CN114758071A - 一种建筑物的bim模型生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑物的BIM模型生成方法及系统，本发明的方法首先对二维图形进行路径重构和数据修补，以在避免二维图形中存在的原始错误的同时，增强BIM模型构建过程中二维图形的可读性，对于二维图形中无法展示的其它数据参数，直接采用录入的方式添加，并将格式数据作为中间文件，实现BIM模型的自动生成，本发明提供了一种基于二维图形生成BIM模型的方法，节约了成本。

Description

一种建筑物的BIM模型生成方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑设计技术领域，特别是涉及一种建筑物的BIM模型生成方法及系统。

背景技术

现在建筑行业体量大，修建进度开展迅速，但随着建筑行业需求的可持续性开展，施工企业、设计院、构件厂均需要面对更加严峻的竞争。

首先，现阶段在建筑行业巨大体量的同时也带来了因为沟通和各个实施环节存在的信息流失造成的经济损失，BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)的信息化流程在很大程度上可以改善这一现状。再者，通过BIM信息化可持续开展修建业务，对建筑体全过程信息管理以及进度把控均有较大的实际价值。

然而现有的BIM模型的构建均基于三维模型，三维模型应用软件的价格动辄十几万，再加上培训费用和时间代价，成本巨大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种建筑物的BIM模型生成方法及系统，以实现基于二维图形实现建筑物的BIM模型的生成，降低成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种建筑物的BIM模型生成方法，所述方法包括如下步骤：

获取建筑物的二维图形中每个顶点的坐标；

基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径；

录入构建BIM模型所需的数据参数；

将所述修补后的重构规划路径和所述数据参数转换成BIM模型生成时能够调用的格式数据；

调用所述格式数据，生成建筑物的BIM模型。

可选的，所述基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径，具体包括：

基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果；

若所述判断结果为否，则将所述二维图形转换为封闭的二维图形；

基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径；所述目标二维图形为判断结果表示封闭的二维图形，或者，转换后得到的封闭的二维图形；

对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径。

可选的，所述基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果，具体包括：

分别以每个所述顶点为圆心，以容差的一半为半径做圆，获得每个所述顶点对应的圆集，所述圆集包含所述圆内的所有顶点；

若任意两个圆集的交集为空，则所述判断结果为是，否则，所述判断结果为否。

可选的，所述将所述二维图形转换为封闭的二维图形，具体包括：

获取交集不为空的两个圆集对应的顶点的坐标，分别作为第一坐标和第二坐标；

获取与第一坐标距离最小的顶点的坐标作为第三坐标，及与所述第二坐标距离最小的顶点的坐标作为第四坐标；

获取所述第一坐标和所述第三坐标所在的直线与所述第二坐标和所述第四坐标所在的直线的交点；

将交集不为空的两个圆集对应的顶点替换为所述交点。

可选的，所述基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径，具体包括：

利用如下公式计算所述目标二维图形的形心；

Xc＝∑Xi/N,Yc＝∑Yi/N；

其中,(Xc，Yc)为目标二维图形的形心的坐标，(Xi，Yi)为目标二维图形中第i个顶点的坐标，N表示目标二维图形中顶点的数量；

计算所述目标二维图形中的每个顶点与所述形心所在的直线与X轴正向的夹角；

按照所述夹角从小到大的顺序排列所述目标二维图形中的每个顶点，获得排序后的顶点；

依次连接排序后的每个顶点，获得重构规划路径。

可选的，所述对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径，具体包括：

当所述重构规划路径中相邻的两个顶点之间的距离不能被模数整除时，则将两个所述顶点分别作为两个修补顶点；

以最小调节量修补至少一个所述修补顶点的坐标，以使两个所述修补顶点之间的距离能被所述模数整除。

可选的，所述数据参数包括设计环境、二维图形中缺少的几何参数、配筋参数、工期参数和仓储参数。

可选的，所述格式数据为ifc格式的数据。

一种建筑物的BIM模型生成系统，所述系统包括：

顶点坐标获取模块，用于获取建筑物的二维图形中每个顶点的坐标；

路径重构与修补模块，用于基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径；

数据参数录入模块，用于录入构建BIM模型所需的数据参数；

格式转换模块，用于将所述修补后的重构规划路径和所述数据参数转换成BIM模型生成时能够调用的格式数据；

BIM模型生成模块，用于调用所述格式数据，生成建筑物的BIM模型。

可选的，所述路径重构与修补模块，具体包括：

判断子模块，用于基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果；

图形转换子模块，用于若所述判断结果为否，则将所述二维图形转换为封闭的二维图形；

路径重构子模块，用于基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径；所述目标二维图形为判断结果表示封闭的二维图形，或者，转换后得到的封闭的二维图形；

数据修补子模块，用于对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种建筑物的BIM模型生成方法及系统，所述方法包括如下步骤：获取建筑物的二维图形中每个顶点的坐标；基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径；录入构建BIM模型所需的数据参数；将所述修补后的重构规划路径和所述数据参数转换成BIM模型生成时能够调用的格式数据；调用所述格式数据，生成建筑物的BIM模型。本发明首先对二维图形进行路径重构和数据修补，以在避免二维图形中存在的原始错误的同时，增强BIM模型构建过程中二维图形的可读性，对于二维图形中无法展示的其它数据参数，直接采用录入的方式添加，并将格式数据作为中间文件，实现BIM模型的自动生成，本发明提供了一种基于二维图形生成BIM模型的方法，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术行人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种建筑物的BIM模型生成方法的流程图；

图2为本发明实施例1提供的一种建筑物的BIM模型生成方法的原理图；

图3为本发明实施例1提供的二维图形为封闭图形的判断原理图；

图4为本发明实施例1提供的二维图形为开放图形的判断原理图；

图5为本发明实施例1提供的二维图形的顶点分布示意图；

图6为本发明实施例1提供的开放图形转换为封闭图形的原理图；

图7为本发明实施例1提供的对封闭图形进行路径重构和修补的原理图；

图8为本发明实施例1提供的夹角标记的原理图；

图9为本发明实施例1提供的路径重构的原理图；

图10为本发明实施例1提供的面域集合获取的原理图；

图11为本发明实施例1提供的修补数据示意图；

图12为本发明实施例1提供的修补方式示意图；

图13为本发明实施例1提供的WPF录入方式示意图；

图14为本发明实施例1提供的板的信息示意图；

图15为本发明实施例1提供的BIM模型生成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术行人员在没有做出创造性劳动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。

本发明的目的是提供一种建筑物的BIM模型生成方法及系统，以实现基于二维图形实现建筑物的BIM模型的生成，降低成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例1提供一种建筑物的BIM模型生成方法，所述方法包括如下步骤：

步骤101，获取建筑物的二维图形中每个顶点的坐标。

步骤102，基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径。

根据获取二维图形，计算识别封闭图形、开放图形；对封闭图形的顶点、边界，合理规划重新绘制路径，对开放图形修补、合并以及调整。

具体的，步骤102包括如下步骤：

基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果，具体包括：分别以每个所述顶点为圆心，以容差的一半为半径做圆，获得每个所述顶点对应的圆集，所述圆集包含所述圆内的所有顶点；若任意两个圆集的交集为空，则所述判断结果为是，否则，所述判断结果为否。

其原理为：当多段线其顶点分别为P＝{P₁,P₂,…,P_n}，多段线由n-1条线段组成则认定该图形为需调整的不封闭图形。以图形界面容差δ/2为半径，顶点Pi为圆心，生成对应的圆集C_R＝{C_R1,C_R2,…,C_Rn}。

圆集C_R中的任意两个不同的C_j、C_k，若

则认定为该两顶点无需调整，即图3所示。若存在

如图4所示，则两个顶点造成二维图形为开放图形，需要调整。

若所述判断结果为否，则将所述二维图形转换为封闭的二维图形，具体包括：获取交集不为空的两个圆集对应的顶点的坐标，分别作为第一坐标和第二坐标；获取与第一坐标距离最小的顶点的坐标作为第三坐标，及与所述第二坐标距离最小的顶点的坐标作为第四坐标；获取所述第一坐标和所述第三坐标所在的直线与所述第二坐标和所述第四坐标所在的直线的交点；将交集不为空的两个圆集对应的顶点替换为所述交点。

其原理为：计算出在多段线上与C_j、C_k的圆心(即图5中的P3、P4)差值最小的顶点(即图5中的P2、P5)，P2(x2,y2)、P3(x3,y3)组成线段L1，P4(x4,y4)、P5(x5,y5)组成线段L2。

计算L1、L2对应斜率k1、k2，若k1≠k2，则L1、L2不平行，计算出对应直线的交点Jn,同时将P＝{P₁,P₂,…,P_n}中的P3，P4替换为Jn。

其中：

斜率k＝(Y1-Y2)/(X1-X2)，R(X1，Y1)、T(X2,Y2)为该线段L上的两点；

计算y＝kx+b,将线段上的一点计算出b；

联立

计算两条线段的交点Jn。

删除二维图形中需合并的顶点(即图5中的P3、P4)，并将交点Jn作为合并后的顶点添加进二维图形的点集，生成新的点集P2＝{P₁,P₂,P₃,…,J_n,…，P_n}，如图6所示。

基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径，具体包括：

利用如下公式计算所述目标二维图形的形心；

Xc＝∑Xi/N,Yc＝∑Yi/N；

其中,(Xc，Yc)为目标二维图形的形心的坐标，(Xi，Yi)为目标二维图形中第i个顶点的坐标，N表示目标二维图形中顶点的数量。

计算所述目标二维图形中的每个顶点与所述形心所在的直线与X轴正向的夹角。

按照所述夹角从小到大的顺序排列所述目标二维图形中的每个顶点，获得排序后的顶点。

依次连接排序后的每个顶点，获得重构规划路径。

对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径，具体包括：当所述重构规划路径中相邻的两个顶点之间的距离不能被模数整除时，则将两个所述顶点分别作为两个修补顶点；以最小调节量修补至少一个所述修补顶点的坐标，以使两个所述修补顶点之间的距离能被所述模数整除。确定相邻顶点的距离的方式示例性的为：以包络图形对应点位Q(Xi,Yi)为基准，根据重构规划路径的顶点与Q(Xi,Yi)距离，将顶点放入Q(Xi,Yi)相应的邻域内。根据邻域点位及几何特征分析相邻顶点间距。

其中，基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径及对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径的原理如图7所示。

其原理为：

通过计算Xc＝∑Xi/N,Yc＝∑Yi/N,

其中：Xc为形心X坐标，Yc为形心Y坐标,Xi为二维图形顶点的X坐标,Yi,为二维图形顶点的Y坐标，N为二维图形的顶点个数。

对应二维图形(即目标二维图形，包括本身就封闭的二维图形或经转换得到的封闭的二维图形)的形心C＝(Xc,Yc)，以该顶点与形心所在的线段与X轴正向形成的夹角为θi，如图8所示，生成以(X_i,Y_i,θi)为元素的一组新的数组Q1，并将Q1按照θi进行升序排序得到有序数组ArrayP，依次连接ArrayP中的元素即为图形的重构规划路径，如图9所示；

如图10所示，将封闭图形离散化进行邻域划分与数据修补：将图形拆分为n个二维点Pi(Xi,Yi)，形成相应的点集合P＝{P₁,P₂,P₃,…,P_n},获取封闭图形的最优包络矩形的顶点合集Q＝{Q₁,Q₂,Q₃,Q₄}。若Pi在包络矩形中，则后续操作忽略该Qj对应的面域，否则将Pi输入相对位置最近的Qj对应面域，由此形成4个点集，例如Q1(P1),Q2(P2,P3,P4)，Q3(P5),Q4(P6)。

根据建筑常用模数通常选取5或者10的整数倍，依次计算相邻两点的距离是否能将模数整除，若不符合，则将与模数的差值进行分配，调整Pi的相应数值为Pi’,替换原有点集中的相应数据。

差值分配方式示例性的为，如下图11中最右侧的边长为1600.10，不符合模数(5或10)的整数倍，故而要将1600.10调整为1600，差值为0.1，即，将P3、P4点的Y坐标均添加0.1，即可使图形满足模数要求，如图12所示。

步骤103，录入构建BIM模型所需的数据参数。

将不同构件分为不同的基类。如梁(beam)、板(slab)、柱(colunm)、剪力墙(wall)、外墙板(siding)等。

对每一个基类均建立一定的属性，以板为例：

Slab{Environment(设计环境),Geometry(几何参数)，Reinforcement(配筋情况),Duration(工期),Store(仓储情况)}。

在设计阶段通过WPF(Windows Presentation Foundation，用户界面框架)如图13所示，或者数据库的形式进行批量的参数录入，补全数据完整参数，其中板的数据参数示例性如图14所示。

步骤104，将所述修补后的重构规划路径和所述数据参数转换成BIM模型生成时能够调用的格式数据。所述格式数据为ifc格式的数据。

以板为例，将Slab(板)这个类注入板的修补后的重构规划路径中，待数据完善后，将注入后的图形以ifc格式的形式进行输出，作为图形升维度的数据传输形式。

步骤105，调用所述格式数据，生成建筑物的BIM模型，如图15所示。

其余阶段根据各个环节相应的流程以及规则进行参数的录入和读取，采用网络授权的形式确保每一个环节之间既可在现有的工具下进行操作，也不会互相影响。

实施例2

本发明实施例2提供一种建筑物的BIM模型生成系统，所述系统包括：

顶点坐标获取模块，用于获取建筑物的二维图形中每个顶点的坐标；

路径重构与修补模块，用于基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径。

所述路径重构与修补模块，具体包括：判断子模块，用于基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果；图形转换子模块，用于若所述判断结果为否，则将所述二维图形转换为封闭的二维图形；路径重构子模块，用于基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径；所述目标二维图形为判断结果表示封闭的二维图形，或者，转换后得到的封闭的二维图形数据修补子模块，用于对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径。

数据参数录入模块，用于录入构建BIM模型所需的数据参数；

格式转换模块，用于将所述修补后的重构规划路径和所述数据参数转换成BIM模型生成时能够调用的格式数据；

BIM模型生成模块，用于调用所述格式数据，生成建筑物的BIM模型。

基于上述实施例，本发明的优点如下：

本发明的建筑物的BIM模型生成方法为一种基于二维图形的BIM模型设计方法。对当下BIM建模修改复杂，发展进度慢，各产业链信息化差异等问题，基于传统的设计软件、管理软件，创造一种高效、便捷、更符合产业特点的建筑产品一体化模式。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术行人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取建筑物的二维图形中每个顶点的坐标；

基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径；

录入构建BIM模型所需的数据参数；

将所述修补后的重构规划路径和所述数据参数转换成BIM模型生成时能够调用的格式数据；

调用所述格式数据，生成建筑物的BIM模型。

2.根据权利要求1所述的建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径，具体包括：

基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果；

若所述判断结果为否，则将所述二维图形转换为封闭的二维图形；

基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径；所述目标二维图形为判断结果表示封闭的二维图形，或者，转换后得到的封闭的二维图形；

对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径。

3.根据权利要求2所述的建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果，具体包括：

分别以每个所述顶点为圆心，以容差的一半为半径做圆，获得每个所述顶点对应的圆集，所述圆集包含所述圆内的所有顶点；

若任意两个圆集的交集为空，则所述判断结果为是，否则，所述判断结果为否。

4.根据权利要求3所述的建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述将所述二维图形转换为封闭的二维图形，具体包括：

获取交集不为空的两个圆集对应的顶点的坐标，分别作为第一坐标和第二坐标；

获取与第一坐标距离最小的顶点的坐标作为第三坐标，及与所述第二坐标距离最小的顶点的坐标作为第四坐标；

获取所述第一坐标和所述第三坐标所在的直线与所述第二坐标和所述第四坐标所在的直线的交点；

将交集不为空的两个圆集对应的顶点替换为所述交点。

5.根据权利要求2所述的建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径，具体包括：

利用如下公式计算所述目标二维图形的形心；

Xc＝∑Xi/N,Yc＝∑Yi/N；

其中,(Xc，Yc)为目标二维图形的形心的坐标，(Xi，Yi)为目标二维图形中第i个顶点的坐标，N表示目标二维图形中顶点的数量；

计算所述目标二维图形中的每个顶点与所述形心所在的直线与X轴正向的夹角；

按照所述夹角从小到大的顺序排列所述目标二维图形中的每个顶点，获得排序后的顶点；

依次连接排序后的每个顶点，获得重构规划路径。

6.根据权利要求2所述的建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径，具体包括：

当所述重构规划路径中相邻的两个顶点之间的距离不能被模数整除时，则将两个所述顶点分别作为两个修补顶点；

以最小调节量修补至少一个所述修补顶点的坐标，以使两个所述修补顶点之间的距离能被所述模数整除。

7.根据权利要求1所述的建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述数据参数包括设计环境、二维图形中缺少的几何参数、配筋参数、工期参数和仓储参数。

8.根据权利要求1所述的建筑物的BIM模型生成方法，其特征在于，所述格式数据为ifc格式的数据。

9.一种建筑物的BIM模型生成系统，其特征在于，所述系统包括：

顶点坐标获取模块，用于获取建筑物的二维图形中每个顶点的坐标；

路径重构与修补模块，用于基于每个所述顶点的坐标对所述二维图形进行路径重构和数据修补，获得修补后的重构规划路径；

数据参数录入模块，用于录入构建BIM模型所需的数据参数；

格式转换模块，用于将所述修补后的重构规划路径和所述数据参数转换成BIM模型生成时能够调用的格式数据；

BIM模型生成模块，用于调用所述格式数据，生成建筑物的BIM模型。

10.根据权利要求9所述的建筑物的BIM模型生成系统，其特征在于，所述路径重构与修补模块，具体包括：

判断子模块，用于基于每个所述顶点的坐标判断所述二维图形是否封闭，获得判断结果；

图形转换子模块，用于若所述判断结果为否，则将所述二维图形转换为封闭的二维图形；

路径重构子模块，用于基于每个所述顶点的坐标对目标二维图形进行路径重构，获得重构规划路径；所述目标二维图形为判断结果表示封闭的二维图形，或者，转换后得到的封闭的二维图形；

数据修补子模块，用于对所述重构规划路径进行数据修补，获得修补后的重构规划路径。

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