CN114756555A - 一种多源异构三维模型数据处理方法及系统 - Google Patents

一种多源异构三维模型数据处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多源异构三维模型数据处理方法及系统，其包括：解析模块，对输入的模型文件进行解析，读取节点、几何、纹理和属性数据，并分别赋予Id值，读取模型文件中的计算结果数据；汇聚整合模块，对解析后的模型数据进行汇聚整合，并通过Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联，计算结果数据写入各自节点数据中；数据库构建模块，构建数据库，对处理后的模型数据进行存储。采用本发明，可以将不同类型的多源异构三维模型数据进行解析和汇聚整合处理，并将处理后的数据使用相同的数据库存储架构进行存储，提供了只用一个工程数字化软件平台就可以对原始的多源异构三维模型数据进行集中加载、展示与交互的解决方案。

Description

一种多源异构三维模型数据处理方法及系统
技术领域
本发明涉及三维模型数据处理相关技术领域，具体涉及对多源异构的基础模型数据、工程模型数据和计算模型数据等分别进行解析、汇聚整合，并存储为统一的自定义数据库格式文件。
背景技术
工程数字化过程中涉及了不同平台、不同专业、不同维度模型数据的集成与交互，包括基础地理信息模型数据、市场上主流的BIM建模软件生产的原生模型数据、不同专业的三维模型数据以及计算模型数据等。同时，在工程项目应用中还涉及项目信息、工程信息等基础公共数据。
多源异构，指多个数据来源，不同的数据存储架构。为兼容市场上主流的BIM建模软件，整合不同来源、不同专业、不同成果阶段三维模型数据，以满足项目级、城市级工程数字化应用的不同需求，需要探索多源异构三维模型数据整合与统一的技术方案。支持IFC、STEP、GIM等标准格式模型的解析与读取，测绘、地质、结构、电气等专业模型的集成，以及岩土结构、钢结构、混凝土结构等计算模型的集成与展示。但是，由于涉及了多种格式、多个专业和多个类型，技术分散，整合难度大，目前无法通过一个工程数字化平台或方法加载并展示上述各种格式的三维模型数据。
发明内容
为克服现有技术的上述问题，针对多源异构三维模型数据类型复杂、数据量大、数据关联多等特点，本发明提出了一种多源异构三维模型数据处理方法及系统，通过对不同文件格式的三维模型数据分别进行解析和汇聚整合，并且建立了专门的数据库对处理后的模型数据进行存储，将上述多源异构三维模型数据存储为统一格式的工程文件。数据在后续的应用过程中只需要读取整合后的文件格式即可实现上述多源异构三维模型数据的集中加载与展示。
为此，本发明第一目的是提供一种多源异构三维模型数据处理方法，其包括如下步骤：
S1、输入多源异构三维模型文件；
S2、对输入的模型文件进行解析，包括如下步骤：
1）读取每个模型文件的节点数据和几何数据，分别赋予Id值；
2）对含有纹理数据的模型文件，读取纹理数据，赋予Id值；对含有属性数据的模型文件，读取属性数据，赋予Id值；
3）对含有数值计算结果文件的模型文件，读取计算结果数据；
S3、对解析后的模型数据进行汇聚整合，包括如下步骤：
1）将S2步骤所读取的数据中的坐标和尺寸数据，转换为统一三维坐标系下且统一度量单位的数据；
2）根据模型文件中的节点父子关系，给节点数据添加名为父节点Id值的数据；
3）通过写入Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联；
4）将计算结果数据写入各自的节点数据中；
S4、构建数据库，包括节点信息表、几何信息表、属性信息表和纹理信息表，并分别将汇聚整合后的节点数据、几何数据、属性数据和纹理数据写入对应的信息表；还包括工程文件配置信息表，用于存储坐标系统和模型文件基本信息。
优选的，对只有几何参数的数据进行三维建模得到三维几何模型。
优选的，对关联后的模型数据做轻量化处理。
优选的，所述通过写入Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联包括如下方法：在节点数据中写入几何模型Id值的数据字段，在属性数据中写入节点Id值和几何模型Id值数据字段，在几何数据的三维几何模型中写入该几何模型应用的纹理数据Id。
优选的，所述数据库的节点信息表中配置节点Id字段作为节点数据唯一标识符，并配置父节点Id值字段，用于实现表中节点数据之间父子关系的保存。
优选的，在将计算结果数据写入各自的节点数据中前，先将计算结果数据进行可视化转换，再将转换后的计算结果数据存到对应的节点数据里。
本发明第二目的在于提供一种多源异构三维模型数据处理系统，其包括：
1）模型文件输入模块，用于输入三维模型文件；
2）模型文件解析模块，用于对输入的模型文件进行解析，包括以下子模块：
节点数据读取子模块，用于读取每个模型文件的节点数据并为其赋予Id值；
几何数据读取子模块，用于读取每个模型文件的几何数据并为其赋予Id值；
纹理数据读取子模块，用于从含有纹理数据的模型文件中读取纹理数据并为其赋予Id值；
属性数据读取子模块，用于从含有属性数据的模型文件中读取属性数据并为其赋予Id值；
计算结果读取子模块，用于从含有数值计算结果文件的模型文件中读取计算结果数据；
3）模型数据汇聚整合模块，用于对解析后的模型数据进行汇聚整合，包括：
空间配准子模块，用于将从模型文件中所读取的数据中的坐标和尺寸数据转换为统一三维坐标系下且统一度量单位的数据；
节点关系组织子模块，用于根据模型文件中的节点父子关系，给节点数据添加名为父节点Id值的数据；
数据关联子模块，用于通过写入Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联；
计算结果数据处理子模块，用于将计算结果数据写入各自的节点数据中；
4）模型数据存储模块，用于构建数据库，存储模型数据；所述数据库包括节点信息表、几何信息表、属性信息表和纹理信息表，用于分别将汇聚整合后的节点数据、几何数据、属性数据和纹理数据写入对应的信息表；还包括工程文件配置信息表，用于存储坐标系统和模型文件基本信息。
优选的，还包括几何造型子模块，用于将只有几何参数的数据进行三维建模得到三维几何模型。
优选的，还包括轻量化子模块，用于对模型数据进行轻量化处理。
优选的，还包括计算结果可视化子模块，用于在将计算结果数据写入各自的节点数据中前，将计算结果数据进行可视化转化，如将计算结果数据转化成颜色值。
本发明的有益效果是：
提供了一种多源异构三维模型数据处理方法，通过对不同来源、不同数据存储架构的三维模型数据进行解析和汇聚整合，并通过设计数据库数据表结构与字段进行存储，最终输出为统一格式的工程文件，实现了多源异构三维模型数据的集成与统一。对整合后的数据库文件格式进行读取与应用，即可实现在一个通用的工程数字软件平台中对上述多源异构三维模型数据进行加载、展示与交互。
同时，本发明在解析过程中读取模型文件的关键数据，在汇聚整合过程中统一参考，关联汇总读取到的数据以及对数据进行轻量化处理，在存储过程中使用相同的数据库存储架构对所有模型数据进行存储，提升了处理后的多源异构模型数据读取、保存、集成、验证和3D显示的效率，为项目级、城市级工程数字化应用奠定数据支撑。
附图说明
图1为本发明实施例多源异构三维模型数据处理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例多源异构三维模型来源与类别示意图；
图3为本发明实施例模型文件解析流程示意图；
图4为本发明实施例解析得到的模型数据汇聚整合流程示意图；
图5a为本发明实施例数据库工程文件配置信息表结构字段设计示意图；
图5b为本发明实施例数据库节点信息表结构字段设计示意图；
图5c为本发明实施例数据库几何信息表结构字段设计示意图；
图5d为本发明实施例数据库属性信息表结构字段设计示意图；
图5e为本发明实施例数据库纹理信息表结构字段设计示意图；
图6为本发明实施例数据库存储模型节点之间及各个数据表之间的关联方式示意图；
图7为本发明实施例多源异构三维模型数据处理系统的框架示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图和具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
一种多源异构三维模型数据处理方法实施例，图1所示为该实施例的基本处理流程，实施步骤详述如下：
步骤S1：输入多源异构三维模型文件。
本发明中处理的三维模型数据涵盖了工程数字化过程中，来源于不同BIM软件，不同专业以及不同维度的三维模型数据。参见图2，所述步骤S1中输入的多源异构三维模型文件可分为三大类：
（1）基础模型
基础模型是反映现实世界地上地下真实地形地貌的现状模型，包括了三维地形模型、三维点云模型、三维实景模型和三维数字场景。
三维地形模型即数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），是一种对空间起伏变化的连续表示方法，较为常用的有不规则三角网TIN和格网DEM两种，常见格式有.tiff和.geotiff。三维点云模型是带有三维特征信息的高密度点云集合，支持.ply、.las、.xyz等点云数据格式。三维实景模型是倾斜摄影测量的主要成果，即通过带纹理信息的不规则三角网进行表达，一般采用细节层次（Level of Detail，LOD）技术，以提高加载和渲染效率。不同实景建模软件支持多种数据格式，一般有OSGB、OBJ、3D Tiles等通用数据格式。三维数字场景即由数字高程模型DEM和数字正射影像图Digital Orthophoto Map，DOM）进行叠加形成的具有逼真纹理的三维数字场景。
（2）工程模型
工程模型一般由三维建模平台创建，包括土建、机电等专业模型，主要有IFC、STEP、GIM等标准格式的三维模型数据，这类标准格式文件都有规范化的数据交互标准，有专门的格式规定和模型数据存储规范。比如，IFC格式可参见《工业基础类平台规范 GB/T25507-2010》，GIM格式可参见国家电网制定的《输变电工程三维设计模型交互规范》等相关标准。此外，还有RVT、DGN等专用格式的三维模型数据，分别是由Autodesk Revit系列BIM软件和奔特力（Bentley）工程软件系统有限公司的MicroStation系列BIM产品创建的文件格式。这些BIM软件厂商提供了专用的软件开发工具包（Software Development Kit，SDK）和应用程序编程接口（Application Programming Interface，API），可用于BIM软件的二次开发以及专用格式模型文件的数据访问和提取。
（3）计算模型
计算模型主要包括岩土结构计算模型数据、钢结构计算模型数据以及混凝土结构计算模型数据。计算模型数据由模型数据文件和计算结果文件两部分组成，模型数据文件一般包含了模型的空间位置信息和节点的几何属性信息，计算结果文件存储了计算结果类型和计算结果数据，如应力应变，受力情况，荷载工况等。
需要说明的是，本实施例中的节点、属性、纹理、计算结果数据等名称，也可以用其他名称来表示，比如，纹理可以用材质表示。
步骤S2：对输入的多源异构三维模型文件进行解析，读取模型文件中的关键数据字段，并为关键数据字段赋予Id值用于建立数据索引。对输入的模型文件进行解析，包括以下步骤：
1）读取每个模型文件的节点数据，赋予Id值；
2）读取每个模型文件的几何数据，赋予Id值；
3）对含有纹理信息数据的模型文件，读取纹理信息数据，赋予Id值；
4）对含有属性数据的模型文件，读取属性数据，赋予Id值；
5）对含有计算结果文件的模型文件，读取计算结果数据。
需要说明的是，以上3）-5）步骤不是必须的，只有对含3）-5）中数据的模型文件，才需要操作对应步骤。
如图3所示，是对输入的模型文件进行解析的具体流程。
基础模型数据文件的关键数据字段通常包括节点数据、几何数据和纹理数据信息等。工程模型数据文件的关键数据字段通常包括节点数据、几何数据、纹理数据、属性数据信息等。计算模型数据文件的关键数据字段通常包括节点数据、几何数据和计算结果数据信息等。
本实施例中，以下是对输入的模型文件进行解析的详细步骤：
S21、首先，读取模型文件的节点数据，给模型文件每个节点赋予独立的Id值，即每个模型节点赋予的Id值为不同的值，用于节点数据的索引。
S22、然后，读取模型文件的几何数据，并为几何数据添加独立的Id值，用于几何数据的索引。
对于基础模型数据文件，所述读取模型的几何数据包括点、线、面等几何模型数据，顶点坐标，中心点数据，LOD的范围等几何参数。
对于工程模型数据文件，读取模型的几何参数，包括模型几何尺寸，各个顶点的X，Y，Z坐标值，参考坐标系和默认长度单位等参数。
对于计算模型数据文件，直接读取模型数据文件中参数化的几何信息，比如模型空间位置属性，几何拓扑结构与几何尺寸参数，以及网格节点数据、单元拓扑数据、单元类型数据等。
对于工程模型数据等文件，如GIM文件，由大量文本文件压缩而成，需要在解析之前利用如7z解压缩程序对压缩文件进行解压缩。而计算模型数据文件通常为文本文件或数据库文件，解析过程中可以直接读取文件中存储的数据。
上述读取的几何数据中，对只有几何参数而没有几何模型数据的需要通过三维建模得到三维几何模型。本实施例中，三维建模可以采用OCC（Open CASCADE）造型引擎，也可以采用ACIS或者Parasolid三维几何造型引擎。
S23、对于模型文件中含有纹理数据和/或属性数据的，读取模型文件中的纹理数据和/或属性数据，分别为纹理数据和/或属性数据添加独立的Id值，用于纹理数据和/或属性数据的索引。
S24、对于模型文件中含有计算结果数据的，读取模型文件中的计算结果数据。与其他模型文件不同，计算模型数据文件由包含了节点、几何等数据的模型数据文件和计算结果文件两部分组成，对含有计算结果数据的处理，是直接读取计算结果数据。
步骤S3：对解析后的模型数据进行汇聚整合，包括如下步骤：
1）将S2步骤所读取的数据中的坐标，转换为统一三维坐标系下；
2）根据模型文件中的节点父子关系，给节点数据添加名为父节点Id数据；
3）通过Id值将几何数据、纹理信息数据和属性数据与节点数据进行关联；
4）将计算结果数据写入各自的节点数据中；
如图4所示，是对解析后的模型数据进行汇聚整合的具体流程。
S31、首先，进行空间配准，将S2步骤中所读取的数据中的坐标和尺寸参数，转换为统一三维坐标系下，统一度量单位的数据。以相同的三维坐标系统为参考，默认度量单位为米，通过矩阵数学运算对读取的数据中的坐标和尺寸参数进行三维空间坐标转换、单位变换，得到统一的空间坐标系，统一度量单位下的模型顶点坐标和几何尺寸等参数。该步骤中对参考三维坐标系和默认度量单位的选取不唯一，只需要保证对所有数据的处理使用相同的参考即可。
S32、根据原始模型文件中的节点父子关系，给节点数据添加名为父节点Id的数据，对应当前节点所属的父节点Id值。处理后的模型节点只需要通过Id值的索引就可以重建原始的父子节点组织关系。
S33、通过Id值将几何数据、纹理信息数据和属性数据与节点数据进行关联。
以节点为单位关联原文件中属于该节点的几何、属性和纹理数据。给节点数据中添加几何模型Id值的数据字段，对应该节点下的几何数据Id值。属性数据中添加节点Id值和几何模型Id值数据字段，对应该属性数据所属的模型节点的Id和相关几何数据的Id。几何数据的三维几何模型中添加该几何模型应用的纹理数据相关信息，包括纹理Id值和纹理名称等。通过添加的Id值进行索引可以重建节点数据、几何数据、属性数据和纹理数据之间的对应关系，保证了每一个模型节点数据不会丢失原始的几何、属性和纹理信息。
需要说明的是，以上S33步骤，如果解析后的模型数据中没有纹理信息数据和/或属性数据，就不需要将纹理信息数据和/或属性数据与节点数据进行关联。
S34、对于解析后的模型数据中含有计算结果数据的，将计算结果数据写入各自的节点数据中。
计算结果数据，包括：例如，岩土结构计算模型中的标量、矢量、张量场，应力应变和位移等数据；钢结构计算模型中每个构件在负载条件下的计算信息，包括应力、MaxUC值、扭矩等数据；混凝土结构计算模型中各个构件的配筋信息，包括各个构件的上部纵筋对应的各截面设计内力、下部纵筋对应的各截面设计内力、箍筋对应的各截面设计内力，均为二进制并包含X向弯矩Mx、Y向弯矩My、X向剪力Vx、Y向剪力Vy、轴力N、扭矩T等六项信息。
在使用计算模型的时候，如果有可视化的要求，可以将读取到的每个节点的计算结果数据值转换成颜色值，并将其写入各自的节点数据中，这样就可以直观地用颜色来展示计算结果。以岩土结构计算模型数据为例，即将各个顶点的应力应变和位移值转换为颜色值写入到各个节点数据中。经过这一步骤得到融合了三维模型数据与计算结果数据的计算模型数据。
需要说明的是，计算结果数据值转换成颜色值不是必须步骤，也可以用数据列表或其他替代方法满足可视化应用需求，直接将替代方法处理后的计算结果数据写入各自的节点数据。所述将计算结果数据值转换成颜色值的方法属于现有技术，主要内容为通过颜色色谱来表现不同的计算值，根据色谱颜色与计算值的一一对应关系给不同的计算数值赋予对应的颜色值。郭韬等人发表在《长江大学学报（自然科学版）》2010年9月底7卷底3期的《基于Qt和OpenGL的Surfer数据可视化研究》一文中提到了颜色选取和取色标的方法。还可以用插值算法判断取何种颜色使显示效果更佳。
S35、数据轻量化处理。
本实施例中，还可以根据需要对通过Id值进行节点数据、几何数据、纹理数据和属性数据关联后的模型数据进行轻量化处理，以优化数据的组织结构，并且提升数据应用过程中3D绘制与渲染的效率。所述轻量化的方法可以是：根据原有的顶点组织关系将几何数据中的三维几何模型离散化为一系列的三角面片，即将相邻的几何顶点按一定顺序重新组织形成三角面片，而不是所有的顶点可以随意组合成三角面片，然后使用多细节层次（LOD）技术对模型节点进行重新组织，生成LOD模型。所述顶点组织关系是指几何模型的顶点关系。
对于节点数量特别多，数据量特别庞大的模型数据，如基础模型，需要进行进一步处理。由于数据量大，这类模型在三维绘制渲染过程中，会占用大量的硬件资源，严重影响三维渲染展示的效率。本实施例中，在对这类数据量特别庞大的模型数据做汇聚整合时，轻量化处理可以采用其他方法，如，可以采用八叉树（Octree）和分页细节层次节点（PagedLod），对模型数据进行重新组织，在保留原有节点组织关系情况下，实现各个节点模型数据的动态调度，在渲染应用过程中可以实现根据需求动态地实时加载需要的模型数据和卸载无用的数据，提高渲染的效率。此外，通过倾斜摄影测量得到的数据，如三维实景模型数据，还可以通过金字塔级别优化、数据根节点合并、纹理压缩、纹理拆分、三角网简化等轻量化技术提高加载的效率。
上述轻量化处理方法为现有技术，在此不做赘述。
步骤S4：构建数据库，将汇聚整合后的三维模型数据存储成统一数据库格式的工程文件。本发明实施例中上述经过处理的三维模型数据将以数据库文件的形式进行存储。为了存储模型文件基本配置信息，保留节点组织关系，同时关联几何、属性、纹理等模型数据，由此设计了专用的工程文件数据库格式。
该工程文件数据库格式包括了工程文件配置信息表（Config）、节点信息表（Node）、几何信息表（Entity）、属性信息表（Property）和纹理信息表（Texture）五个数据表。所述数据库节点信息表、几何信息表、属性信息表和纹理信息表中的数据通过Id值进行关联，包括：在节点信息表中配置几何模型Id字段（EntityId），在属性信息表中配置节点Id字段（NodeID）和几何模型Id字段（EntityId），在几何信息表的几何模型数据字段（Data）中存储三维几何模型数据并写入应用的纹理数据Id值。通过主键字段Id与这些特殊字段NodeId，EntityId在数据库中形成数据索引，实现数据匹配。
下面将结合图5a、图5b、图5c、图5d、图5e对该数据库各个数据表字段内容作进一步举例说明。
1、工程文件配置信息表，表名Config，表内包含四个数据字段：
1）工程文件Id字段
字段名称：Id；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：工程文件Id，为主键字段，作为数据库工程文件的唯一标识符。
2）工程文件名称字段
字段名称：Name；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数40；字段描述：工程文件名称。
3）工程文件数据字段
字段名称：Data；数据类型：Blob；字段约束：允许为空；字段描述：工程文件数据。
该字段为二进制大型对象（Binary Large Object），可以作为存储.json后缀等其他格式二进制文件的容器，用于存储包括坐标系统信息、工程概要信息、应用模块配置信息、原始文件基本信息等在内的工程文件数据。
4）数据修改时间字段
字段名称：Modified；数据类型：Date；字段约束：不允许为空；字段描述：修改时间。数据修改时间字段是用于记录工程文件配置信息表修改的时间信息。
2、节点信息表，表名Node，表内包含十三个数据字段：
1）节点Id字段
字段名称：Id；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：节点Id，为主键字段，作为每个节点数据的唯一标识符。
2）几何模型Id字段
字段名称：EntityId；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：几何模型Id，用于关联属于该节点的几何数据。
3）节点类型字段
字段名称：Type；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：节点类型。
节点类型包括根节点、组节点、叶节点和用户自定义节点。根节点、组节点和叶节点类型用于描述该节点数据在节点树状结构中的位置，自定义节点类型指用户在使用过程中自己往数据库中额外写入的节点数据。
4）节点子类型字段
字段名称：SubType；数据类型：integer；字段约束：允许为空；字段描述：节点子类型。节点子类型用于根据需要对节点类型进行补充说明。
5）节点名称字段
字段名称：Name；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数100；字段描述：节点名称。
6）节点Ifc类型字段
字段名称：IfcType；数据类型：nvarchar；字段约束：允许为空，占用字节数50；字段描述：节点Ifc类型。
7）父节点Id字段
字段名称：ParentId；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：父节点Id。父节点Id用于保存并重建节点之间的树状组织关系。
8）节点包围球中心X坐标字段
字段名称：X；数据类型：float；字段约束：不允许为空；字段描述：包围球中心X坐标。
9）节点包围球中心Y坐标字段
字段名称：Y；数据类型：float；字段约束：不允许为空；字段描述：包围球中心Y坐标。
10）节点包围球中心Z坐标字段
字段名称：Z；数据类型：float；字段约束：不允许为空；字段描述：包围球中心Z坐标。
11）节点包围球半径字段
字段名称：R；数据类型：float；字段约束：不允许为空；字段描述：包围球半径。
12）计算结果数据字段
字段名称：Data；数据类型：Blob；字段约束：允许为空；字段描述：计算结果数据。该字段用于存储写入节点数据的计算结果数据，如果步骤S34中进行了将计算结果数据转换成颜色值的操作，则该字段存储对应的颜色值。
13）数据修改时间字段
字段名称：Modified；数据类型：Date；字段约束：不允许为空；字段描述：修改时间。数据修改时间字段是用于记录节点信息表修改的时间信息。
3、几何信息表，表名Entity，表内包含七个数据字段：
1）几何模型Id字段
字段名称：Id；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：几何模型Id，为主键字段，作为每一个几何数据的唯一标识符。
2）几何模型类型字段
字段名称：Type；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：几何模型类型。
3）几何模型名称字段
字段名称：Name；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数200；字段描述：几何模型名称。
4）几何模型后缀名字段
字段名称：Ext；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数10；字段描述：后缀名。
该数据表支持以.osgb后缀名或.gltf后缀名的几何模型格式进行存储。
5）几何模型数据字段
字段名称：Data；数据类型：Blob；字段约束：不允许为空；字段描述：几何模型数据。
该字段为二进制大型对象（Binary Large Object），可以作为存储其他格式二进制文件的容器，用于存储三维几何模型文件，如.osgb后缀名或.gltf后缀名格式的几何模型文件，几何模型轮廓信息，以及几何模型应用的纹理信息，如应用的纹理数据Id，纹理文件名，纹理数据哈希值等。
6）几何模型数据大小字段
字段名称：Size；数据类型：int64；字段约束：不允许为空；字段描述：数据大小。
7）数据修改时间字段
字段名称：Modified；数据类型：Date；字段约束：不允许为空；字段描述：修改时间。数据修改时间字段是用于记录几何信息表修改的时间信息。
4、属性信息表，表名Property，表内包含十个数据字段：
1）属性Id字段
字段名称：Id；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：属性Id。为主键字段，作为每一个属性数据的唯一标识符。
2）属性类型字段
字段名称：Type；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：属性类型。属性类型字段可用于属性数据分组。比如，在三维软件里应用的时候可以按长度、体积、重量等类型给属性分组。
3）几何模型Id字段
字段名称：EntityId；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：几何模型Id，用于关联属性数据对应的几何数据。
4）节点Id字段
字段名称：NodeId；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：节点Id，用于关联属性数据对应的节点数据。
5）属性名称字段
字段名称：Name；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数100；字段描述：属性名称。
6）属性值字段
字段名称：Value；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数200；字段描述：属性值。
7）属性单位字段
字段名称：Unit；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数20；字段描述：属性单位。
8）属性单位类型字段
字段名称：UnitType；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：属性单位类型。
9）属性值类型字段
字段名称：ValueType；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：属性值类型。
10）数据修改时间字段
字段名称：Modified；数据类型：Date；字段约束：不允许为空；字段描述：修改时间。数据修改时间字段是用于记录属性信息表修改的时间信息。
5、纹理信息表，表名Texture，表内包含七个数据字段：
1）纹理Id字段
字段名称：Id；数据类型：integer；字段约束：不允许为空；字段描述：纹理Id，为主键字段，作为每一个纹理数据的唯一标识符。
2）纹理名称字段
字段名称：Name；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数200；字段描述：纹理名称。
3）纹理文件后缀名字段
字段名称：Ext；数据类型：nvarchar；字段约束：不允许为空，占用字节数10；字段描述：后缀名。
4）纹理数据字段
字段名称：Data；数据类型：Blob；字段约束：不允许为空；字段描述：纹理数据。该字段为二进制大型对象（Binary Large Object），可以作为存储其他格式二进制文件的容器，存储了详细的纹理信息。
5）纹理哈希值字段
字段名称：Hash；数据类型：char；字段约束：不允许为空；字段描述：纹理哈希值。
对每一个不同的纹理赋予独一无二的哈希值，则在多个对象上使用的相同纹理数据在数据库中只需要保存一份，实现了存储纹理数据的精简与轻量化。纹理应用时通过哈希值进行匹配即可实现同一纹理在多个对象上的纹理复用。
6）纹理数据大小字段
字段名称：Size；数据类型：int64；字段约束：不允许为空；字段描述：数据大小。
7）数据修改时间字段
字段名称：Modified；数据类型：Date；字段约束：不允许为空；字段描述：修改时间。数据修改时间字段是用于记录纹理信息表修改的时间信息。
除Config数据表存储工程文件配置信息数据外，Node、Entity、Property、Texture四个数据表分别存储了详细的三维模型节点、几何、属性和纹理数据。同一个数据表中的每一条数据都具有其独一无二的Id值，完全相同的数据只需要存储一份。Node、Entity、Property、Texture四个数据表通过主键字段Id与特殊字段NodeId、EntityId形成数据索引，进行相互匹配。
Node表中的节点数据通过Id的匹配保留了原始模型文件各个父子节点之间的组织结构与拓扑关系。同时，Node表中每个节点与它对应的Entity表中几何模型数据，Property表中属性数据和Texture表中纹理数据也通过表中数据的Id字段进行匹配挂接。
以图6为例，节点A、节点B、节点C、节点D是Node表中存储的四条节点数据。这四个节点的Id字段数据分别为01、02、03、04。其中节点B、C、D这三条数据存储的ParentId字段都是01，即这三个节点的父节点Id字段数据与对应节点A的Id字段数据完全相同，成立匹配关系，说明节点B、节点C、节点D的父节点就是节点A，那么这四个节点的父子关系可以表示为图6中的树状结构。
在Node数据表中所有节点数据都是通过上述子节点的ParentId字段数据与父节点Id字段数据的完全匹配关系来确定各个节点间的父子关系，通过匹配数据表中的ParentId字段和Id字段数据可以将Node表中的全部节点构建成图6中示意的节点树状结构拓扑关系。
同时，单个节点的节点数据、几何模型数据、属性数据和纹理贴图数据通过关键字段Id、NodeId、EntityId进行匹配。以图6中节点D为例：
节点D在Node数据表中Id字段存储数据为04，则在Property数据表中NodeId字段存储数据为04的属性数据条目与节点D相匹配，这些属性数据条目存储的就是节点D所携带的属性信息。
节点D在Node数据表中的EntityId字段存储数据为11，则在Entity数据表中Id字段存储数据为11的几何模型数据条目与节点D相匹配，这些几何模型数据条目存储的就是节点D包含的三维几何模型信息。此外，在Property数据表中NodeId存储数据为04的属性数据条目与节点D匹配，其中的EntityId字段存储的数据与节点D的EntityId存储数据相同，都与Entity数据表中Id字段存储数据为11的几何模型数据条目匹配。
Texture数据表存储的纹理信息通过关键字段Id与应用该纹理的三维几何模型进行直接匹配，从而间接与Node数据表中的节点信息相匹配。Entity数据表中的几何数据条目通过Data数据字段存储详细的三维几何模型信息，其中模型几何数据geometry部分存储了这个几何模型应用的纹理数据Id数据，值为01，则Entity数据表中的这个几何模型数据条目与Texture数据表中Id字段存储数据为01的纹理数据条目匹配。这个几何模型数据条目又通过Id字段与节点D的EntityId字段相互匹配，因此上述的纹理数据条目也间接与节点D匹配。
由于Node、Entity、Property、Texture数据表中数据的Id字段具有唯一性，上述数据的匹配关系也是唯一确定的。通过这种Id字段的匹配方式，本实施例的数据库格式实现在Node、Entity、Property、Texture四个数据表中分别存储节点、几何模型、属性和纹理信息，并保证了可以以节点为单位重建树状结构关系，同时为每个节点关联相匹配的几何模型信息、属性信息和纹理信息。
实施例2
如图7所示，为一种多源异构三维模型数据处理系统实施例，包括：
1）模型文件输入模块，用于输入三维模型文件；
2）模型文件解析模块，用于对输入的模型文件进行解析，包括以下子模块：
节点数据读取子模块，用于读取每个模型文件的节点数据并为其赋予Id值；
几何数据读取子模块，用于读取每个模型文件的几何数据并为其赋予Id值；
纹理数据读取子模块，用于从含有纹理数据的模型文件中读取纹理数据并为其赋予Id值；
属性数据读取子模块，用于从含有属性数据的模型文件中读取属性数据并为其赋予Id值；
计算结果读取子模块，用于从含有数值计算结果文件的模型文件中读取计算结果数据；
3）模型数据汇聚整合模块，用于对解析后的模型数据进行汇聚整合，包括：
空间配准子模块，用于将从模型文件中所读取的数据中的坐标和尺寸数据转换为统一三维坐标系下且统一度量单位的数据；
节点关系组织子模块，用于根据模型文件中的节点父子关系，给节点数据添加名为父节点Id值的数据；
数据关联子模块，用于通过写入Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联；
计算结果数据处理子模块，用于将计算结果数据写入各自的节点数据中；
4）模型数据存储模块，用于构建数据库，存储模型数据；所述数据库包括节点信息表、几何信息表、属性信息表和纹理信息表，用于分别将汇聚整合后的节点数据、几何数据、属性数据和纹理数据写入对应的信息表；还包括工程文件配置信息表，用于存储坐标系统和模型文件基本信息。
对于只有几何参数的数据，本实施例系统还包括几何造型子模块，将只有几何参数的数据进行三维建模得到三维几何模型。
优选的，本实施例系统还包括轻量化子模块，可对节点数据、几何数据、纹理数据和属性数据关联后的模型数据进行轻量化处理，以优化数据的组织结构，提升数据应用过程中3D绘制与渲染的效率。
在使用计算模型的时候，如果有可视化的要求，还可以包括计算结果可视化子模块，用于将计算结果进行可视化展示。比如，本实施例中，将读取到的每个节点的计算结果数据值转换成颜色值，并将其写入各自的节点数据中，这样就可以直观地用颜色来展示计算结果。
本实施例处理系统各模块的工作原理和工作流程，可参照前述实施例1处理方法中的描述，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多源异构三维模型数据处理方法，其特征在于包括：
S1、输入三维模型文件；
S2、对输入的模型文件进行解析，包括如下步骤：
1）读取每个模型文件的节点数据和几何数据，分别赋予Id值；
2）对含有纹理数据的模型文件，读取纹理数据，赋予Id值；对含有属性数据的模型文件，读取属性数据，赋予Id值；
3）对含有数值计算结果文件的模型文件，读取计算结果数据；
S3、对解析后的模型数据进行汇聚整合，包括如下步骤：
1）将S2步骤所读取的数据中的坐标和尺寸数据，转换为统一三维坐标系下且统一度量单位的数据；
2）根据模型文件中的节点父子关系，给节点数据添加名为父节点Id值的数据；
3）通过写入Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联；
4）将计算结果数据写入各自的节点数据中；
S4、构建数据库，包括节点信息表、几何信息表、属性信息表和纹理信息表，并分别将汇聚整合后的节点数据、几何数据、属性数据和纹理数据写入对应的信息表；还包括工程文件配置信息表，用于存储坐标系统和模型文件基本信息。
2.如权利要求1所述的多源异构三维模型数据处理方法，其特征在于，所述对只有几何参数的数据进行三维建模得到三维几何模型。
3.如权利要求1所述的多源异构三维模型数据处理方法，其特征在于，对关联后的模型数据做轻量化处理。
4.如权利要求1所述的多源异构三维模型数据处理方法，其特征在于，所述通过写入Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联包括如下方法：在节点数据中写入几何模型Id值的数据字段，在属性数据中写入节点Id值和几何模型Id值数据字段，在几何数据的三维几何模型中写入该几何模型应用的纹理数据Id。
5.如权利要求1所述的多源异构三维模型数据处理方法，其特征在于，所述数据库的节点信息表中配置节点Id字段作为节点数据唯一标识符，并配置父节点Id值字段，用于实现表中节点数据之间父子关系的保存。
6.如权利要求1所述的多源异构三维模型数据处理方法，其特征在于，在将计算结果数据写入各自的节点数据中前，先将计算结果数据进行可视化转换，再将转换后的计算结果数据存到对应的节点数据里。
7.一种多源异构三维模型数据处理系统，其特征在于包括：
1）模型文件输入模块，用于输入三维模型文件；
2）模型文件解析模块，用于对输入的模型文件进行解析，包括以下子模块：
节点数据读取子模块，用于读取每个模型文件的节点数据并为其赋予Id值；
几何数据读取子模块，用于读取每个模型文件的几何数据并为其赋予Id值；
纹理数据读取子模块，用于从含有纹理数据的模型文件中读取纹理数据并为其赋予Id值；
属性数据读取子模块，用于从含有属性数据的模型文件中读取属性数据并为其赋予Id值；
计算结果读取子模块，用于从含有数值计算结果文件的模型文件中读取计算结果数据；
3）模型数据汇聚整合模块，用于对解析后的模型数据进行汇聚整合，包括：
空间配准子模块，用于将从模型文件中所读取的数据中的坐标和尺寸数据转换为统一三维坐标系下且统一度量单位的数据；
节点关系组织子模块，用于根据模型文件中的节点父子关系，给节点数据添加名为父节点Id值的数据；
数据关联子模块，用于通过写入Id值将几何数据、纹理数据和属性数据与节点数据进行关联；
计算结果数据处理子模块，用于将计算结果数据写入各自的节点数据中；
4）模型数据存储模块，用于构建数据库，存储模型数据；所述数据库包括节点信息表、几何信息表、属性信息表和纹理信息表，用于分别将汇聚整合后的节点数据、几何数据、属性数据和纹理数据写入对应的信息表；还包括工程文件配置信息表，用于存储坐标系统和模型文件基本信息。
8.如权利要求7所述的多源异构三维模型数据处理系统，其特征在于，还包括几何造型子模块，用于将只有几何参数的数据进行三维建模得到三维几何模型。
9.如权利要求7所述的多源异构三维模型数据处理系统，其特征在于，还包括轻量化子模块，用于对关联后的模型数据进行轻量化处理。
10.如权利要求7所述的多源异构三维模型数据处理系统，其特征在于，还包括计算结果可视化子模块，用于在将计算结果数据写入各自的节点数据中前，将计算结果数据进行可视化转化。
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