CN114818097B - 一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，公开了一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法，将建筑工程中的设计要求和概念定义为模型部件间的运算规则，所述运算规则结合模型部件的定位参数以及模型部件的几何参数，可实现对建筑工程设计三维模型的动态描述，当某一独立的模型部件的属性发生变化时，根据制定的运算规则，与该变化的模型部件相关联的其他模型部件的属性随着该变化的模型部件的属性而变化，继而三维模型的描述结果将动态变化；当定义的运算规则发生变化时，与该运算规则相关联的三维模型的描述结果也将动态变化。本发明提出在三维模型描述中加入规则运算，可简便地表达建筑模型内模型间的设计关系。

Description

一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法。

背景技术

建筑工程设计的三维模型的描述方法是建筑信息模型技术的基础，现有的方法主要有布尔运算定义和网格定义两种。

目前三维模型的布尔运算包括几何实体的交集、和集和差集，实际建筑工程的三维模型，几何形状多，交叉关系多，若采用目前的布尔运算，则运用到的布尔运算非常多，效率低下。同时，大量复杂的三维模型无法通过简单的布尔运算进行表达，此时，就需通过手动建模进行补全，无法实现自动过程和动态描述。

网格定义方法通过在三维模型外表皮上建立网格点的坐标，通过大量坐标的点位数据，完整地表达了三维模型外表皮的所有轮廓，但是，网格定义方法有如下缺点：一方面，由于需要表达全部轮廓，点位数据量巨大；另一方面，网格定义本身只是一种模拟轮廓表达，与真实的几何模型之间存在模拟误差，网格尺寸越粗，模拟误差越大，网格尺寸越细，模拟误差越小，但网格描述的数据量也呈几何级数增加。同时，由于失去了参数定义，网格定义无法记录三维模型的信息数据，所建立的几何模型无法进行参数修改。

实际的建筑工程的形状比较复杂，同时，在建筑工程比较复杂的前提下又存在大量的内在设计逻辑，因此，采用现有的两种方法，都无法对复杂的建筑结构进行高效地动态描述，例如，用传统的布尔运算描述，有很多异形的形状无法进行描述，若用网格定义方法进行描述，则模型的几何信息就会被丢掉，并且无法实现参数化修改。

同时，在现有的建筑工程设计三维模型中，建筑模型各部件之间有一些相互关联的设计要求，上述的两种方式，均没有承载该设计要求的描述能力，一旦局部的三维模型发生调整，其他与该发生调整的模块相关联的模块就要根据设计要求，进行人为地改动，无法实现动态描述。

发明内容

为解决上述需求，本发明提出一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法，可简便地表达建筑模型内模型部件间的设计关系，从而实现了对复杂三维模型的通用性参数化表达，表达结果无模拟误差，表达结果可实现动态修改，容易为设计人员理解和接受。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于运算规则的建筑工程三维模型动态描述方法，将建筑工程中的设计要求和概念定义为模型部件间的运算规则，所述运算规则能够通过图形平台实现，所述运算规则结合模型部件的定位参数以及模型部件的几何参数，可实现对建筑工程设计三维模型的动态描述，当某一独立的模型部件的属性发生变化时，根据制定的运算规则，与该变化的模型部件相关联的其他模型部件的属性随着该变化的模型部件的属性而变化，继而三维模型的描述结果将动态变化；当定义的运算规则发生变化时，与该运算规则相关联的三维模型的描述结果也将动态变化。

作为优化，在建筑工程三维模型描述前，将对应的所述模型部件的几何参数、定位参数与运算规则放置在同一个数据集中，即三维模型的描述由一组数据集组成，所述数据集包括：{M1,M2,M3,…,Mi;P1,P2,P3,…,Pi;O1,O2,O3,…,Oj}，其中，Mi为模型部件的几何参数、Pi为模型部件的定位参数，Oj为模型部件之间需要执行的运算规则，i、j均为正整数，所述数据集能够被图形平台动态读取；

所述模型部件为：将建筑工程设计三维模型根据建筑设计构件划分结合基本几何体进行描述，并将所述三维模型进行部件化定义；

所述定位参数为：根据所述模型部件的基本几何体在建筑工程设计三维模型的空间位置定义的定位位置参数；

所述几何参数为：根据所述模型部件的基本几何体的形状得到的描述参数；

对三维模型的具体动态描述方法为：

S1、将建筑工程设计三维模型根据建筑设计构件划分结合基本几何体的特征，定义为若干模型部件，并对定义好的模型部件进行分类、编号和定位；

S2、根据建筑设计概念，对需要进行动态描述的模型部件之间，制定模型部件相应的运算规则并命名和编号；

S3、将模型部件的几何参数、定位参数和运算规则组成数据集，该数据集由图形平台读取，图形平台根据运算规则判断各模型部件是否需要进行运算，对需要进行运算的模型部件根据对应的运算规则进行运算，形成运算后的完整三维模型，并予以显示；

S4、若各模型部件之间的定位参数或者几何参数发生变化时，图形平台根据变化后的几何参数、定位参数重新根据运算规则判断各模型部件是否需要进行运算，再对需要进行运算的模型部件重新根据运算规则进行运算，动态调整三维模型，并予以显示；

S5、若各模型部件之间的运算规则发生变化时，图形平台根据变化后的运算规则重新判断各模型部件是否需要进行运算，对需要进行运算的模型部件重新根据改变后的运算规则进行运算，动态调整三维模型，并予以显示。

作为优化，所述建筑设计构件划分包括但不限于墙体、飘窗板、地下室侧墙、排水管道、防水套管、结构框架柱、填充墙、门框、构造柱中的其中一种，所述基本几何体包括立方体、圆柱形、三角柱形、圆形、圆环形、圆锥形、圆台形中的其中一种。

作为优化，所述运算规则为条件规则，由运算对象（对应于模型部件）、判断条件和运算结果组成；

所述图形平台读取由模型部件的几何参数、定位参数和运算规则组成的数据集的具体过程为：

A1、所述图形平台读取所述模型部件的几何参数和定位参数；

A2、所述图形平台读取编辑好的运算规则；

A3、将所述模型部件以及所述模型部件的几何参数和定位参数与所述运算规则定义的运算对象、判断条件进行比对，若所述模型部件的几何参数和定位参数满足判断条件，则执行运算规则定义的运算结果并显示。

作为优化，所述运算规则包括有无规则，所述有无规则表示：当两个模型部件之间重叠时删除该两个模型部件中的其中一个模型部件。

作为优化，所述运算规则包括补充规则，所述补充规则表示：当两个所述模型部件之间相接时，将其中某一模型部件相接处补充另一个非所述两个模型部件的第三模型部件。

作为优化，所述运算规则包括避让规则，所述避让规则表示：当两个所述模型部件之间重叠时，删除其中某一模型部件与另一模型部件之间的重叠以及外扩c mm的部分，c为自然数以及非负的小数。

作为优化，所述运算规则包括修正规则，所述修正规则表示：当所述两个模型部件之间垂直相交时，自动在两个垂直相交的模型部件之间新增弧度为a mm的圆弧过度，a为自然数以及非负的小数。

作为优化，所述运算规则包括改变规则，所述改变规则表示：当第一模型部件和第二模型部件之间第三模型部件的长度小于b mm时，b为自然数以及非负的小数，所述第三模型部件的长度为第一模型部件与第二模型部件之间的距离，将所述第三模型部件改变成第四模型部件。

作为优化，所述运算规则包括组合规则，所述组合规则表示根据所述模型部件的定位参数，将有无规则、改变规则、避让规则、修正规则、补充规则进行组合搭配。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.通过将各个独立的模型部件间设计要求和概念制定成运算规则，运算规则能够通过图形平台实现,当运算规则相关的各个独立的模型部件满足运算条件时，对各个独立的模型部件进行运算，动态更新三维模型描述结果。实现了三维模型的动态描述，极大地简化了建筑空间各个模型部件之间的关系记录，能够快速、动态地描述建筑工程设计三维模型；

2.本发明的模型部件定义基于简单的几何实体，可实现参数化表达和控制，在此基础上通过定义不同模型部件的几何参数和空间定位参数，组成构件或模块的整体三维信息，同时，本发明提出在模型部件描述中加入运算规则，以有无、改变、避让、修正、补充等对各个构件的相互关系进行描述，其组合逻辑与建筑概念一致，可简便地表达建筑模型内部件间的设计关系，从而实现了对复杂三维模型的通用性参数化表达，表达结果无模拟误差，表达结果可实现即时修改，容易为设计人员理解和接受。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为实施例1中定义模型部件的示意图；

图2为图1中的定义模型部件的定位参数的示意图；

图3为实施例1的形成完整的三维几何模型描述的示意图；

图4为将实施例1的运算规则进行修改后的形成的实施例2的几何模型描述的示意图；

图5为实施例3中定义模型部件的示意图；

图6为图5中的定义模型部件的定位参数的示意图；

图7为实施例3的形成完整的三维几何模型描述的示意图；

图8为实施例4中定义模型部件的示意图；

图9为图8中的定义模型部件的定位参数的示意图；

图10为实施例4的形成完整的三维几何模型描述的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-部件A，1.1-第一部件A，1.2-第二部件A，2-部件B，2.1-第一部件B，2.2-第二部件B，3-部件C，3.1-第一部件C，3.2-第二部件C，4-修正一，5-修正二，6-修正三,7-修正四，8-修正五，9-部件D，9.1-第一部件D，10-部件E，10.1-第一部件E，11-部件F，11.1-第一部件F，12-避让一，13-补充一，14-部件G，14.1-第一部件G，15-部件H，15.1-第一部件H，16-部件I，16.1-第一部件I，17-部件J，17.1-第一部件J，18-避让二，19-改变一。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法，将建筑工程中的设计要求和概念定义为模型部件间的运算规则，所述运算规则能够通过图形平台实现，所述运算规则结合模型部件的定位参数以及模型部件的几何参数，可实现对建筑工程设计三维模型的动态描述，当某一独立的模型部件的属性发生变化时，根据制定的运算规则，与该变化的模型部件相关联的其他模型部件的属性随着该变化的模型部件的属性而变化，继而 三维模型的描述结果将动态变化；当定义的运算规则发生变化时，与该运算规则相关联的三维模型的描述结果也将动态变化。

这里的设计要求和概念，是指在实际建筑工程设计中的一些要求，通过设计规则或者设计语言来表达，例如，两个独立的模型部件之间的空间位置关系应该如何定义，以前该设计要求均通过人为加入到三维模型中，当三维模型之间的模块发生改变时，需要人为地根据对应的设计要求改变对应的模块的位置等信息。将设计要求和概念转换成数学语言（即接下来的具体的运算规则：有无规则、改变规则、避让规则、修正规则、补充规则），用数学语言的描述形式对设计要求进行描述，这样就可以通过软件程序进行实现。设计要求和概念通常是由一段话对建筑工程的三维模型进行描述的，例如，在两个柱子之间建造一堵砖墙，现有技术的方案为，增加砖墙，当砖墙没有开洞时，若想要在砖墙中加一道门，则直接在砖墙上开洞，然后加门，此时，门的边缘与砖墙的边缘之间的距离较近，当砖墙的边缘与门的边缘小于300mm时，小于300mm的砖墙需变为其他模块，此时，会将原有的300mm砖墙进行删除，然后再增加其他模块，可以看出，上述的设计要求要通过设计员人为进行改进，十分地不便。通过本发明的定义规则运算，可通过程序直接实现将300mm的砖墙改变成300mm的构造柱。这样做的好处是，当两个柱子之间只有砖墙时，那砖墙部分就是砖墙，当砖墙中加入门，判断门的边缘与砖墙的边缘是否小于300mm，若门的边缘与砖墙的边缘小于300mm，则小于300mm部分的砖墙根据对应的改变运算规则判断，自动变更为构造柱，若门的边缘与砖墙的边缘不小于300mm，则该部分不在改变运算规则的执行范围内，则砖墙部分不变更，此部分还是砖墙。

模型部件的属性包括模型部件的空间位置、几何参数。

将建筑工程三维模型根据建筑设计设计构件结合简单的几何实体特征（基本几何体特征）采用有限参数描述的模型部件，例如矩形面层、矩形剪力墙、圆形管道等。其中简单的几何实体是指可通过有限参数描述的基础几何实体，其描述参数的数量不随着几何实体的变化而变化，例如：立方体、圆柱形、三角柱形、圆形、圆环形、圆锥形、圆台形等。

本实施例中，所述建筑设计基本概念包括但不限于上飘窗板、下飘窗板、墙体、地下室侧墙、防水套管、排水管道、门框、构造柱、结构框架柱、填充墙。

那么，模型部件可以表示为例如：部件A：矩形上飘窗板、部件B：矩形墙体等。

本实施例中，所述运算规则为条件规则，由运算对象、判断条件和运算结果组成。具体包括但不限于如下规则：

1.所述运算规则包括有无规则，所述有无规则表示：当两个模型部件之间重叠时删除其中某一模型部件，例如，设定当部件A与部件B有重叠时，取消部件B。

2.所述运算规则包括补充规则，所述补充规则表示：当两个所述模型部件之间相接时，将其中某一模型部件相接处补充另一个非所述两个模型部件的第三模型部件，例如，设定当部件A与部件B有重叠时，部件A与部件B相交的地方补充部件C。

3.所述运算规则包括避让规则，所述避让规则表示：当两个所述模型部件之间重叠时，删除其中某一模型部件与另一模型部件之间的重叠以及外扩c mm的部分，例如，设定当部件A与部件B重叠时，取消部件A被部件B重叠以及外扩c mm的部分。

4.所述运算规则包括修正规则，所述修正规则表示：当两个所述模型部件之间垂直相交时，自动在两个垂直相交的模型部件之间新增弧度为a mm的圆弧过度，例如，设定当部件A与部件B之间垂直相交时，自动在部件A与部件B之间新增弧度为300mm的圆弧过度。

5.所述运算规则包括改变规则，所述改变规则表示：当第一模型部件和第二模型部件之间第三模型部件的长度小于b mm时，所述第三模型部件的长度为第一模型部件与第二模型部件之间的距离，将所述第三模型部件改变成第四模型部件。

这里的a、b、c根据实际设计情况来设定，且a、b、c均为自然数以及非负的小数，这里就不再赘述了。

6.所述运算规则包括组合规则，所述组合规则表示：根据所述模型部件的定位参数，将有无规则、改变规则、避让规则、修正规则、补充规则进行组合搭配。

当然，各个模型部件之间的运算规则，并不局限于上述定义的运算规则，可以根据实际的情况来设定其他的运算规则，这里就不再过多叙述了。

所述图形平台读取由模型部件的几何参数、定位参数和运算规则组成的数据集的具体过程为：

A1、所述图形平台读取所述模型部件的几何参数和定位参数；

A2、所述图形平台读取编辑好的运算规则；

A3、将所述模型部件以及所述模型部件的几何参数和定位参数与所述运算规则定义的运算对象、判断条件进行比对，若所述模型部件的几何参数和定位参数满足判断条件，则执行运算规则定义的运算结果并显示。图形平台显示判断和运算后的数据，为现有技术，这里就不再赘述了。

图形平台可以为现有的图形平台，而图形平台读取数据集为现有技术：如将数据集中的几何参数、定位参数和运算规则，以二进制格式写入到计算机硬盘中，其具体的语法通常根据图形平台所支持的编程语言（C++，C#，Python等）确定。图形平台只需以对应的二进制格式，依次从计算机硬盘中读取即可。

将S1-S5转换为程序代码，输入至图形平台中，图形平台根据读取的模型部件的几何参数、定位参数和运算规则进行相应的操作。

本实施例中，在建筑工程三维模型描述前，将对应的所述模型部件、定位参数与运算规则放置在同一个数据组中，在进行模型描述时，从所述数据组中动态提取数据。

通过上述步骤实现建筑工程几何模型的定义，具体描述三维模型的数据（模型部件、定位参数、运算规则）由一组数据集组成，形如：{M1,M2,M3,…,Mi；P1,P2,P3,…,Pi；O1,O2,O3,…,Oj }。其中，Mi为模型部件的几何参数、Pi为模型部件在几何空间中的定位参数，Oj为模型部件之间需要执行的运算规则，i、j均为正整数。

所述模型部件为：将建筑工程设计三维模型根据建筑设计概念结合基本几何体进行描述，并将所述三维模型进行部件化定义；

所述定位参数为：根据所述模型部件的基本几何体在建筑工程设计三维模型的空间位置定义的位置定位参数；

所述几何参数为：根据所述模型部件的基本几何体的形状得到的描述参数。

描述几何模型的数据集为动态数据集，几何模型可随数据集数据变化即时调整；

对三维模型的具体动态描述方法为：

S1、将建筑工程设计三维模型根据基本几何体的特征，定义为若干模型部件，并对定义好的模型部件进行分类、编号和定位；

S2、根据建筑设计概念，对需要进行动态描述的模型部件之间，制定模型部件相应的运算规则并命名和编号；

S3、将模型部件的几何参数、定位参数和运算规则组成的数据集，该数据集由图形平台读取，图形平台根据运算规则判断各模型部件是否需要进行运算，对需要进行运算的模型部件根据对应的运算规则进行运算，形成运算后的完整三维模型，并予以显示；

S4、若各模型部件之间的定位参数或者几何参数发生变化时，图形平台根据变化后的几何参数、定位参数重新根据运算规则判断各模型部件是否需要进行运算，再对需要进行运算的模型部件重新进行有无、改变、避让、修正、补充等运算，动态调整三维模型，并予以显示；

S5、若各模型部件之间的运算规则发生变化时，图形平台根据变化后的运算规则重新判断各模型部件是否需要进行运算，对需要进行运算的模型部件重新根据改变后的运算规则进行有无、改变、避让、修正、补充等运算，动态调整三维模型，并予以显示。

实施例1

如图1所示，首先，定义矩形墙体、矩形飘窗板，将矩形墙体、矩形飘窗板定义成模型部件，并对各模型部件进行分类和编号，将矩形墙体分类为部件A 1（在图2中，对分类同为部件A的不同部件进行编号，将两个部件A分别编号表示为第一部件A 1.1和第二部件A1.2，后续若遇到此情况，可通过此方式同理标记），矩形上飘窗板分类为部件B 2（对分类同为部件B的不同部件进行编号，分别编号为图2中的第一部件B 2.1和第二部件B 2.2），矩形下飘窗板编号为部件C 3（对分类同为部件C的不同部件进行编号，分别编号为图2中的第一部件C 3.1和第二部件C 3.2）。

如图2所示，定义（第一、第二）部件A、（第一、第二）部件B和（第一、第二）部件C在几何空间的定位参数，即对各模型部件进行定位，本实施例中，定位参数包括第一部件B 2.1与第二部件B 2.2的空间坐标和部件方向，该两部件的部件方向垂直相交，第一部件A 1.1与第二部件A 1.2的空间坐标和部件方向，该两部件的部件方向垂直相交，第一部件C 3.1与第二部件C 3.2的空间坐标和部件方向该两部件的部件方向垂直相交。

接着定义运算规则，本实施例中，运算规则包括如下规则：

修正一4：部件A 1与部件A 1之间垂直相接时，补充垂直过渡；

修正二5：部件B 2与部件B 2之间垂直相接时，补充垂直过渡；

修正三6：部件C 3与部件C 3之间垂直相接时，补充垂直过渡。

即动态描述三维模型的数据集可以表示为：

{

几何参数Mi：

M1:第一部件A 1.1的长度、宽度、高度；

M2:第二部件A 1.2的长度、宽度、高度；

M3:第一部件B 2.1的长度、宽度、高度；

M4:第二部件B 2.2的长度、宽度、高度；

M5:第一部件C 3.1的长度、宽度、高度；

M6:第三部件C 3.2的长度、宽度、高度。

定位参数Pi：

P1:第一部件A 1.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P2:第二部件A 1.2的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P3:第一部件B 2.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P4:第二部件B 2.2的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P5:第一部件C 3.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P6:第三部件C 3.2的定位点空间坐标和部件方向矢量。

运算规则Oj：

O1：修正一 4：

运算对象：部件A 1；

判断条件：部件A 1与部件A 1之间垂直相接；

运算结果：部件A 1与部件A 1之间补充垂直过渡。

O2：修正四 7：

运算对象：部件B 2；

判断条件：部件B 2与部件B 2之间垂直相接；

运算结果：部件B 2与部件B 2之间补充垂直过渡。

O3：修正五 8：

运算对象：部件C 3；

判断条件：部件C 3与部件C 3之间垂直相接；

运算结果：部件C 3与部件C 3之间补充垂直过渡。

}

最后，将各模型部件的具体定位参数、几何参数以及运算规则数据集传输至图形平台，通过图形平台进行显示，形成完整的三维几何模型描述，如图3所示。

实施例2

在实施例1的基础上，当运算规则发生改变时，可以修改部件B 2与部件B 2之间以及部件C 3与部件C 3的运算规则，形成新的数据集。

修改后的运算规则如下：

修正一4：部件A 1与部件A 1之间垂直相接时，补充垂直过渡；

修正四7：部件B 2与部件B 2之间垂直相接时，补充圆弧过渡；

修正五8：部件C 3与部件C 3之间垂直相接时，补充圆弧过渡。

修改后的动态描述三维模型的数据集可以表示为：

{

几何参数Mi：

M1:第一部件A 1.1的长度、宽度、高度；

M2:第二部件A 1.2的长度、宽度、高度；

M3:第一部件B 2.1的长度、宽度、高度；

M4:第二部件B 2.2的长度、宽度、高度；

M5:第一部件C 3.1的长度、宽度、高度；

M6:第三部件C 3.2的长度、宽度、高度。

定位参数Pi：

P1:第一部件A 1.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P2:第二部件A 1.2的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P3:第一部件B 2.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P4:第二部件B 2.2的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P5:第一部件C 3.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P6:第三部件C 3.2的定位点空间坐标和部件方向矢量。

运算规则Oj：

O1：修正一 4：

运算对象：部件A 1；

判断条件：部件A 1与部件A 1之间垂直相接；

运算结果：部件A 1与部件A 1之间补充垂直过渡。

O2：修正四 7：

运算对象：部件B 2；

判断条件：部件B 2与部件B 2之间垂直相接；

运算结果：部件B 2与部件B 2之间补充圆弧过渡。

O3：修正五 8：

运算对象：部件C 3；

判断条件：部件C 3与部件C 3之间垂直相接；

运算结果：部件C 3与部件C 3之间补充圆弧过渡。

}

如图4所示，将修改后的运算规则和各模型部件的定位参数、几何参数组成的数据集传输至图形平台，通过图形平台进行显示，形成完整的三维几何模型描述。可见，运算规则改变后该几何模型描述随之调整。

实施例3

如图5所示，定义模型部件为矩形地下室侧墙、圆形排水管、圆环形防水套管。

其中，部件D 9为矩形地下室侧墙，部件E 10为圆形排水管道，部件F 11为圆环形防水套管,分别对分类为部件D、E、F的部件进行编号，分别编号为图6~图7中的第一部件D9.1、第一部件E 10.1和第一部件F 11.1。

如图6所示，接着定义第一部件D 9.1、第一部件E 10.1在几何空间的定位参数，本实施例中，定位参数包括第一部件D 9.1与第一部件E 10.1的空间坐标和部件方向，该两个部件在空间部分重叠。

接着定义运算规则，本实施例中，运算规则包括如下规则：

避让一12：部件D 9 与部件E 10重叠时，取消部件D 9与部件E 10相交以及外扩50mm的部分；

补充一13：部件D 9与部件E 10重叠时，自动在部件D 9与部件E 10之间补充部件F11。

动态描述三维模型的数据集可以表示为：

{

几何参数Mi：

M1:第一部件D 9.1的长度、宽度、高度；

M2:第一部件E 10.1的长度、直径；

M3:第一部件F 11.1的厚度、内径、外径；

定位参数Pi：

P1:第一部件D 9.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P2:第一部件E 10.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P3:第一部件F 11.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

运算规则Oj：

O1：避让一 12：

运算对象：部件D 9，部件E 10；

判断条件：部件D 9与部件E 10重叠；

运算结果：取消部件D 9与部件E 10相交以及外扩50 mm的部分。

O2：补充一 13：

运算对象：部件D 9，部件E 10；

判断条件：部件D 9与部件E 10重叠；

运算结果：在部件D 9与部件E 10之间补充部件F 11。

}

最后，将各模型部件的具体的定位参数、几何参数以及运算规则数据集传输至图形平台，通过图形平台进行显示，形成完整的三维几何模型描述，如图7所示。

实施例4

如图8所示，定义矩形结构框架柱、矩形填充墙、矩形门框和矩形构造柱。

其中，部件G 14为矩形结构框架柱，部件H 15为矩形填充墙，部件I 16为矩形门框，部件J 17为矩形构造柱,分别对分类为部件G、H、I、J的部件进行编号，分别编号为图8~10中的第一部件G 14.1、第一部件H 15.1、第一部件H 16.1和第一部件J 17.1。

如图9所示，接着定义第一部件G 14.1、第一部件H 15.1、第一部件I 16.1在几何空间的定位参数，本实施例中，定位参数包括第一部件G 14.1、第一部件H 15.1、第一部件I16.1的空间坐标和部件方向，其中，第一部件H 15.1与第一部件I 16.1重叠，第一部件H15.1与第一部件G 14.1相接。

接着定义运算规则，本实施例中，运算规则包括如下规则：

避让二18：部件H 15与部件I 16重叠时，取消部件H 15与部件I 16相交以及外扩0mm的部分；

改变一19：部件H 15与部件G 14相接，且长度小于300mm时，将该位置的部件H 15改变为部件J 17。

动态描述三维模型的数据集可以表示为：

{

几何参数Mi：

M1:第一部件G 14.1的长度、宽度、高度；

M2:第一部件H 15.1的长度、宽度、高度；

M3:第一部件I 16.1的长度、宽度、高度、内框长度、内框高度；

定位参数Pi：

P1:第一部件G 14.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P2:第一部件H 15.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

P3:第一部件I 16.1的定位点空间坐标和部件方向矢量；

运算规则Oj：

O1：避让二 18：

运算对象：部件H 15，部件I 16；

判断条件：部件H 15与部件I 16重叠；

运算结果：取消部件H 15与部件I 16相交以及外扩0mm的部分。

O2：改变一 19：

运算对象：部件H 15，部件G 14；

判断条件：部件H 15与部件G 14相接，且长度小于300mm；

运算结果：将该位置的部件H 15改变为部件J 17。

}

最后，将各模型部件的具体的定位参数、几何参数以及运算规则数据集传输至图形平台，通过图形平台进行显示，形成运算后的完整的三维几何模型描述，如图10所示。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (3)

1.一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法，其特征在于，三维模型的描述由一组数据集组成，所述数据集包括：{M1,M2,M3,…,Mi；P1,P2,P3,…,Pi；O1,O2,O3,…,Oj}，其中，Mi为模型部件的几何参数、Pi为模型部件的定位参数，Oj为模型部件之间需要执行的运算规则，i、j均为正整数；

所述模型部件为：将建筑工程设计三维模型根据建筑设计构件划分结合基本几何体进行描述，并将三维模型进行部件化定义；

所述定位参数为：根据所述模型部件的基本几何体在建筑工程设计三维模型的空间位置定义的位置参数；

所述几何参数为：根据所述模型部件的基本几何体的形状得到的描述参数；

对三维模型的动态描述的具体方法为：

S1、将建筑工程设计三维模型根据建筑设计构件划分结合基本几何体的特征，定义为若干模型部件，并对定义好的模型部件进行分类、编号和定位；

S2、根据建筑设计概念，对需要进行动态描述的模型部件之间，制定相应的运算规则并命名和编号；

S3、将模型部件的几何参数、定位参数和运算规则组成数据集，该数据集由图形平台读取，图形平台根据运算规则判断各模型部件是否需要进行运算，对需要进行运算的模型部件根据对应的运算规则进行运算，形成运算后的完整三维模型，并予以显示；

S4、若各模型部件之间的定位参数或者几何参数发生变化时，图形平台根据变化后的几何参数、定位参数重新根据运算规则判断各模型部件是否需要进行运算，再对需要进行运算的模型部件重新根据运算规则进行运算，动态调整三维模型，并予以显示；

S5、若各模型部件之间的运算规则发生变化时，图形平台根据变化后的运算规则重新判断各模型部件是否需要进行运算，对需要进行运算的模型部件重新根据改变后的运算规则进行运算，动态调整三维模型，并予以显示；

将建筑工程中的设计要求和概念定义为模型部件间的运算规则，所述运算规则能够通过图形平台实现，所述运算规则包括有无规则、补充规则、避让规则、修正规则、改变规则和组合规则，其中，

所述有无规则表示当两个模型部件之间重叠时删除该两个模型部件中的其中一个模型部件；

所述补充规则表示当两个所述模型部件之间相接时，将其中某一模型部件相接处补充另一个非两个所述模型部件的第三模型部件；

所述避让规则表示当两个所述模型部件之间重叠时，删除其中某一模型部件与另一模型部件之间的重叠以及外扩c mm的部分，c为自然数以及非负的小数；

所述修正规则表示当两个所述模型部件之间垂直相交时，自动在两个垂直相交的模型部件之间新增弧度为a mm的圆弧过度，a为自然数以及非负的小数；

所述改变规则表示当两个模型部件之间的第三模型部件的长度小于b mm时，b为自然数以及非负的小数，且所述第三模型部件的长度为两个所述模型部件之间的距离时，将所述第三模型部件改变成第四模型部件；

所述组合规则表示根据所述模型部件的几何参数和定位参数，将有无规则、改变规则、避让规则、修正规则、补充规则进行组合搭配；

所述运算规则结合模型部件的定位参数以及模型部件的几何参数，实现对建筑工程设计三维模型的动态描述，当某一独立的模型部件的属性发生变化时，根据制定的运算规则，与该变化的模型部件相关联的模型部件的属性随着该变化的模型部件的属性而变化，继而三维模型的描述结果将动态变化；当定义的运算规则发生变化时，与该运算规则相关联的三维模型的描述结果也将动态变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法，其特征在于，所述建筑设计构件划分包括墙体、飘窗板、地下室侧墙、排水管道、防水套管、结构框架柱、填充墙、门框、构造柱中的其中一种，所述基本几何体包括立方体、圆柱形、三角柱形、圆形、圆环形、圆锥形、圆台形中的其中一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于运算规则的建筑工程设计三维模型动态描述方法，其特征在于，所述运算规则为条件规则，由运算对象、判断条件和运算结果组成；

所述图形平台读取由模型部件的几何参数、定位参数和运算规则组成的数据集的具体过程为：

A1、所述图形平台读取所述模型部件的几何参数和定位参数；

A2、所述图形平台读取编辑好的运算规则；

A3、将所述模型部件以及所述模型部件的几何参数和定位参数与所述运算规则定义的运算对象、判断条件进行比对，若所述模型部件的几何参数和定位参数满足判断条件，则执行相应的运算结果并显示。

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