CN116796400A - 一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据储存技术领域，特别是一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法。包括根据绘图软件进行二次开发，获取模型组成构件的文档信息与几何元素；获取构件的材质信息和纹理贴图；获取构件组成网格空间顶点坐标，UV坐标及索引信息；将空间坐标点组成三角网面并生成单个三角网面ID，对于单个三角网面申明其空间位置和空间向量，将三角网面组成单个几何网格并申明几何网格ID；将多个几何网格组成单个构件并申明构件ID；将模型进行渲染。本发明通过数模分离的方式将模型几何信息和非几何信息分别存储，几何信息通过点、线、面、几何网格的递进形式存储，构件之间通过ID建立索引关系，使得整体数据的描述更加简练，减少数据形态和属性定义。
Description
技术领域
本发明涉及数据储存技术领域，特别是一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法。
背景技术
工程建设过程中往往会产生大量的数据，这些数据一般会零散的分布储存在各个不同的地方，即便在竣工交付的时候归档的数据占整个工程产生的数据比例也很小，大量的数据随着工程建设的完成而湮没，数据存在的形式也包含不同的形式，最常见的包括图纸（初步设计图、扩初设计图、施工设计图等）、文档（设计说明、施工方案、说明文件）、表格（工程量表、造价表），数据之间的相互关系也因为生产人员、所属专业的不同而更显复杂。
BIM（Building Information Modeling）技术是Autodesk公司在2002年率先提出，已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。
经过多年的发展，国际国内形成了上百种BIM软件，各有侧重与特点，建筑项目参建成员不同专业、不同部分、不同分工所使用的BIM软件各不相同，广义上包含信息、模型的电子文件，都能称之为BIM格式文件，包括DWG、RVT、DGN等，这些BIM软件主要采用自身的内部数据格式，不同的数据格式导致建筑项目BIM应用过程中普遍存在交换性不足、数据交互效率低的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于不同的数据格式导致建筑项目BIM应用过程中普遍存在交换性不足、数据交互效率低。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法：
根据绘图软件进行二次开发，获取模型组成构件的文档信息与几何元素；
获取构件的材质信息和纹理贴图；
获取构件组成网格空间顶点坐标，UV坐标及索引信息；
将空间坐标点组成三角网面并生成单个三角网面ID，对于单个三角网面申明其空间位置和空间向量，将三角网面组成单个几何网格并申明几何网格ID；
将多个几何网格组成单个构件并申明构件ID，储存几何信息；
将模型进行渲染。
作为本发明所述一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的一种优选方案，其中：获取模型组成构件的文档信息与几何元素是按照模型数据结构遍历模型所有构件，提取构件标识ID，获取软件版本信息及文件存储、构件非几何信息，以json文件形式存储。
作为本发明所述一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的一种优选方案，其中：获取构件的材质信息和纹理贴图是通过OnMaterial方法获取材质的材质名、环境反射、漫反射和透明度数据。
作为本发明所述一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的一种优选方案，其中：空间坐标点是通过IExportContent接口获取当前元素的实例信息及类型信息，通过OnPolymesh方法获取顶点、UV坐标及索引信息。
作为本发明所述一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的一种优选方案，其中：BIM数字储存的数据格式包括IFC数据格式中的文档信息、几何元素和几何网格；
所述文档信息主要用于描述所生成的dim文件概述信息，所述概述信息内容包括生成dim文件软件的版本信息、文件存储名称、模型分类和编码；
所述几何元素用于描述载体模型的几何形状与构件属性，所述几何形状与构件属性包括组成模型的构件标识ID、构件分类、构件编码、构件非几何属性、构件位置、组成构件的几何网格ID；
所述几何网格描述几何形状中具体坐标点，由空间点组成相应的三角网面，三角网面几何形成几何网格，所述几何网格包括几何网格ID、组成几何网格定点坐标、组成几何网格三角面。
作为本发明所述一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的一种优选方案，其中：文档信息和几何元素均通过json文件形式存在，所述几何网格通过gltf文件形式存在，且数据格式dim文件通过将上述文件打包、压缩、加密后形成；
其中a为长半轴，b为短半轴，e是椭球体第一偏心率，e´是椭球体第二偏心率，而e和e´的计算方式是：
；
经度转弧度与纬度转弧度的方法是：
；
其中B是经度转弧度，L是纬度转弧度，lon是经度，lat是纬度，基于此进行目标点笛卡尔坐标的计算：
；
其中N是曲率半径，其计算方式是：
；
其中a为长半轴。
作为本发明所述一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的一种优选方案，其中：计算参考点的笛卡尔坐标（Xr, Yr, Zr），基于目标点笛卡尔坐标（Xt,Yt,Zt），计算目标点与参考点之间的向量：
；
将向量表示成直角坐标系下的三个分量，或者球坐标系下的距离、方位角和俯仰角，相对坐标通常使用直角坐标系表示，将向量（dx, dy, dz）转换成相对坐标（x, y, z）：
；
其中，x、y、z分别表示目标点与参考点在东、北、天向上的相对距离。
作为本发明所述一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的一种优选方案，其中：所述gltf文件可通过WebGL直接在网页端渲染展示模型；
文档信息是根据绘图软件进行二次开发，读取对应软件的BIM模型，获取软件版本信息及文件存储名称，将《建筑信息模型分类和编码》(GB/T51269-2017）附录A编写为文档格式，建立构件编码和中文名称、英文名称对应关系。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
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，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明有益效果为：
（一）本发明通过引入《建筑信息模型分类和编码》(GB/T51269-2017）标准，将标准附录以文件形式存储，将构件分类直接通过与标准附录建立索引，快速赋值构件编码，非几何信息以json文件形式存储，方便几何网格与非几何信息建立索引关系，包含更全的业务数据；
（二）本发明通过数模分离的方式将模型几何信息和非几何信息分别存储，以gltf格式存储源模型几何信息，轻量化源模型信息，通过压缩算法减少模型存储空间，提升数据传递效率，同时导出原生模型的原始纹理贴图，配合gltf格式直接通过WebGL技术进行渲染，提高了BIM模型渲染效率和渲染效果；
（三）本发明几何信息通过点、线、面、几何网格的递进形式存储，构件之间通过ID建立索引关系，使得整体数据的描述更加简练，减少数据形态和属性定义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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它的附图。其中：
图1为实施例1中一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的坐标转换示意图。
图2为实施例1中一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的结构图。
图3为实施例2中一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法的渲染图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法包括
如图1所示，本发明实施例提供一种BIM图形引擎通用数据格式，包括IFC数据格式中的文档信息、几何元素和几何网格，文档信息主要用于描述所生成的dim文件概述信息，概述信息内容包括生成dim文件软件的版本信息、文件存储名称、模型分类和编码，文档信息和几何元素均通过json文件形式存在。
几何网格通过gltf文件形式存在，且数据格式dim文件通过将上述文件打包、压缩、加密后形成，gltf文件可通过WebGL直接在网页端渲染展示模型，文档信息是根据不同绘图软件进行二次开发，读取对应软件的BIM模型，获取软件版本信息及文件存储名称，将《建筑信息模型分类和编码》(GB/T51269-2017）附录A编写为文档格式，建立构件编码和中文名称、英文名称对应关系。
几何元素文件是按照模型数据结构遍历模型所有构件，提取构件标识ID，获取构件非几何信息，以及组成构件的几何网格ID，几何网格文件是根据每一个构件的类型，采用对应解析方式获得构件中所有空间坐标点，空间坐标点组成三角网面，三角网面组成几何网格并生成几何网格ID；
几何元素用于描述载体模型的几何形状与构件属性，几何形状与构件属性包括组成模型的构件标识ID、构件分类、构件编码、构件非几何属性、构件位置、组成构件的几何网格ID；
几何网格描述几何形状中具体坐标点，由空间点组成相应的三角网面，三角网面几何形成几何网格，几何网格包括几何网格ID、组成几何网格定点坐标、组成几何网格三角面。
一种基于webGL的BIM数字存储的交换方法，其特征在于，包括如下具体方法：
步骤一.根据不同绘图软件进行二次开发，获取模型组成构件的文档信息、几何元素，以Revit软件为例，通过OnElementbegin按照模型数据结构遍历模型所有构件，提取构件标识ID，获取软件版本信息及文件存储、构件非几何信息，以json文件形式存储；
步骤二.获取构件的材质信息和纹理贴图，以Revit软件为例，通过OnMaterial方法获取材质的材质名、环境反射、漫反射和透明度数据；
步骤三.获取构件组成网格空间顶点坐标，以Revit软件为例，通过IExportContent接口获取当前元素的实例信息及类型信息，通过OnPolymesh方法获取顶点、UV坐标及索引信息；
步骤四.将空间坐标点组成三角网面并生成单个三角网面ID，对于单个三角网面申明其空间位置和空间向量，将三角网面组成单个几何网格并申明几何网格ID；将多个几何网格组成单个构件并申明构件ID，将上述几何信息存储到gltf文件中；
步骤五.通过webGL技术将模型渲染出来。文档信息和几何元素均通过json文件形式存在，所述几何网格通过gltf文件形式存在，且数据格式dim文件通过将上述文件打包、压缩、加密后形成；
其中a为长半轴，b为短半轴，e是椭球体第一偏心率，e´是椭球体第二偏心率，而e和e´的计算方式是：
；
经度转弧度与纬度转弧度的方法是：
；
其中B是经度转弧度，L是纬度转弧度，lon是经度，lat是纬度，基于此进行目标点笛卡尔坐标的计算：
；
其中N是曲率半径，其计算方式是：
。
计算参考点的笛卡尔坐标（Xr, Yr, Zr），基于目标点笛卡尔坐标（Xt,Yt,Zt），计算目标点与参考点之间的向量：
；
将向量表示成直角坐标系下的三个分量，或者球坐标系下的距离、方位角和俯仰角，相对坐标通常使用直角坐标系表示，将向量（dx, dy, dz）转换成相对坐标（x, y, z）：
；
如图1所示，其中，x、y、z分别表示目标点与参考点在东、北、天向上的相对距离。
实施例2
本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：还包括：
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置）、便携式计算机盘盒（磁装置）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器）、光纤装置以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
实施例3
参照图2和图3，为本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：
以Revit软件为例，通过OnElementbegin按照模型数据结构遍历模型所有构件，提取构件标识ID，获取软件版本信息及文件存储、构件非几何信息，以json文件形式存储；
以Revit软件为例，通过OnMaterial方法获取材质的材质名、环境反射、漫反射和透明度数据；
以Revit软件为例，通过IExportContent接口获取当前元素的实例信息及类型信息，通过OnPolymesh方法获取顶点、UV坐标及索引信息；
将空间坐标点组成三角网面并生成单个三角网面ID，对于单个三角网面申明其空间位置和空间向量，将三角网面组成单个几何网格并申明几何网格ID；将多个几何网格组成单个构件并申明构件ID，将上述几何信息存储到gltf文件中；
通过webGL技术将模型渲染出来。最后形成的效果如图2和图3所示。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：包括
根据绘图软件进行二次开发，获取模型组成构件的文档信息与几何元素；
获取构件的材质信息和纹理贴图；
获取构件组成网格空间顶点坐标，UV坐标及索引信息；
将空间坐标点组成三角网面并生成单个三角网面ID，对于单个三角网面申明其空间位置和空间向量，将三角网面组成单个几何网格并申明几何网格ID；
将多个几何网格组成单个构件并申明构件ID，储存几何信息；
将模型进行渲染。
2.如权利要求1所述的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：获取模型组成构件的文档信息与几何元素是按照模型数据结构遍历模型所有构件，提取构件标识ID，获取软件版本信息及文件存储、构件非几何信息，以json文件形式存储。
3.如权利要求1或2所述的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：获取构件的材质信息和纹理贴图是通过OnMaterial方法获取材质的材质名、环境反射、漫反射和透明度数据。
4.如权利要求3所述的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：空间坐标点是通过IExportContent接口获取当前元素的实例信息及类型信息，通过OnPolymesh方法获取顶点、UV坐标及索引信息。
5.如权利要求1、2和4任一所述的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：BIM数字储存的数据格式包括IFC数据格式中的文档信息、几何元素和几何网格；
所述文档信息主要用于描述所生成的dim文件概述信息，所述概述信息内容包括生成dim文件软件的版本信息、文件存储名称、模型分类和编码；
所述几何元素用于描述载体模型的几何形状与构件属性，所述几何形状与构件属性包括组成模型的构件标识ID、构件分类、构件编码、构件非几何属性、构件位置、组成构件的几何网格ID；
所述几何网格描述几何形状中具体坐标点，由空间点组成相应的三角网面，三角网面几何形成几何网格，所述几何网格包括几何网格ID、组成几何网格定点坐标、组成几何网格三角面。
6.如权利要求5所述的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：文档信息和几何元素均通过json文件形式存在，所述几何网格通过gltf文件形式存在，且数据格式dim文件通过将上述文件打包、压缩、加密后形成；
其中a为长半轴，b为短半轴，e是椭球体第一偏心率，e´是椭球体第二偏心率，而e和e´的计算方式是：
；
经度转弧度与纬度转弧度的方法是：
；
其中B是经度转弧度，L是纬度转弧度，lon是经度，lat是纬度，基于此进行目标点笛卡尔坐标的计算：
；
其中N是曲率半径，其计算方式是：
；
其中a为长半轴。
7.如权利要求6所述的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：计算参考点的笛卡尔坐标（Xr, Yr, Zr），基于目标点笛卡尔坐标（Xt,Yt,Zt），计算目标点与参考点之间的向量：
；
将向量表示成直角坐标系下的三个分量，或者球坐标系下的距离、方位角和俯仰角，相对坐标通常使用直角坐标系表示，将向量（dx, dy, dz）转换成相对坐标（x, y, z）：
；
其中，x、y、z分别表示目标点与参考点在东、北、天向上的相对距离。
8.如权利要求6或7所述的一种基于webGL的BIM数字存储数据格式的交换方法，其特征在于：所述gltf文件可通过WebGL直接在网页端渲染展示模型；
文档信息是根据绘图软件进行二次开发，读取对应软件的BIM模型，获取软件版本信息及文件存储名称，将《建筑信息模型分类和编码》(GB/T51269-2017）附录A编写为文档格式，建立构件编码和中文名称、英文名称对应关系 。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117556519A (zh) * | 2023-12-11 | 2024-02-13 | 深圳大学 | 面向数字孪生的Revit模型数据的转换方法及设备 |
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2023
- 2023-05-19 CN CN202310569068.0A patent/CN116796400A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117556519A (zh) * | 2023-12-11 | 2024-02-13 | 深圳大学 | 面向数字孪生的Revit模型数据的转换方法及设备 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20230922 |