CN117763685A - 一种免切片的bim模型无损加载方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种免切片的BIM模型无损加载方法及装置，所述方法包括获取BIM模型，并读取解析所述BIM模型的模型数据；将所述BIM模型发布到服务器中，在服务器中生成模型服务，并提供对应的服务接口；将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染。该技术主要基于语义实体模型的数据结构，使BIM模型免于切片处理，完整保留几何结构与属性信息，再按照BIM模型构件类型动态合批提交到前端进行渲染，实现了大体量BIM模型在浏览器中加载效率低下的问题。

Description

一种免切片的BIM模型无损加载方法及装置

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，特别是一种免切片的BIM模型无损加载方法及装置。

背景技术

BIM模型是基于建筑和基础设施项目的三维模型，同时包含有关该项目的各种信息，不仅包括建筑物的几何形状，还包括关于建筑物构件、材料、空间、时间、成本等方面的详细信息。通常情况下受模型复杂度、网络带宽、图形渲染性能、浏览器对渲染引擎兼容性等问题往往导致BIM模型无法在Web端进行高效加载显示，尤其是大批量范围的BIM模型加载浏览时常会出现卡顿、失帧、破面，甚至浏览器崩溃等问题。

面对以上问题，通常的做法是参考三维精细模型的处理方式，将BIM模型进行切片，转换为可以在Web端高效传输和加载的3D瓦片数据。3D瓦片的处理机制是将地理空间数据按四叉树或八叉树的形式分割为小块，每个瓦片包含一个特定区域或层级的信息。通过按需加载这些瓦片，可以实现分块加载，仅加载用户当前视图范围内的数据，而不必一次性加载整个场景。但此种处理方式往往会打破BIM模型中的构件结构，构件属性也无法以构件为单位进行存储调用，导致在Web端无法对BIM模型进行基于构件的检索和业务应用，楼宇运维管理时无法随使用情况随时更新模型状态，从而出现BIM模型在Web端“中看不中用”的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种免切片的BIM模型无损加载方法及装置，针对切片后的BIM模型因存在几何或属性信息损失导致其在Web端无法满足业务应用需求，而未经轻量化切片处理的BIM模型无法在Web端高效加载显示问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种免切片的BIM模型无损加载方法，所述方法包括：

获取BIM模型，并读取解析所述BIM模型的模型数据；所述模型数据包括但不限于几何信息、纹理材质、贴图信息和属性信息；

将所述BIM模型发布到服务器中，在服务器中生成模型服务，并提供对应的服务接口；

将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染。

可选地，所述读取解析所述BIM模型的模型数据之后，所述方法还包括：

将所述BIM模型的模型数据以数据库表的形式存储为多表数据集，所述多表数据集包括以下至少之一：元数据表、BIM模型表、BIM子模型表、BIM属性表、BIM对象表、构件信息表、材质信息表、构件三角网信息表、楼层信息表、图片数据表；

将所述数据表打包到同一SQLite数据库表中，使每个空间实体具有唯一ID，便于空间实体的查询、新增、删除、编辑更新。

可选地，所述服务接口的类型包括几何操作类服务接口、属性操作类服务接口、上传操作类服务接口、文件操作类服务接口、模型分析类服务接口；

几何操作类服务接口能够支持获取模型列表、材质、三角网、实例、构件或其他相关信息；属性操作类服务接口支持根据模型ID、构件类型、楼层、业务属性获取构件，进而获取其纹理材质，为实现BIM模型在Web端的高效渲染提供基础。

可选地，所述将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染包括：

确定模型在Web端三维场景当前视角；

根据当前视角及业务属性筛选出部分构件，动态地将所述部分构件合并到一起进行渲染。

可选地，进行合并渲染时，利用模型服务对应的接口，获取需要渲染的构件。

根据本发明的另一个方面，提供了一种免切片的BIM模型无损加载装置，所述装置包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述任一项所述的方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述任一项所述的方法。

本发明还提供了一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括所述的免切片的BIM模型无损加载装置。

本发明提供了一种免切片的BIM模型无损加载方法，该技术主要基于语义实体模型的数据结构，使BIM模型免于切片处理，完整保留几何结构与属性信息，再按照BIM模型构件类型动态合批提交到前端进行渲染，实现了大体量BIM模型在浏览器中加载效率低下的问题。

在实现本发明的BIM模型无损加载技术时，首先要将BIM模型转换为语义实体模型，该模型采用数据库存储方式，将BIM模型的几何结构、材质纹理、业务属性等相关信息以库表的形式进行完整保存，以供服务端发布服务。服务端提供按类型、属性查询构件的服务接口，Web端可通过调用该接口检索获取需要优先渲染的重要构件，然后Web端渲染引擎通过动态合批技术将获取到的构件提交到显卡进行渲染，实现BIM模型在Web端的无损加载。

本发明的免切片BIM模型无损加载技术具有以下优点：

1.BIM模型处理上舍弃传统的切片轻量化处理的做法，采用语义实体的形式完整保留BIM模型的几何、材质、属性等信息，使BIM模型转换过程完全无损，模型完整保留构件实体的几何结构和属性材质信息，便于实现业务属性双向编辑，满足楼宇运营维护监管、指标运算等业务应用需求；

2.提供模型应用服务接口，模型构件支持灵活的按需加载，可根据用户需求加载、查看特定业务类型的模型构件，这对于大型或复杂BIM模型的应用，能够极大的提升用户体验，模型的维护更新过程更加简化，快速响应模型场景，支持灵活的空间和属性检索，材质、纹理、图片和几何模板对象可按需复用，轻松实现构件级的CIM应用，方便BIM模型灵活适应多种业务应用；

3.模型渲染上采用动态合批的优化策略，巧妙利用语义实体模型按需提供服务的特性，提取前端渲染需要的模型构件，利用CPU的计算性能消耗，来减轻GPU在渲染时的工作负担，结合前端动态的几何合批渲染机制，实现大批量BIM模型在Web端的高性能加载，从而提高BIM模型渲染的整体性能；

综上所述，本发明实现的免切片BIM模型无损加载技术，具有重要的使用价值和广泛的应用前景。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

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。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的免切片的BIM模型无损加载方法流程示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的免切片的BIM模型无损加载方整体流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种免切片的BIM模型无损加载方法，如图1所示，本发明实施例的免切片的BIM模型无损加载方法包括：

S1，获取BIM模型，并读取解析所述BIM模型的模型数据；所述模型数据包括但不限于几何信息、纹理材质、贴图信息和属性信息；

S2，将所述BIM模型发布到服务器中，在服务器中生成模型服务，并提供对应的服务接口；

S3，将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染。

本发明提供了一种免切片的BIM模型无损加载方法，该技术主要基于语义实体模型的数据结构，使BIM模型免于切片处理，完整保留几何结构与属性信息，再按照BIM模型构件类型动态合批提交到前端进行渲染，实现了大体量BIM模型在浏览器中加载效率低下的问题。下面针对本实施例的具体过程进行详细说明。

S1，获取BIM模型，并读取解析所述BIM模型的模型数据。结合图2可知，首先获取RVT、IFC等格式的BIM模型，BIM模型文件中记录了模型版本、生产时间等描述信息，并按构件编号顺序依次记录每个构件的详细信息，其中包括构件类型、构件颜色、材质、相对工程原点坐标、构件大小与属性信息，但所有信息以数据流式记录，并非可关联检索的数据库表形式，比如无法快速获取该模型共有哪些楼层或纹理材质，更无法快速按照楼层、类型等信息获取构件ID，因此为保证BIM模型加载效率，必须将BIM模型数据按数据库表的形式重新输出。

可选地，解析读取BIM模型的模型数据之后，将所述BIM模型数据以sqlite数据库表的形式存储为多表数据集，主要包括元数据表、BIM模型表、BIM子模型表、BIM属性表、BIM对象表、构件信息表、材质信息表、构件三角网信息表、楼层信息表、图片数据表等，所有数据表中具有能够一一对应的关键字段，以便匹配检索；将所述数据表打包到同一SQLite数据库表中，使每个空间实体具有唯一ID，便于空间实体的查询、新增、删除、编辑更新。

本实施例将BIM模型转换为语义实体模型，以数据库表的形式存储记录BIM模型及其构件的几何、材质、纹理、类型、属性等信息。

S2，将所述BIM模型发布到服务器中，在服务器中生成模型服务，并提供对应的服务接口。在Web端渲染模型之前，需要在服务器中将BIM模型发布为BIM服务，这其中使用了基于tomcat的地图服务引擎，使本地的BIM数据通过基于HTTP的网络协议标准，成为网络环境中可读取、响应并传送消息的网络服务，以便Web客户端能够通过BIM模型服务URL接口获取模型信息，并与服务端进行请求响应处理。与普通数据网络服务不同，BIM模型服务还应结合其模型应用提供相应的服务接口。在一些实施例中，所述服务接口的类型包括几何操作类服务接口、属性操作类服务接口、上传操作类服务接口、文件操作类服务接口、模型分析类服务接口；其中，几何操作类服务接口能够支持获取模型列表、材质、三角网、实例、构件或其他相关信息，支持根据模型ID、构件类型、楼层、业务属性获取构件及其纹理材质，客户端在请求BIM服务时，按照服务接口定义的请求参数输入参数值，如楼层、构件ID等，然后服务器接收到接口请求并进行响应处理，将处理后的响应结果再通过http协议传送给客户端，从而完成模型构件信息检索工作。此步骤主要利用服务接口获取指定需求的构件ID，从而使Web端需要加载的BIM构件数大幅减少，为实现其在Web端的高效渲染提供有效基础。

服务端发布基于语义实体模型的服务，并提供按类或属性筛选构件、获取构件材质纹理信息的服务接口。

S3，将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染。

BIM模型完成服务发布后就可以将服务提交到Web端三维场景中进行加载渲染，常见的渲染方式是每个构件提交一次显卡渲染，为了实现BIM模型的高效渲染，本实施例采用了动态合批技术。可选地，所述将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染包括：确定模型在Web端三维场景当前视角；根据当前视角及业务属性筛选出部分构件，动态地将所述部分构件合并到一起进行渲染。可选地，进行合并渲染时，利用模型服务对应的接口，获取需要渲染的构件。

也就是说，根据当前视角及业务属性筛选出部分构件，动态地将构件合并到一起进行渲染。组装时利用模型服务接口，获取需要渲染的构件，比如根据属性获取已被标记为外壳或LOD的构件，也可筛选构件类型为柱、梁、墙等主要建筑结构的构件，筛选获取过程则需调用S2中提到的按构件类型、业务属性筛选构件的服务接口，将类型或属性作为请求参数发送到服务端，服务端通过接口计算得到筛选后的构件ID；Web端的渲染引擎在得到服务端返回的构件信息后，会自动计算渲染队列，它主要控制场景中物体渲染顺序，一般情况下渲染引擎会按照队列顺序来渲染场景中的所有物体，但由于三维空间视角中，BIM模型构件之间会存在大量叠压，如果全部按照渲染队列进行渲染则会浪费大量GPU资源，那么在Web端调用渲染队列时，只响应完成最上方顺序的物体绘制后进行break跳出渲染即可，以便快速响应下一次渲染情况，实现BIM模型免切片的无损加载。

Web端实现渲染时普遍会采用两种技术：静态合批与动态合批。静态合批一般适用于永远不会移动、旋转和缩放的静态物体，它往往需要额外的内存开销来存储合并后的几何数据，如果一些物体共用了同样的几何数据，那么渲染引擎会在编译及运行状态对每个物体创建一个几何数据备份，这显然对需要实时变化视角来浏览三维BIM模型场景的情况不够理想。而动态合批技术对共用同样材质的物体，渲染引擎会自动对这些物体进行处理，即利用CPU内存的力量给GPU显卡降低压力，从而优化渲染效果。本专利中Web端根据场景视角、模型位置、构件类型提取需要渲染的构件后，就是通过动态合批技术将获取到的部分构件提交到显卡完成渲染。

本实施例的方案优化了BIM模型存储结构，按需提供构件信息，通过动态合批渲染技术实现BIM模型免切片无损加载。

本专利通过优化BIM模型存储方式，利用语义实体按需加载的特性，并结合动态合批渲染技术解决了BIM模型无损加载问题。

根据本发明的另一个方面，提供了一种免切片的BIM模型无损加载装置，所述装置包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述任一项所述的方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述任一项所述的方法。

本发明还提供了一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括所述的免切片的BIM模型无损加载装置。

本发明实施例提供的技术方案具备以下技术效果：

1.效率高：以此技术可实现海量BIM模型数据的承载，实现秒级渲染，经验证可在浏览器上直接加载30个项目100GB以上的BIM数据，单栋BIM模型(GB级别)加载时间小于15秒，显示帧率不低于30fps，浏览过程流畅，无卡顿现象，大场景小场景之间切换显示稳定，不会出现模型构件大量消失重新加载情况，保证CIM平台相关应用高效运作。

2.应用广：模型服务接口支持BIM构件的信息获取、属性检索与属性的双向编辑，允许多个团队成员在同一BIM模型上同时进行实时编辑和更新，增强了模型的灵活性，便于团队环境中的模型进行实时更新协作，有助于快速解决项目问题并保证项目模型状态的同步性。

3.价值远：基于语义实体的管理更容易实现数据的集中管理和版本控制，这意味着团队能够通过追踪模型的变更历史，轻松地回滚到先前的版本，从而提高项目管理的效率；同时基于语义实体的模型结构设计，能够无缝对接实景三维建设，可以统一存储和管理空间实体的二、三维多形态以及多时态对象，实现一码多态管理，以地理实体库的形式进行长期的使用与维护，最大程度延长数据的应用时效与价值。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为简洁起见，在此不另赘述。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以物理上相互独立，也可以两个或两个以上功能单元集成在一起，还可以全部功能单元都集成在一个处理单元中。上述集成的功能单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件或者固件的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：所述集成的功能单元如果以软件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该技术方案的全部或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，其包括若干指令，用以使得一台计算设备(例如个人计算机，服务器，或者网络设备等)在运行所述指令时执行本发明各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)、随机存取存储器(RAM)，磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机，服务器，或者网络设备等的计算设备)来完成，所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中，当所述程序指令被计算设备的处理器执行时，所述计算设备执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种免切片的BIM模型无损加载方法，其特征在于，所述方法包括：

获取BIM模型，并读取解析所述BIM模型的模型数据；所述模型数据包括但不限于几何信息、纹理材质、贴图信息和属性信息；

将所述BIM模型发布到服务器中，在服务器中生成模型服务，并提供对应的服务接口；

将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读取解析所述BIM模型的模型数据之后，所述方法还包括：

将所述BIM模型的模型数据以数据库表的形式存储为多表数据集，所述多表数据集包括以下至少之一：元数据表、BIM模型表、BIM子模型表、BIM属性表、BIM对象表、构件信息表、材质信息表、构件三角网信息表、楼层信息表、图片数据表；

将所述数据表打包到同一SQLite数据库表中，使每个空间实体具有唯一ID，便于空间实体的查询、新增、删除、编辑更新。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务接口的类型包括几何操作类服务接口、属性操作类服务接口、上传操作类服务接口、文件操作类服务接口、模型分析类服务接口；

几何操作类服务接口能够支持获取模型列表、材质、三角网、实例、构件或其他相关信息；属性操作类服务接口支持根据模型ID、构件类型、楼层、业务属性获取构件，进而获取纹理材质，为实现BIM模型在Web端的高效渲染提供基础。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述模型服务提交至Web端三维场景中进行加载渲染包括：

确定模型在Web端三维场景当前视角；

根据当前视角及业务属性筛选出部分构件，动态地将所述部分构件合并到一起进行渲染。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进行合并渲染时，利用模型服务对应的接口，获取需要渲染的构件。

6.一种免切片的BIM模型无损加载装置，所述装置包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-5任一项所述的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-5任一项所述的方法。

8.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括权利要求6所述的免切片的BIM模型无损加载装置。