CN114444276B - 可溯源的机场虚拟映射现实方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可溯源的机场虚拟映射现实方法，利用建模软件构建包括建筑几何模型、机场配套设施模型和人员模型的模型库，建立虚拟机场空间，将机场配套设施和人员的位置及工作状态与虚拟机场空间中的机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态一一对应，在虚拟机场空间中显示机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态，同时按照时间点将机场配套设施模型和人员模型的位置数据及工作状态数据建立成事件数据库，利用虚拟现实技术解决了机场的实时状态记录和溯源追踪的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机场建模技术领域，尤其是涉及一种可溯源的机场虚拟映射现实方法。
背景技术
随着建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)技术的快速发展，BIM设计正处于工程设计的转型阶段，BIM技术正在与高性能计算、云平台、大数据等技术产生交叉和互动。目前，现有BIM设计一般是在本地电脑或本地工作站上进行设计建模，建模完成后，将设计模型导入到高性能计算集群中进行后续的计算渲染处理，渲染完成后，再将渲染模型导出到本地进行查看，现有技术可参见CN 110117994 B一种基于BIM技术的建筑砌体施工方法。
但是，单纯的BIM技术属于一种静态观察，在对于机场这种流动性较强的建筑群场景并不完全适用，现有技术参见CN 111143917 A机场建模方法、装置、存储介质及设备中记载的结构，该专利主要是提供一种建模方法，还是停留在静态思路上，对于机场的动态管理尤其是过往场景的溯源追踪上起不到作用。
发明内容
本发明提供了一种可溯源的机场虚拟映射现实方法，利用虚拟现实技术解决了机场的实时状态记录和溯源追踪的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种可溯源的机场虚拟映射现实方法，包括以下步骤：
S1、模型建立：利用建模软件构建包括建筑几何模型、机场配套设施模型和人员模型的模型库；
S2、模型轻量化：对3D模型细节进行简化并建立简化模型库；
S3、模型对齐现实：建立虚拟机场空间，将各建筑虚拟模型按照现实中的相对位置关系进行摆放，并将虚拟机场空间坐标系与现实位置对齐使各虚拟建筑与真实建筑一一对应；
S4、模型位置及状态接入：将机场配套设施和人员的位置及工作状态与虚拟机场空间中的机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态一一对应；
S5、模型实时显示及溯源显示：在虚拟机场空间中显示机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态，同时按照时间点将机场配套设施模型和人员模型的位置数据及工作状态数据建立成事件数据库，事件数据库用于溯源显示。
优选的方案中，S5包括事件数据库建立方法：
S511、根据区域、时间的重要程度定义事件切片的密度；
S512、将机场配套设施和人员的模型位置及状态由直观显示状态转化为可存储的数据态，以获取模型位置及状态数据；
S513、以模型主体的时间轴和建筑区域的时间轴为对象分别建立主体切片库和位置切片库，并进行数据存储。
优选的方案中，主体切片库包括当前时间切片的时间点、主体ID、主体当前空间坐标、主体当前工作状态数据和主体下一时间点的目的地位置坐标。
优选的方案中，位置切片库包括当前时间切片的时间点、建筑区域ID或位置数据、区域内主体数量信息、区域内各主体ID、区域内各主体当前位置坐标、各主体目的地坐标和区域内各主体状态信息。
优选的方案中，S5还包括三维溯源显示方法：
S521、调用事件数据库数据，获取主体位置坐标、所在区域位置坐标以及目的地位置坐标；
S522、根据主体位置坐标及所在区域位置坐标从简化模型库中调用对应的简化模型；
S523、主体及所在建筑区域三维展开；
S524、根据当前位置坐标和目的地位置坐标进行向量运算；
S525、根据向量运算结果确定主体模型朝向。
优选的方案中，S5包括二维溯源显示方法：
S531、调用事件数据库数据，获取主体位置坐标、所在区域位置坐标以及目的地位置坐标；
S532、根据当前位置坐标和目的地位置坐标进行向量运算；
S533、根据向量运算结果确定主体朝向；
S534、主体及区域二维化显示。
优选的方案中，S2包括简化模型库建立方法：
S21、制作表示不同工作状态的3D姿态模型；
S22、简化包括原模型在内的模型细节；
S23、对简化后的模型进行低精度渲染，并根据主体类型、工作状态或建筑区域类别进行颜色区分；
S24、保存模型数据。
优选的方案中，S511还包括事件切片密度定义方法：
S5111、分别划分各时间段、各区域位置和各关注对象的权重等级；
S5112、将权重等级与事件切片密度对应；
S5113、根据权重等级将各时间段、各区域位置和各关注对象的事件切片密度叠加，并以数据形式保存事件切片密度分布。
本发明的有益效果为：通过建模将机场建筑及设施和人员和虚拟机场空间一一对应，相比于现实场景更利于管理和调度；具有实时记录和显示功能，能够记录并直观的显示机场各位置车辆、工具、人员等的活动状态；具有追溯和溯源显示功能，能够选择时间点复盘机场状态并通过数据调用进行三维或二维的显示；事件切片密度分布合理，有效的利用有限的计算机存储空间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明的溯源显示流程示意图。
图3是本发明的模型建立示意图。
图4是本发明的事件数据库示意图。
图5是本发明的事件数据库建立示意图。
图6是本发明的事件切片密度分布示意图。
具体实施方式
如图1-6中，一种可溯源的机场虚拟映射现实方法，包括以下步骤：
S1、模型建立：利用建模软件构建包括建筑几何模型、机场配套设施模型和人员模型的模型库，通过BIM数字化施工按照建筑的建模真实建造现实中机场各建筑及相对位置，并可通过三维激光扫描仪对建筑几何形状进行定期核查并更新至模型库；
S2、模型轻量化：对3D模型细节进行简化并建立简化模型库，减少计算机算力要求，便于后续对模型的处理；
S3、模型对齐现实：建立虚拟机场空间，将各建筑虚拟模型按照现实中的相对位置关系进行摆放，并将虚拟机场空间坐标系与现实位置对齐使各虚拟建筑与真实建筑一一对应，同时将建筑区域的ID名称与虚拟机场空间中位置坐标绑定；
S4、模型位置及状态接入：通过机场所有监控拍照、5G信号定位及其他方式确定机场配套设施和人员等可运动的主体的位置及状态等信息,将机场配套设施和人员的位置及工作状态与虚拟机场空间中的机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态一一对应；
S5、模型实时显示及溯源显示：在虚拟机场空间中显示机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态，同时按照时间点将机场配套设施模型和人员模型的位置数据及工作状态数据建立成事件数据库，事件数据库用于溯源显示。
优选的方案中，S5包括事件数据库建立方法：
S511、根据建筑区域、每天中时间段的重要程度定义事件切片的密度，事件切片是指某时间点机场的定格状态，切片越密集，需要储存的信息量越大，切片的密度可智能调整，例如对于非重要时段、非重点区域每小时记录一次并制成事件切片，对于重点时段、重点区域提高事件切片的密度，采用每分钟记录一次，因此重点时段、重点区域的事件切片密度比非重要时段、非重点区域的事件切片密度高60倍，有利于优化数据存储量，减少无用信息的记录；
S512、将机场配套设施和人员的模型位置及状态由直观显示状态转化为可存储的数据态，以获取模型位置及状态数据，如位置以一组（X、Y、Z）坐标形式记录，人员休息以0表示，人员移动以1表示，因此在某地点待命状态某人员可表示为一组（（X、Y、Z），0），如此可将包含大量数据的3D模型简化为内存占用量极小的二维数组，提高存储效率，节约空间；
S513、以模型主体（主体指的是机场中某一个可移动的具体对象，如某安保人员、某工程车辆等）的时间轴和建筑区域的时间轴为对象分别建立主体切片库和位置切片库，并进行数据存储。
优选的方案中，主体切片库包括当前时间切片的时间点、主体ID、主体当前空间坐标、主体当前工作状态数据和主体下一时间点的目的地位置坐标，如多维数组（时间点A，人员B，（X1，Y1，Z1）,0，（X2，Y2，Z2））表示人员B在时间点A的定格状态为自身位置坐标为（X1，Y1，Z1），下一定格状态的位置坐标为（X2，Y2，Z2），如此不仅能记录现在时刻主体的位置及状态信息，还可预测主体下一时刻的到达位置，为机场调度规划做基础，避免出现路劲规划干涉问题。
优选的方案中，位置切片库包括当前时间切片的时间点、建筑区域ID或位置数据、区域内主体数量信息、区域内各主体ID、区域内各主体当前位置坐标、各主体目的地坐标和区域内各主体状态信息，如多维数组（时间点C，房间D，（2,3,1），（（（E，X3，Y3，Z3，0，0）,（F,X4，Y4，Z4,1，X9，Y9，Z9））,(（G,X5，Y5，Z5,0,0）,（H,X6，Y6，Z6,0,0）,（J,X7，Y7，Z7,1，X10，Y10，Z10））,（K,X8，Y8，Z8,1，X11，Y11，Z11）））表示房间D在时间点C定格时，房间内有2个安保人员、3个乘客和1个无人送餐车，其中位于（X3，Y3，Z3）的安保人员E、位于（X5，Y5，Z5）的乘客G、位于（X6，Y6，Z6）的乘客H处于休息或待命状态，位于（X4，Y4，Z4）的安保人员F将要去往（X9，Y9，Z9），位于（X7，Y7，Z7）的乘客J将要去往（X10，Y10，Z10），位于（X8，Y8，Z8）的无人送餐车K将要去往（X11，Y11，Z11）。
主体切片库主要以主体为对象记录，观察较为主观，位置切片库则便于以宏观角度观察全局状态，有利于机场调度。
优选的方案中，S5还包括三维溯源显示方法：
S521、调用事件数据库数据，获取主体位置坐标、所在区域位置坐标以及目的地位置坐标；
S522、根据主体位置坐标及所在区域位置坐标从简化模型库中调用对应的简化模型；
S523、主体及所在建筑区域三维展开；
S524、根据当前位置坐标和目的地位置坐标进行向量运算；
S525、根据向量运算结果确定主体模型朝向。
当选择某一主体时，根据主体坐标确认主体所在的建筑区域，主体、所在区域以及所在区域包含的其它主体均以三维形式显示，后台其它位置则处于数据状态，以节约减小计算机算力。
优选的方案中，S5包括二维溯源显示方法：
S531、调用事件数据库数据，获取主体位置坐标、所在区域位置坐标以及目的地位置坐标；
S532、根据当前位置坐标和目的地位置坐标进行向量运算；
S533、根据向量运算结果确定主体朝向；
S534、主体、主体所在区域、区域包含的其它主体均二维化显示。
操作人员可根据自身工作需要选择三维或二维显示。
优选的方案中，S2包括简化模型库建立方法：
S21、制作表示不同工作状态的3D姿态模型；
S22、简化包括原模型在内的模型细节；
S23、对简化后的模型进行低精度渲染，并根据主体类型、工作状态或建筑区域类别进行颜色区分；
S24、保存模型数据。
舍弃不必要的细节，节约存储空间的同时利用姿态和颜色对同种模型进行直观快速区分，可直观快速获得所需要的信息。
优选的方案中，S511还包括事件切片密度定义方法：
S5111、分别划分各时间段、各区域位置和各关注对象的权重等级，例如，普通时段、普通区域位置和普通对象的的权重等级均定义初始权重，即为1，重点时段、重点区域和重点对象的权重等级定义为2；
S5112、将权重等级与事件切片密度对应，例如权重为1时对应的事件切片密度为每小时取一个时间点，权重为2时对应的事件切片密度为每小时取两个时间点；
S5113、根据权重等级将各时间段、各区域位置和各关注对象的事件切片密度叠加，例如普通时段的普通区域内存在普通对象时，事件切片密度为每小时取一个时间点；重点时段的普通区域内存在普通对象时，事件切片密度为每小时取两个时间点；重点时段的重点区域内存在普通对象时，事件切片密度为每小时取四个时间点；重点时段的重点区域内存在重点对象时，事件切片密度为每小时取八个时间点，即每七到八分钟左右取一个时间点做记录；最后以数据形式保存事件切片密度分布，例如用一维或多维数组保存时段、区域、对象、权重等级、事件切片密度等信息，并按照该密度规则建立切片数据库。
对于事件而言，处于重点区域内的重点对象在重点时间段内的受关注程度最高，调度指派的可能性最高，溯源显示的意义最大，因此权重等级最高，需要的事件切片最密集，采用该密度定义规则可以智能定义事件切片分布，减少普通区域内的普通对象在普通时间段的无效信息的保存，提高计算机存储空间的利用率。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可溯源的机场虚拟映射现实方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、模型建立：利用建模软件构建包括建筑几何模型、机场配套设施模型和人员模型的模型库；
S2、模型轻量化：对3D模型细节进行简化并建立简化模型库；
S3、模型对齐现实：建立虚拟机场空间，将各建筑虚拟模型按照现实中的相对位置关系进行摆放，并将虚拟机场空间坐标系与现实位置对齐使各虚拟建筑与真实建筑一一对应；
S4、模型位置及状态接入：将机场配套设施和人员的位置及工作状态与虚拟机场空间中的机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态一一对应；
S5、模型实时显示及溯源显示：在虚拟机场空间中显示机场配套设施模型和人员模型的位置及工作状态，同时按照时间点将机场配套设施模型和人员模型的位置数据及工作状态数据建立成事件数据库，事件数据库用于溯源显示；
S511、根据区域、时间和关注对象的重要程度定义事件切片的密度；
S5111、分别划分各时间段、各区域位置和各关注对象的权重等级；
S5112、将权重等级与事件切片密度对应；
S5113、根据权重等级将各时间段、各区域位置和各关注对象的事件切片密度叠加，并以数据形式保存事件切片密度分布；
S512、将机场配套设施和人员的模型位置及状态由直观显示状态转化为可存储的数据态，以获取模型位置及状态数据；
S513、以模型主体的时间轴和建筑区域的时间轴为对象分别建立主体切片库和位置切片库，并进行数据存储。
2.根据权利要求1所述可溯源的机场虚拟映射现实方法，其特征是：主体切片库包括当前时间切片的时间点、主体ID、主体当前空间坐标、主体当前工作状态数据和主体下一时间点的目的地位置坐标。
3.根据权利要求1所述可溯源的机场虚拟映射现实方法，其特征是：位置切片库包括当前时间切片的时间点、建筑区域ID或位置数据、区域内主体数量信息、区域内各主体ID、区域内各主体当前位置坐标、各主体目的地坐标和区域内各主体状态信息。
4.根据权利要求1所述可溯源的机场虚拟映射现实方法，其特征是：S5还包括三维溯源显示方法：
S521、调用事件数据库数据，获取主体位置坐标、所在区域位置坐标以及目的地位置坐标；
S522、根据主体位置坐标及所在区域位置坐标从简化模型库中调用对应的简化模型；
S523、主体及所在建筑区域三维展开；
S524、根据当前位置坐标和目的地位置坐标进行向量运算；
S525、根据向量运算结果确定主体模型朝向。
5.根据权利要求1所述可溯源的机场虚拟映射现实方法，其特征是：S5包括二维溯源显示方法：
S531、调用事件数据库数据，获取主体位置坐标、所在区域位置坐标以及目的地位置坐标；
S532、根据当前位置坐标和目的地位置坐标进行向量运算；
S533、根据向量运算结果确定主体朝向；
S534、主体及区域二维化显示。
6.根据权利要求1所述可溯源的机场虚拟映射现实方法，其特征是：S2包括简化模型库建立方法：
S21、制作表示不同工作状态的3D姿态模型；
S22、简化包括原模型在内的模型细节；
S23、对简化后的模型进行低精度渲染，并根据主体类型、工作状态或建筑区域类别进行颜色区分；
S24、保存模型数据。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114444276A (zh) | 2022-05-06 |
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