information Modeling)或者建筑信息管理(Building Information Management)，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。基于BIM建筑信息模型，可以实现建筑、结构、机电、给排水暖通等不同专业设计数据的有效集成，并将其传递给后续任务使用。此外，基于BIM模型也可实现设计、施工和运维管理等单位的协同。
随着建筑规模的不断增大及建筑信息数据的越加复杂，其模型可视化和海量数据管理变得越加困难，由于BIM数据精准、详尽地展示了建筑物外部和内部的模型，其数据量惊人，从而导致BIM数据在三维场景中的占用大量系统性能，以致于无法满足当前工程建设信息数据管理、共享和同步的BIM本地化应用需求。一般来说BIM模型小则几百大则几千兆也不止，即便是配置较好的电脑，一次也只能打开一到两个专业的模型。而且容易卡顿不流畅。
因此，如何将复杂的BIM模型，尤其是针对IFC(Industry Foundation Class)数据模型结构轻量化，是一个需要解决的问题。
发明内容
为了解决BIM模型数据量较大导致的模型数据处理及渲染效率低的技术问题，本发明提供一种基于IFC的BIM模型轻量化方法，其技术方案如下：
S1：针对所需处理的BIM模型，进行模型数据的提取，导出为IFC模型文件M及模型描述文件P。
进一步详细的，上述S1包括以下步骤：
S11：加载并解析IFC文件，获取所有IFC模型描述文件P；
S12：遍历每一个IFC文件段Pi，判断文件段Pi是否与几何实体相关，如果文件段Pi与几何实体不相关，则删除该文件段，得到剩余文件段Q；
S13：遍历每一个文件段Q，判断文件段Qi是否为几何空间信息，如果文件段Qi为几何空间信息，则将该文件段存储到IFC模型文件中，得到模型文件M，将非几何空间信息文件段，存储为模型信息描述文件中，得到模型描述文件F。
S2：提取模型文件M，进行模型文件的几何模型重构。
进一步详细的，上述S2包括以下步骤：
S21：提取模型文件M，获取模型文件中的几何类型表达信息；
S22：判断几何类型表达信息是否为边界表达(Brep)描述，将非Brep描述的几何类型表达信息转换为Brep描述；
S23：将转换后的几何类型表达信息进行模型表面三角剖分，形成模型文件的几何模型重构。
S3：针对几何模型重构后的模型内容，进行模型冗余顶点的剔除，通过剔除冗余顶点，在不降低模型包含的建筑信息数量的基础上，实现BIM模型的初步轻量化。
进一步详细的，上述S3包括以下步骤：
S31：针对几何模型重构后的模型内容，选取任一三角面作为初始网格；
S32：遍历所有三角面顶点坐标，置于索引序列中；
S33：删除索引序列中所有重复顶点数据，得到包含唯一顶点数据的索引序列。
S4：针对剔除冗余顶点后的模型文件，进行同类构件的复用，通过复用同类构件信息数据，在不降低模型包含的建筑信息数量的基础上，进一步实现BIM模型的轻量化。
进一步详细的，上述S4包括以下步骤：
S41：从IFC模型文件中提取构件信息数据，并将其添加至模型构件集G中；
S42：对模型构件集G中的每个构件Gi进行遍历，判断构件Gi是否为重复构件，若为不重复构件，则提取构件的几何表达信息作为构件所属类型的唯一几何表达、空间位置信息作为构件所属类型的基点坐标位置；若为重复构件，剔除自身几何数据变为为索引唯一几何表达，且计算基点坐标到自身坐标的转换矩阵；
S43：生成存储构件位置转换矩阵数组的基本数据列表和几何信息数据的构件几何数据列表。
S5：通过上述步骤，生成最终的IFC模型文件，即为经过数据压缩后的轻量化模型文件，可用于进行BIM模型信息的渲染和展示。
本发明的原理就是通过将模型的数据进行抽取分离，通过采用参数化，以及模型三角剖分的描述手段来降低三维几何数据的数据文件大小，同时去除掉重复的构件，让模型数据变得更小。
采用本发明提供的方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：
通过对BIM模型进行轻量化处理，针对IFC(Industry Foundation Class)数据模型结构，进行IFC文件数据的解析与提取、IFC实体几何模型重构及冗余顶点构件的剔除，完成模型数据的压缩处理，极大的降低了模型的数据量，有效提升了用户在模型使用过程中的数据处理效率，降低了对硬件资源及网络带宽的开销。
附图说明
图1是本发明一种基于IFC的BIM模型轻量化方法的结构框图；
图2是本发明一种基于IFC的BIM模型轻量化方法的流程示意图。
具体实施例
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
本发明实施例提供一种基于IFC的BIM模型轻量化方法，包括有如下步骤：
针对所需处理的BIM模型，进行模型数据的提取：加载并解析IFC文件，获取所有IFC模型描述文件P；遍历每一个IFC文件段Pi，判断文件段Pi是否与几何实体相关，如果文件段Pi与几何实体不相关，则删除该文件段，得到剩余文件段Q；遍历每一个文件段Q，判断文件段Qi是否为几何空间信息，如果文件段Qi为几何空间信息，则将该文件段存储到IFC模型文件中，得到模型文件M，将非几何空间信息文件段，存储为模型信息描述文件中，得到模型描述文件F。
提取模型文件M，进行模型文件的几何模型重构：提取模型文件M，获取模型文件中的几何类型表达信息；判断几何类型表达信息是否为边界表达(Brep)描述，将非Brep描述的几何类型表达信息转换为Brep描述；将转换后的几何类型表达信息进行模型表面三角剖分，形成模型文件的几何模型重构。
针对几何模型重构后的模型内容，进行模型冗余顶点的剔除，通过剔除冗余顶点，在不降低模型包含的建筑信息数量的基础上，实现BIM模型的初步轻量化。具体步骤为：针对几何模型重构后的模型内容，选取任一三角面作为初始网格；遍历所有三角面顶点坐标，置于索引序列中；删除索引序列中所有重复顶点数据，得到包含唯一顶点数据的索引序列。
针对剔除冗余顶点后的模型文件，进行同类构件的复用，通过复用同类构件信息数据，在不降低模型包含的建筑信息数量的基础上，进一步实现BIM模型的轻量化。具体为，从IFC模型文件中提取构件信息数据，并将其添加至模型构件集G中；对模型构件集G中的每个构件Gi进行遍历，判断构件Gi是否为重复构件，若为不重复构件，则提取构件的几何表达信息作为构件所属类型的唯一几何表达、空间位置信息作为构件所属类型的基点坐标位置；若为重复构件，剔除自身几何数据变为为索引唯一几何表达，且计算基点坐标到自身坐标的转换矩阵；生成存储构件位置转换矩阵数组的基本数据列表和几何信息数据的构件几何数据列表。
通过上述步骤，生成最终的IFC模型文件，即为经过数据压缩后的轻量化模型文件，可用于进行BIM模型信息的渲染和展示。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于IFC的BIM模型轻量化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)针对所需处理的BIM模型，进行模型数据的提取，导出为IFC模型文件M及模型描述文件P；
S2)提取模型文件M，进行模型文件的几何模型重构；
S3)针对几何模型重构后的模型内容，进行模型冗余顶点的剔除，通过剔除冗余顶点，在不降低模型包含的建筑信息数量的基础上，实现BIM模型的初步轻量化；
S4)针对剔除冗余顶点后的模型文件，进行同类构件的复用，通过复用同类构件信息数据，在不降低模型包含的建筑信息数量的基础上，进一步实现BIM模型的轻量化；
S5)通过上述步骤，生成最终的IFC模型文件，即为经过数据压缩后的轻量化模型文件，可用于进行BIM模型信息的渲染和展示。
2.根据权利要求1所述的基于IFC的BIM模型轻量化方法，其特征在于，上述S1包括以下步骤：
加载并解析IFC文件，获取所有IFC模型描述文件P；
遍历每一个IFC文件段Pi，判断文件段Pi是否与几何实体相关，如果文件段Pi与几何实体不相关，则删除该文件段，得到剩余文件段Q；
遍历每一个文件段Q，判断文件段Qi是否为几何空间信息，如果文件段Qi为几何空间信息，则将该文件段存储到IFC模型文件中，得到模型文件M，将非几何空间信息文件段，存储为模型信息描述文件中，得到模型描述文件F。
3.根据权利要求1所述的基于IFC的BIM模型轻量化方法，其特征在于，上述S2包括以下步骤：
提取模型文件M，获取模型文件中的几何类型表达信息；
判断几何类型表达信息是否为边界表达(Brep)描述，将非Brep描述的几何类型表达信息转换为Brep描述；
将转换后的几何类型表达信息进行模型表面三角剖分，形成模型文件的几何模型重构。
4.根据权利要求1所述的基于IFC的BIM模型轻量化方法，其特征在于，上述S3包括以下步骤：
针对几何模型重构后的模型内容，选取任一三角面作为初始网格；
遍历所有三角面顶点坐标，置于索引序列中；
删除索引序列中所有重复顶点数据，得到包含唯一顶点数据的索引序列。
5.根据权利要求1所述的基于IFC的BIM模型轻量化方法，其特征在于，上述S4包括以下步骤：
从IFC模型文件中提取构件信息数据，并将其添加至模型构件集G中；
对模型构件集G中的每个构件Gi进行遍历，判断构件Gi是否为重复构件，若为不重复构件，则提取构件的几何表达信息作为构件所属类型的唯一几何表达、空间位置信息作为构件所属类型的基点坐标位置；若为重复构件，剔除自身几何数据变为为索引唯一几何表达，且计算基点坐标到自身坐标的转换矩阵；
生成存储构件位置转换矩阵数组的基本数据列表和几何信息数据的构件几何数据列表。
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