CN111898052B - 一种轻量化bim模型的web端在线显示方法 - Google Patents

一种轻量化bim模型的web端在线显示方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法,包括以下步骤:1)对BIM模型数据进行多级压缩,得到轻量化BIM模型;2)将轻量化BIM模型对应的数据存储至数据库表格中;3)分别对场景空间和构件进行优化;4)通过动态显示和动态资源调度,在WEB端实现BIM模型的显示,与现有技术相比,本发明具有提高BIM模型应用范围和应用价值等优点。

Description

一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法
技术领域
本发明涉及BIM模型在WEB端的使用,尤其是涉及一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法。
背景技术
随着建筑业引入建筑信息模型技术(Building Information Modeling,BIM)),BIM技术的应用已经如火如荼。现如今我们的日常生活当中离不开电力建设的项目,通过电力工程为人们的需求提供帮助,为人们带来了巨大的便利。然而在此过程中也出现诸多问题,例如:电力工程的工程造价费用高、竣工周期长以及所需工人数量庞大等,如果电力工程不改变现状,就会使电力企业的实际效益得以下降。在电力工程建设的过程中引进BIM技术,可以帮助电力企业在发展的过程中奠定坚实的基础。BIM模型会优化整个电力工程的分工,让电力工程中的任务模块划分,减少各个参与方之间的利益纠纷,优化电力工程中的任务利益分配,还会促进电力工程中任务的细节处理更加精准无误,通过对电力工程中数据的整合分析,让整个电力工程的信息管理更具体系化、数据化、整体化。
当下BIM模型作为建筑工程行业的信息载体,在行业内的应用价值已经受到政府和企业的高度认可,并在行业政策的支持和鼓励之下而处于建筑工程行业信息化的风口之上。然而BIM模型因其承载的信息量大,导致用户在查看BIM模型时,需要安装很庞大的软件和购置高性能的电脑设备,仅能在专业的BIM软件中打开来使用其中的数据,庞大的软件和设备不仅成本较高,而且这些庞大的软件厂商基本是国外软件,也存在一定的建筑信息风险。这已经严重限制并制约了BIM模型的广泛应用价值。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高BIM模型应用范围和应用价值的轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法,包括以下步骤:
1)对BIM模型数据进行多级压缩,得到轻量化BIM模型;
2)将轻量化BIM模型对应的数据存储至数据库表格中;
3)分别对场景空间和构件进行优化;
4)通过动态显示和动态资源调度,在WEB端实现BIM模型的显示。
进一步地,所述的多级压缩具体包括:
11)分别抽取BIM模型的属性数据和几何体,并进行压缩;
12)对几何体相同的BIM模型共用同一几何体;
13)对几何体的网格数据通过压缩算法进行归并压缩;
14)对压缩后的属性数据和网格数据通过压缩算法进行再压缩。
进一步优选地,所述的压缩算法采用SynLZ算法或QuickLZ算法。
进一步地,所述的轻量化BIM模型对应的数据包括构件和场景,所述的构件由多个Mesh网格组成,所述的场景数据由多个构件组成,所述的轻量化BIM模型对应的数据以数据包的形式存储于数据库表格中,所述的数据包包括索引文件、元数据文件和视图资源文件。
进一步地,所述的步骤3)具体包括:
31)使用实例匹配减去构件Mesh冗余;
32)对子场景进行空间八叉树分割,形成多个不同精度的子场景;
33)将场景空间中的大构件与小构件分别放入不同子场景中;
34)使用Mesh简化算法计算构件LoD,得到不同精度的构件;
35)将简化后的构件、子场景以及构件索引保存到数据库。
更进一步地,该方法通过两次八叉树分割对场景空间进行优化,形成尺寸不同的多个子场景,具体包括:
在三维空间对场景空间进行X、Y、Z三个方向的分割,形成八个子场景,再分别对八个子场景进行X、Y、Z三个方向的分割,最终形成72个子场景。
进一步地,所述的动态显示具体包括:
401)起始加载全局场景;
402)当切换相机到场景的某个局部时,查找对应子场景;
403)将子场景中对应的构件及细节进行显示。
原始场景空间被分割为多个不同精度的子场景,可以动态调度任意大小规模的模型,可以显示各种精度要求的模型。
更进一步地,所述的全局场景为简化后的全局场景,仅显示尺寸大于设定阈值的外部轮廓构件,在显示全局场景的时候,内部的构件和细小的构件显不显示对与整体的显示效果影响较小,因此可以对全局场景进行简化。
进一步地,所述的动态资源调度具体包括:
411)判断相机对应的全局场景或子场景的构件是否已经加载,若是则直接调用显示,否则加载对应构件后进行显示;
412)判断当前加载的构件个数是否达到设定阈值,若是,则执行步骤413),否则继续执行步骤411);
413)将当前相机角度下被遮挡构件所占的内存资源释放,并返回执行步骤411)。当加载的模型超出限制,由动态调度程序释放资源,加载低精度的构件,可以有效对资源进行调度。
被遮挡构件即为不可见构件,判断构件的可见性可以充分利用空间分割的八叉树信息,根据可见的构件与相机的距离来判断,据此加载构件或隐藏构件。
动态显示和动态资源调度能顾实现渐进式渲染,即边加载边渲染显示,而无需等待所有数据下载完全并全部加载到内存才能进行渲染显示,加快显示速度并减少内存占用。自动根据用户当前视角计算可见对象集合,并据此加载相关的构件并释放不可见对象占用的内存资源,从而可以保证用户可见对象的流畅显示及操作体验。
更进一步地,所述的步骤34)中,进队顶点数目超过10000的构件使用Mesh简化算法。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)本发明对BIM模型进行压缩得到数据轻量化后的BIM模型,并通过场景空间和构件优化以及动态显示和动态资源调度,实现了超大BIM模型在WEB端的在线拼装显示,使得BIM模型的使用可以不依赖于专业的BIM软件,大大提高提高BIM模型应用范围和应用价值;
2)本发明采用多级压缩实现BIM模型的数据轻量化过程,能够在保持BIM模型必要数据的前提下,最大程度减少冗余数据,提高压缩效率;
3)本发明采用动态显示和动态资源调度,实现渐进式渲染,即边加载边渲染显示,而无需等待所有数据下载完全并全部加载到内存才能进行渲染显示,加快显示速度并减少内存占用;
4)本发明采用动态显示和动态资源调度,自动根据用户当前视角计算可见对象集合,并据此加载相关的构件并释放不可见对象占用的内存资源,从而可以保证用户可见对象的流畅显示及操作体验;
5)本发明通过八叉树分割,将原始场景空间分割为多个不同精度的子场景,由子场景管理构件及构件LoD,可以动态调度任意大小规模的模型,拥有非常高的弹性和伸缩性,可以显示各种精度要求的模型;
5)本发明的方法支持主流操作***(Windows、MacOS、Android、iOS)和主流Web浏览器(IE11、Chrome、Firefox、Safari),无插件安装可在Web浏览器和移动设备上实现灵活、高效、丰富的三维模型显示。
附图说明
图1为本发明流程示意图;
图2为对场景和构件进行优化的流程示意图;
图3为八叉树分割子场景的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示,本发明提供一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法,包括以下步骤:
1)对BIM模型数据进行多级压缩,得到轻量化BIM模型:
2)将轻量化BIM模型对应的数据存储至数据库表格中:
3)分别对场景空间和构件进行优化:
4)通过动态显示和动态资源调度,在WEB端实现BIM模型的显示:
本发明主要包括两方面内容:模型转化和显示优化。
(一)模型转化
原始的BIM模型文件经过一系列处理后,才能用于WEB端的显示,主要包括两部分:模型轻量化和数据结构化。
模型轻量化通过多级压缩实现,其具体过程为:
11)分别抽取BIM模型的属性数据和几何体,并进行压缩;
12)对几何体相同的BIM模型共用同一几何体;
13)对几何体的网格数据通过压缩算法进行归并压缩;
14)对压缩后的属性数据和网格数据通过压缩算法进行再压缩。
其中压缩算法可以采用SynLZ算法或QuickLZ算法。
模型轻量化得到轻量化BIM模型,其对应的数据以文件片段的方式存储,包括构件和场景,构件由多个Mesh网格组成,场景数据由多个构件组成,这部分数据定义为数据包,以数据包的形式存储于数据库表格中,数据包包括索引文件、元数据文件和视图资源文件,该文件以JSON的方式描述了数据包的整体逻辑结构,包括元数据、布局、视图、展示等。
数据结构化产生的结果,比如模型中对应的构件列表、构件属性等都会存储在数据库表格中,数据库表格存放的数据包括:模型构件列表、构件属性、构件挂接的清单项、质检编码和计划节点编码。
(二)显示优化
BIM模型数据由可以显示的构件组成,构件具有唯一的Id,用于与构件属性关联。构件由若干的Mesh网格组成,每个Mesh网格上附加了控制Mesh网格显示样式的材质。
显示优化主要包括场景构件优化部分和显示数据管理部分。
如图2所示,场景构件优化部分主要是通过对场景和构件进行优化,对显示数据进行预处理,具体包括:
31)使用实例匹配减去构件Mesh冗余;
32)对子场景进行空间八叉树分割,形成多个不同精度的子场景;
33)将场景空间中的大构件与小构件分别放入不同子场景中;
34)使用Mesh简化算法计算构件LoD,得到不同精度的构件;
35)将简化后的构件、子场景以及构件索引保存到数据库。
本实施例中,如图3所示,对原始场景空间进行两次八叉树分割对场景空间进行优化,形成尺寸不同的多个子场景,具体包括:
在三维空间对场景空间进行X、Y、Z三个方向的分割,形成八个子场景,再分别对八个子场景进行X、Y、Z三个方向的分割,最终形成72个子场景。仅对顶点数目超过10000的构件使用Mesh简化算法。
使用八叉树分割把空间上相邻的构件放在相同的子场景中,可以加速可见性剔除,如子场景不在相机可视范围内,则其内部的构件都不可见。
显示数据管理部分通过子场景动态显示和资源动态调度实现WEB端的BIM模型显示,
场景动态显示具体包括:
401)起始加载全局场景;
402)当切换相机到场景的某个局部时,查找对应子场景;
403)将子场景中对应的构件及细节进行显示。
原始场景空间被分割为多个不同精度的子场景,可以动态调度任意大小规模的模型,可以显示各种精度要求的模型。
对于大模型,起始加载的全局场景是简化后的全局场景,全局场景内部的构件和细小的构件显不显示对与整体的显示效果影响较小,因此可以仅显示尺寸大于设定阈值的外部轮廓构件。当切换相机到场景的某个局部,查看细节的时候,再根据相机的位置查找可见的子场景,显示局部细节。
浏览器中由于内存的限制,可加载的构件个数和Mesh数量是受限的。当构件数目和Mesh数目达到一定的数目,需要把当前看不到的构件的资源给释放掉。当下一次相机变换再次需要显示的时候,再重新加载数据。动态资源调度具体包括:
411)判断相机对应的全局场景或子场景的构件是否已经加载,若是则直接调用显示,否则加载对应构件后进行显示;
412)判断当前加载的构件个数是否达到设定阈值,若是,则执行步骤413),否则继续执行步骤411);
413)将当前相机角度下被遮挡构件所占的内存资源释放,并返回执行步骤411)。当加载的模型超出限制,由动态调度程序释放资源,加载低精度的构件,可以有效对资源进行调度。
被遮挡构件即为不可见构件,判断构件的可见性可以充分利用空间分割的八叉树信息,根据可见的构件与相机的距离来判断,据此加载构件或隐藏构件。
动态显示和动态资源调度能顾实现渐进式渲染,即边加载边渲染显示,而无需等待所有数据下载完全并全部加载到内存才能进行渲染显示,加快显示速度并减少内存占用。自动根据用户当前视角计算可见对象集合,并据此加载相关的构件并释放不可见对象占用的内存资源,从而可以保证用户可见对象的流畅显示及操作体验。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)对BIM模型数据进行多级压缩,得到轻量化BIM模型;
2)将轻量化BIM模型对应的数据存储至数据库表格中;
3)分别对场景空间和构件进行优化;
4)通过动态显示和动态资源调度,在WEB端实现BIM模型的显示;
所述的步骤3)具体包括:
31)使用实例匹配减去构件Mesh冗余;
32)对子场景进行空间八叉树分割,形成多个不同精度的子场景;
33)将场景空间中的大构件与小构件分别放入不同子场景中;
34)使用Mesh简化算法计算构件LoD,得到不同精度的构件;
35)将简化后的构件、子场景以及构件索引保存到数据库;
该方法通过两次八叉树分割对场景空间进行优化,形成尺寸不同的多个子场景,具体包括:
在三维空间对场景空间进行X、Y、Z三个方向的分割,形成八个子场景,再分别对八个子场景进行X、Y、Z三个方向的分割,最终形成72个子场景;
所述的动态显示具体包括:
401)起始加载全局场景;
402)当切换相机到场景的某个局部时,查找对应子场景;
403)将子场景中对应的构件及细节进行显示;
所述的全局场景为简化后的全局场景,仅显示尺寸大于设定阈值的外部轮廓构件;
所述的动态资源调度具体包括:
411)判断相机对应的全局场景或子场景的构件是否已经加载,若是则直接调用显示,否则加载对应构件后进行显示;
412)判断当前加载的构件个数是否达到设定阈值,若是,则执行步骤413),否则继续执行步骤411);
413)将当前相机角度下被遮挡构件所占的内存资源释放,并返回执行步骤411);
所述的步骤34)中,进队顶点数目超过10000的构件使用Mesh简化算法。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法,其特征在于,所述的多级压缩具体包括:
11)分别抽取BIM模型的属性数据和几何体,并进行压缩;
12)对几何体相同的BIM模型共用同一几何体;
13)对几何体的网格数据通过压缩算法进行归并压缩;
14)对压缩后的属性数据和网格数据通过压缩算法进行再压缩。
3.根据权利要求2所述的一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法,其特征在于,所述的压缩算法采用SynLZ算法或QuickLZ算法。
4.根据权利要求1所述的一种轻量化BIM模型的WEB端在线显示方法,其特征在于,所述的轻量化BIM模型对应的数据包括构件和场景,所述的构件由多个Mesh网格组成,所述的场景数据由多个构件组成,所述的轻量化BIM模型对应的数据以数据包的形式存储于数据库表格中,所述的数据包包括索引文件、元数据文件和视图资源文件。
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