CN105701295B - Bim模型与三维地理信息***快速集成展现的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种BIM模型与三维地理信息***快速集成展现的方法，通过对BIM模型进行编码，并对BIM模型进行轻量化处理提取属性信息入库，将BIM模型根据设计坐标投影到三维地理信息***中，并将BIM模型按球面坐标系重新组织入库，将BIM模型发布后在三维地理信息***中查询BIM的空间几何信息和属性信息。本发明将数字化的三维建筑模型作为核心应用于建筑工程的设计、施工等过程中，较好地实现了BIM设计模型应用到土木工程领域与地理信息相结合，解决了BIM设计模型集成到三维地理信息***存在承载的信息丢失、加载速度慢、建（构）筑物内的构件空间位置偏移等问题。
Description
技术领域
本发明涉及BIM技术、三维地理信息技术和数据库管理技术，特别是涉及一种BIM模型与三维地理信息***快速集成展现的方法。
背景技术
建筑信息模型BIM（Building Information Modeling，简称BIM），是一种应用于工程设计、建造和管理的数字化工具，它是以三维数字技术为基础，集成建筑工程各种相关信息的工程数据模型。是对建筑工程相关信息的详尽表达，支持建筑工程设计、建造、管理的集成管理环境，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递。具有可视化、协调性、模拟性和可出图性等特点。在建筑行业中，BIM技术的应用，打破了信息孤岛，实现用数据跟踪每个工程构件的空间位置以及全生命周期的信息。目前在公路、水运、铁路、城市轨道等交通规划设计、建设管理、运营维护全生命周期管理中还没有深入应用。
当前，BIM模型都是按单体进行设计，多个BIM模型存在拼装困难，且由于公路、铁路等工程存在线路长、与沿线空间地形、地貌关系密切等特点，无法完整展现工程全貌，不便于实际管理应用。通过BIM模型与三维地理信息***的集成，以基础地理空间数据为依托，利用三维地理信息***（Geographic Information Systems，简称GIS）技术，建立建筑物的数字信息模型，在建筑物模型上不断集成建筑物的属性信息，使建筑物模型的信息更完整，同时打通规划设计阶段、建设阶段、运维阶段的数据通道，实现信息的全流通。
当BIM模型应用到土木工程领域必然要与地理信息相结合，但现阶段由于BIM模型集成到三维地理信息***存在承载的信息丢失、加载速度慢、建（构）筑物内的构件空间位置偏移等问题：一是从BIM模型设计阶段开始由于各专业使用不同的BIM设计软件，BIM模型的交付存在平台的限制；二是BIM模型设计时采用平面坐标系，三维地理信息***一般采用球面坐标系；BIM模型注重的是单体建（构）筑物中各构件的空间关系，如果多个单体BIM模型直接按原来的平面坐标投影到球面三维地理信息***时会存在多个单体BIM模型、单体BIM模型内各构件无法拼接位移的情况；三是BIM模型一般较为精细，如果不经过轻量化处理，海量的BIM模型对于现在的三维地理信息***是无法承载的；四是BIM模型如果按传统方式直接导入加载到三维地理信息***中，几何尺寸信息和属性信息会存在丢失。
发明内容
本发明提供一种BIM模型与三维地理信息***快速集成展现的方法，本方法解决了BIM模型和三维地理信息***集成时存在的不足，实现了BIM模型在三维地理信息***中的快速集成和展现。通过对BIM模型进行编码，并对BIM模型进行轻量化处理提取属性信息入库，将BIM模型根据设计坐标投影到三维地理信息***中，并将BIM模型按球面坐标系重新组织入库，将BIM模型发布后在三维地理信息***中查询BIM的空间几何信息和属性信息。
本发明提供的BIM模型与三维地理信息***快速集成展现的方法，包括如下步骤：
第一步，BIM模型制作并对BIM模型进行编码，将BIM模型坐标归零，并将BIM模型单体建（构）筑物模型按构件打散并导出各个构件模型与单体建（构）筑物模型中心点的相对位置信息；
第二步，对BIM模型进行轻量化处理并采用多个细节层次LOD（Levels of Detail，层次细节模型）分级压缩，提取相关的空间几何信息和属性信息数据入库；
第三步，将轻量化后的BIM模型单体建（构）筑物模型根据设计时的坐标加载投影到第一步得到的三维地理场景中，修正因坐标转换各单体建（构）筑物位置偏移；
第四步，修改三维地理场景中的地形以适应与BIM模型的套合；
第五步，根据BIM模型单体建（构）筑物模型在三维场景中的空间坐标和构件与单体建（构）筑物的相对位置批量导入BIM模型，并将BIM模型在三维地理场景空间中的实际坐标和可视距离入库；
第六步，根据数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）和数字正射影像DOM（Digital Orthophoto Map）生成基础三维空间场景等地理数据，并将行政划分、地名、沿线水文、地质等矢量图层叠加到三维场景中。根据标段里程划分或单位工程划分重新组织发布模型数据和模型的空间数据，在三维场景中根据可视范围和高度，动态加载BIM模型；
第七步，在三维地理信息***中根据加载的BIM模型动态查询数据库中的几何尺寸信息、属性信息和其它附加信息。
本发明将数字化的三维建筑模型作为核心应用于建筑工程的设计、施工等过程中，较好地实现了BIM设计模型应用到土木工程领域与地理信息相结合，解决了BIM设计模型集成到三维地理信息***存在承载的信息丢失、加载速度慢、建（构）筑物内的构件空间位置偏移等问题。
附图说明
图1为本发明的BIM模型集成到三维地理信息***流程。
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。
参照附图1，BIM模型与三维地理信息***快速集成展现的方法，步骤如下：
第一步，BIM模型制作时需对构件模型按工程划分进行编码，如公路或房建BIM构件按WBS（Work Breakdown Structure，工作分解结构）工程划分标准进行编码，铁路工程按EBS（Engineering Breakdown Structure，工程***分解结构）进行编码。根据算法计算各构件与所属单体建（构）筑、各相邻构件之间的方向和距离，并导出成接口文件。
第二步，BIM模型的轻量化处理，包括对BIM构件模型的三角网动态减面和分级压缩。轻量化模型的过程一是采用扇形化和带状化处理优化BIM模型三角网，实现定点数量的减少和三角网格的简化；二是将BIM模型按不同比例尺细节划分成多个细节层次（LOD），三维场景中根据视角高度动态加载相关的LOD模型。
第三步，BIM模型的轻理化处理后，将处理过的轻量化模型和BIM模型导出时的属性信息存储到关系数据库中，通过模型编码，实现属性信息和BIM模型的关联。
第四步，先将单体建（构）筑物BIM模型按设计时的平面坐标投影到三维地理场景中。在投影过程中多个单体建（构）筑物间的位置可能存在偏移，需要对投影时产生的偏移进行修正。修正的方法包括计算偏率和适当调整模型的显示比例。根据单体建（构）筑物BIM模型在三维场景中位置，适当调整三维场景地形，实现BIM模型与地形的匹配。
第五步，确定单体建（构）筑物BIM模型的空间坐标后，根据前面导出的接口文件，批量导入构件模型，设置模型的可视高度和距离，并将确定的构件空间信息和可视距离、可视高度信息保存到关系型数据库管理***（Database Management System，DBMS）中，如Oracle（美国甲骨文公司推出的关系数据库管理***），SQL Server（美国微软公司推出的关系型数据库管理***）等，这些主流的商业关系型数据库管理***均有专门的组件支持地理空间信息的存储和访问，而一些主要的地理信息***开发商也提供了相应的中间件（如美国Esri公司推出ArcSDE等），支持地理空间数据的入库、检索和访问。
第六步，三维场景建立，数据发布包括空间矢量数据的发布和BIM模型的发布。当前，国内外比较优秀的GIS平台如ArcGIS（美国Esri公司推出的全面的GIS平台），Skyline（美国Skyline软件***公司推出的GIS平台）、SuperMap（中国北京超图软件公司推出的GIS平台），MapGIS（中国中地数码集团推出的GIS平台），MapInfo（美国MapInfo公司推出的桌面GIS平台）等分别具有自己独自的矢量数据发布引擎。根据实际需要，重新对发布的数据进行组织，如可按1平方公里范围内的BIM模型数据发布为一个矢量图层。建立三维地理场景，BIM模型与三维场景地形区配和周围自然地理和社会经济信息对照，需要至少1：2000及以上的数字高程模型DEM和0.5米以及上的数字正射影像DOM。采用WGS84坐标（WorldGeodetic System 1984，是为GPS全球定位***使用而建立的坐标***）将数字高程模型DEM和数字正射影像DOM的坐标匹配后，通过三维场景制作工具合成三维地理信息场景数据库。BIM模型细节层次模型的发布可采用现在常用的IIS（Internet InformationServices，美国微软公司提供的互联网信息服务）或Tomcat（美国Apache公司提供的一个免费的开放源代码的Web应用轻量级应用服务器服务）发布。
第七步，将发布后的矢量数据和BIM模型（包括BIM模型的统一编码信息）集成到三维场景中，三维地理信息***根据剔除原则、距离标准、模型尺寸标准、视野深度、移动速度等动态加载BIM模型，实现BIM模型在三维地理信息场景中的快速展现，根据BIM模型的统一编码信息可查询到相关数据库中存在的BIM空间几何信息、属性信息和其它附加信息。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种BIM模型与三维地理信息***快速集成展现的方法，其特征在于步骤如下：
1）、BIM模型制作并对BIM模型进行编码，将BIM模型坐标归零，并将BIM模型单体建筑物模型按构件打散并导出各个构件模型与单体建筑物模型中心点的相对位置信息；
2）、对BIM模型进行轻量化处理并采用多个细节层次LOD分级压缩，提取相关的空间几何信息和属性信息数据入库；
3）、将轻量化后的BIM模型单体建筑物模型根据设计时的坐标加载投影到第一步得到的三维地理场景中，修正因坐标转换各单体建筑物位置偏移；
4）、修改三维地理场景中的地形以适应与BIM模型的套合；
5）、根据BIM模型单体建筑物模型在三维场景中的空间坐标和构件与单体建筑物的相对位置批量导入BIM模型，并将BIM模型在三维地理场景空间中的实际坐标和可视距离入库；
6）、根据数字高程模型DEM和数字正射影像DOM生成基础三维空间场景地理数据，并将行政划分、地名、沿线水文和地质矢量图层叠加到三维场景中；根据标段里程划分或单位工程划分重新组织发布模型数据和模型的空间数据，在三维场景中根据可视范围和高度，动态加载BIM模型；
7）、在三维地理信息***中根据加载的BIM模型动态查询数据库中的几何尺寸信息、属性信息和其它附加信息。
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Denomination of invention: A Method of Rapid Integrated Presentation of BIM Model and 3D Geographic Information System Effective date of registration: 20230109 Granted publication date: 20181016 Pledgee: Bank of China Limited Kunming Xishan sub branch Pledgor: KUNMING ANTAIDE SOFTWARE Co.,Ltd. Registration number: Y2023530000002 |
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