CN115391856B - 一种基于bim的室外管网参数化建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于BIM的室外管网参数化建模方法及系统，所述方法包括以下步骤：通过BIM的模式进行地形转换，根据地形图快速建立地形模型，利用地形模型创建出地形表面；通过基于BIM的revit程序快速布置管井，根据管网CAD图纸拾取管井数据，快速生成管井；通过dynamo程序快速布置管道，拾取管道类型，利用管道起止点高度快速生成管道；审核管道的标高，导出管综图纸。本发明系统算法强大，自动运行，程序设计简单，技术成熟，模块划分明确，代码重复使用率较高；通过使用dynamo技术，使得技术人员可获得非常规界面所无法提供的数据操控和几何控制功能，能够灵活地获取和管理信息，从而快速、高效地创建模型关键构件。

Description

一种基于BIM的室外管网参数化建模方法及系统

技术领域

本发明涉及市政管网设计技术领域，具体而言，涉及一种基于BIM的室外管网参数化建模方法及系统。

背景技术

现有的常规的市政管网深化设计方法，需要占用建模人员以及深化设计人员的大量时间，使得市政管网深化设计的效率较低。

比如，以项目场地面积2200亩为例，采用现有的市政管网深化设计常规办法仅在建设全专业模型上就需用时30个工作日。

BIM技术作为数字化转型核心技术，与其它数字技术融合应用将是推动企业数字化转型升级的核心技术支撑。随着科技的不断发展，BIM技术在诸多领域得到了广泛的应用，并取得了一致好评，比如，在市政道路施工中运用BIM技术，施工人员就可以根据已建立的模型对市政道路进行施工；以及以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字建模，来仿真模拟施工对象所具有的真实信息，并且通过三维模型，实现工程监理、设备管理、工程化管理等功能。

目前市场上的建筑设计软件较多，比如三维GIS平台，civil3D，infraworks，revit，鸿业管立得等软件。但是，其中的三维GIS平台不是BIM模型，数据对接过程比较繁琐，还会产生部分数据丢失，而且三维GIS平台不具备设计和施工图出图功能；此外，其中的鸿业管立得软件还不能与其他BIM软件兼容。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于选择较为普遍应用revit平台作为BIM技术的支撑，利用dynamo可视化编程实现市政综合管网模型快速成型，减少人机交互，大幅减少建模时间便于设计人员快速地发现并解决设计问题，有利于将更多的宝贵时间投入到生产建设中去。

本发明提供一种基于BIM的室外管网参数化建模方法，包括以下步骤：

S1、通过BIM建筑信息模型的模式，根据地形图快速建立地形模型，利用所述地形模型创建出地形表面，进行地形转换；

具体地，创建地形表面是为了让雨污水井在贴近真实的地形表面进行放置，直观地反映管道与地形的空间关系；

S2、通过基于BIM的revit程序快速布置管井，根据管网CAD图纸拾取管井数据，快速生成管井，从而大幅度提高工作进度；

S3、通过dynamo程序快速布置管道，拾取管道类型，利用管道起止点高度快速生成管道；

S4、审核管道的标高，导出管综图纸。

进一步地，所述S1步骤的所述地形转换的方法包括以下步骤：

S11、打开市政竖向设计图的地形图层，提取所述地形图层中的地形图的高程点数据，保存到excel文件；

S12、使用dynamo程序读取所述excel文件里的高程点数据，通过运行程序区块选择文件路径→数据导入方式→代码块→选择点坐标；

S13、在dynamo程序中获取数据点模型；

S14、利用dynamo程序的地形转化程序区块将高程点拟合成地形，生成地形模型；

S15、运用dynamo程序的生成面多面生成工具，将所述地形模型生成平滑地形，创建出地形表面。

进一步地，所述S2步骤的所述快速布置管井的方法包括以下步骤：

S21、将CAD图纸处理只留下管井图层，将处理后的所述CAD图纸导入revit建筑设计程序；

S22、调用point.project程序节点获取管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点；

具体地，此处的交点即是管井与地面的顶部交点；

S23、调用Adaptive Component. By Points 程序节点批量布置自适应的雨污水井；

S24、导出所述管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的坐标，作为后期设计调整、统计与深化数据保存；

S25、批量生成检查井。

进一步地，所述S24步骤的所述作为后期设计调整、统计与深化数据保存的方法包括以下步骤：

第一种：使用dynamo程序导出数据至excel文件；

第二种：利用dynamo程序将所述管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的坐标写到管井的实例参数中。

进一步地，所述S3步骤的所述快速布置管道的方法包括以下步骤：

S31、通过dynamo读取雨污水井的excel坐标；

S32、处理所述雨污水井的excel坐标的数据点作为管道的起止点坐标；

S33、配置管道类型；

S34、使用dynamo程序生成管线模型。

本发明还提供一种基于BIM的室外管网参数化建模系统，执行如上述所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法，包括：

地形转换模块：通过BIM建筑信息模型的模式进行地形转换，根据地形图快速建立地形模型，利用所述地形模型创建出地形表面；

布置管井模块：通过基于BIM的revit程序快速布置管井，根据管网CAD图纸拾取管井数据；

布置管道模块：通过dynamo程序快速布置管道，拾取管道类型，利用管道起止点高度快速生成管道；

导出图纸模块：用于审核管道的标高，导出管综图纸。

根据导出的所述管综图纸，进行现场施工，所述现场施工包括以下步骤：

场地勘察；

平整场地；

定位放线；

沟槽开挖；

管井安装。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法的步骤。

本发明还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的系统算法强大，自动运行，程序设计简单，技术成熟，模块划分明确，代码重复使用率较高；通过使用dynamo技术，使得技术人员可获得非常规界面所无法提供的数据操控和几何控制功能，能够灵活地获取和管理信息，从而快速、高效地创建模型关键构件。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明一种基于BIM的室外管网参数化建模方法的流程图；

图2为本发明实施例计算机设备的构成示意图；

图3为本发明实施例地形转换的方法流程图；

图4为本发明实施例快速布置管井的方法流程图；

图5为本发明实施例快速布置管道的方法流程图；

图6为本发明实施例打开市政竖向设计图的地形图层的实际界面图；

图7为本发明实施例提取所述地形图层中的地形图的高程点数据的实际界面图；

图8为本发明实施例高程点数据保存到excel文件的实际界面图；

图9为本发明实施例运行程序区块选择文件路径→数据导入方式→代码块→选择点坐标的实际界面图；

图10为本发明实施例在dynamo程序中获取数据点模型的实际界面图；

图11为本发明实施例将高程点拟合成地形的实际界面图；

图12为本发明实施例生成地形模型的效果图；

图13为本发明实施例将所述地形模型生成平滑地形的实际界面图；

图14为本发明实施例创建出地形表面的效果图；

图15为本发明实施例将CAD图纸处理只留下管井图层的实际画面图；

图16为本发明实施例获取管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的实际界面图；

图17为本发明实施例获取管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的效果图；

图18为本发明实施例批量布置自适应的雨污水井的实际界面图；

图19为本发明实施例使用dynamo程序导出数据至excel文件的实际界面图；

图20为本发明实施例获将所述管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的坐标写到管井的实例参数中的实际界面图；

图21为本发明实施例获取管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的效果图；

图22为本发明实施例批量生成检查井的效果图；

图23为本发明实施例读取雨污水井的excel坐标的实际界面图；

图24为本发明实施例获处理所述雨污水井的excel坐标的数据点作为管道的起止点坐标的实际界面图；

图25为本发明实施例配置管道类型的实际界面图；

图26为本发明实施例使用dynamo程序生成管线模型的效果图；

图27为本发明实施例配置管道类型的效果图；

图28、29为本发明实施例配置管道类型的实际界面图；

图30为本发明实施例导出管综图纸的实际图纸。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和产品的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。

BIM技术作为数字化转型核心技术，与其它数字技术融合应用将是推动企业数字化转型升级的核心技术支撑。

本发明实施例提供一种基于BIM的室外管网参数化建模方法，参见图1所示，包括如下步骤：

S1、通过BIM建筑信息模型的模式，根据地形图快速建立地形模型，利用所述地形模型创建出地形表面，进行地形转换；

具体地，创建地形表面是为了让雨污水井在贴近真实的地形表面进行放置，直观地反映管道与地形的空间关系；

所述地形转换的方法，参见图3所示，包括以下步骤：

S11、打开市政竖向设计图的地形图层，参见图6所示，提取所述地形图层中的地形图的高程点数据，参见图7所示，保存到excel文件，参见图8、表1所示；

表1

S12、使用dynamo程序读取所述excel文件里的高程点数据，通过运行程序区块选择文件路径→数据导入方式→代码块→选择点坐标，参见图9所示；

S13、在dynamo程序中获取数据点模型，参见图10所示；

S14、利用dynamo程序的地形转化程序区块将高程点拟合成地形，生成地形模型，参见图11、12所示；

S15、运用dynamo程序的生成面多面生成工具，将所述地形模型生成平滑地形，创建出地形表面，参见图13、14所示；

S2、通过基于BIM的revit程序快速布置管井，根据管网CAD图纸拾取管井数据，快速生成管井，从而大幅度提高工作进度；

所述快速布置管井的方法，参见图4所示，包括以下步骤：

S21、将CAD图纸处理只留下管井图层，参见图15所示，将处理后的所述CAD图纸导入revit建筑设计程序；

S22、调用point.project程序节点获取管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点，参见图16、17所示；

具体地，此处的交点即是管井与地面的顶部交点；

S23、调用Adaptive Component. By Points 程序节点批量布置自适应的雨污水井，参见图18所示；

S24、导出所述管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的坐标，作为后期设计调整、统计与深化数据保存；

优选地，所述作为后期设计调整、统计与深化数据保存的方法包括以下步骤：

第一种：使用dynamo程序导出数据至excel文件，参见图19、表2所示；

表2

第二种：利用dynamo程序将所述管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的坐标写到管井的实例参数中，参见图20、21所示；

S25、批量生成检查井，参见图22所示；

S3、通过dynamo程序快速布置管道，拾取管道类型，利用管道起止点高度快速生成管道；

所述快速布置管道的方法，参见图5所示，包括以下步骤：

S31、通过dynamo读取雨污水井的excel坐标，参见图23所示；

S32、处理所述雨污水井的excel坐标的数据点作为管道的起止点坐标，参见图24所示；

S33、配置管道类型，参见图25所示；

S34、使用dynamo程序生成管线模型，参见图26-29所示；

S4、审核管道的标高，导出管综图纸，参见图30所示。

本发明实施例还提供一种基于BIM的室外管网参数化建模系统，执行如上述所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法，包括：

地形转换模块：通过BIM建筑信息模型的模式进行地形转换，根据地形图快速建立地形模型，利用所述地形模型创建出地形表面；

布置管井模块：通过基于BIM的revit程序快速布置管井，根据管网CAD图纸拾取管井数据；

布置管道模块：通过dynamo程序快速布置管道，拾取管道类型，利用管道起止点高度快速生成管道；

导出图纸模块：用于审核管道的标高，导出管综图纸。

应用例

本发明实施例的市政管网深化设计通过revit软件建立场地以及综合管网模型，导入Navisworks软件运行碰撞检查，发现问题并提出修改，最后由revit软件落实可视化，信息化应用，出具深化设计图纸，明细表，三维动态漫游。本应用例以某地项目为例，通过BIM参数化设计应用在实际项目中去。

某地项目场地面积2200亩，采用BIM常规办法建设全专业模型需用时30个工作日。

根据导出的管综图纸，进行现场施工，所述现场施工包括以下步骤：

场地勘察；

平整场地；

定位放线；

沟槽开挖；

管井安装。

本发明基于BIM技术，对某地项目进行全专业的市政管线建模并综合协同设计，不仅创建了与实际施工符合的族库，还为后期施工提供三维可视化的管线模型和数据；同时在市政管线综合方面帮助设计方发现图纸问题，并解决图纸中管线硬碰撞，协助设计方提出修改方案。因前期工作部署及时，在施工阶段才能发现的问题前置到设计阶段，更早的解决，减少工程返工量，赢得业主认可，争取收获更多社会效益。

本发明实施例运用创新设计的解决方法和新颖的计算机算法，参数化建模和生成施工解决方案。利用Revit平台，实现较复杂区域市政专业多要素快速建模，利用可视化程序实现高难度建模，对接现场高精确调整及施工方案优化。

将基于Revit常规模型创建的各专业族库通过可视化编程载入到项目文件之中，利用dynamo可视化编程实现市政综合管网模型快速成型，极大减少建模时间便于设计人员快速的发现并解决设计问题。

采用三维建模技术、管线综合碰撞检测技术、高程精确调整技术与路由优化等方面，呈现市政工程管线综合BIM技术应用的流程、方法和成效．解决传统2D设计精确“控制高程”难的问题，从而减少不必要的返工和资源浪费。

BIM管理系统的集成应用，将提高工程项目管理过程中的各业务单元之间的数据集成和共享，有效促进技术、生产和商务三条管线的打通与协同，更好地支持方案优化，有力地保证执行过程中造价的快速确定、控制设计变更，减少返工，降低成本，提高质量，大大降低合同执行的风险。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，图2是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图；参见附图图2所示，该计算机设备包括：输入装置23、输出装置24、存储器22和处理器21；所述存储器22，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器21执行，使得所述一个或多个处理器21实现如上述实施例提供的基于BIM的室外管网参数化建模方法；其中输入装置23、输出装置24、存储器22和处理器21可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。

存储器22作为一种计算设备可读写存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本发明实施例所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法对应的程序指令；存储器22可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等；此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件；在一些实例中，存储器22可进一步包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置23可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入；输出装置24可包括显示屏等显示设备。

处理器21通过运行存储在存储器22中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于BIM的室外管网参数化建模方法。

上述提供的计算机设备可用于执行上述实施例提供的基于BIM的室外管网参数化建模方法，具备相应的功能和有益效果。

本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述实施例提供的基于BIM的室外管网参数化建模方法，存储介质是任何的各种类型的存储器设备或存储设备，存储介质包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等；存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合；另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统；第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。存储介质包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上实施例所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于BIM的室外管网参数化建模方法中的相关操作。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

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 (5)

1.一种基于BIM的室外管网参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过BIM建筑信息模型的模式，根据地形图快速建立地形模型，利用所述地形模型创建出地形表面，进行地形转换；

S2、通过基于BIM的revit程序快速布置管井，根据管网CAD图纸拾取管井数据，快速生成管井；

S3、通过dynamo程序快速布置管道，拾取管道类型，利用管道起止点高度快速生成管道；

S4、审核管道的标高，导出管综图纸；

所述S1步骤的所述地形转换的方法包括以下步骤：

S11、打开市政竖向设计图的地形图层，提取所述地形图层中的地形图的高程点数据，保存到excel文件；

S12、使用dynamo程序读取所述excel文件里的高程点数据，通过运行程序区块选择文件路径→数据导入方式→代码块→选择点坐标；

S13、在dynamo程序中获取数据点模型；

S14、利用dynamo程序的地形转化程序区块将高程点拟合成地形，生成地形模型；

S15、运用dynamo程序的生成面多面生成工具，将所述地形模型生成平滑地形，创建出地形表面；

所述S2步骤的所述快速布置管井的方法包括以下步骤：

S21、将CAD图纸处理只留下管井图层，将处理后的所述CAD图纸导入revit建筑设计程序；

S22、调用point.project程序节点获取管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点；

S23、调用Adaptive Component. By Points 程序节点批量布置自适应的雨污水井；

S24、导出所述管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的坐标，作为后期设计调整、统计与深化数据保存；

S25、批量生成检查井；

所述S3步骤的所述快速布置管道的方法包括以下步骤：

S31、通过dynamo读取雨污水井的excel坐标；

S32、处理所述雨污水井的excel坐标的数据点作为管道的起止点坐标；

S33、配置管道类型；

S34、使用dynamo程序生成管线模型。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法，其特征在于，所述S24步骤的所述作为后期设计调整、统计与深化数据保存的方法包括以下步骤：

第一种：使用dynamo程序导出数据至excel文件；

第二种：利用dynamo程序将所述管井平面坐标在竖直方向上与地形的交点的坐标写到管井的实例参数中。

3.一种基于BIM的室外管网参数化建模系统，执行如权利要求1或2所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法，其特征在于，包括：

地形转换模块：通过BIM建筑信息模型的模式进行地形转换，根据地形图快速建立地形模型，利用所述地形模型创建出地形表面；

布置管井模块：通过基于BIM的revit程序快速布置管井，根据管网CAD图纸拾取管井数据；

布置管道模块：通过dynamo程序快速布置管道，拾取管道类型，利用管道起止点高度快速生成管道；

导出图纸模块：用于审核管道的标高，导出管综图纸。

4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1或2所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法的步骤。

5.一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1或2所述的基于BIM的室外管网参数化建模方法的步骤。

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