[发明专利]一种基于BIM和GIS的参数化结构化建模设计方法

说明书

本发明提供了一种基于BIM和GIS的参数化结构化建模设计方法，利用参数化和结构化来构建三维场景，解决了在微小场景中关于设计、位置定位、参数更改对模型的更新以及场景的构建性问题；步骤如下：构建基于参数的三维模型库；从三维模型库中选择对应的模型并进行构建；将建筑外壳视为框架对象，将建筑内对象视为框架对象的子对象，通过大地坐标系描述框架对象的位置信息，通过描述性位置信息、依附关系、相对位置关系、拓扑关系建立子对象的位置空间信息；参数化构建子对象；利用拓扑关系构建存在拓扑关联的物体；使用相互作用传递物体间的关联关系；利用框架对象的面信息构建其碰撞面；获取内部属性和外部属性，实现定制化的查询和操作。

技术领域

本发明涉及三维实体场景的建模技术，具体为一种基于BIM和GIS的参数化结构化建模设计方法。

背景技术

在传统GIS(地理信息系统)领域，通常使用图层的概念来管理空间实体。各类图层各自管理同类对象，图层之间是一种松耦合的关系。同样，3DGIS(三维空间地理信息系统)一般也是采用这种思想，将三维实体场景分割为地形、影像、矢量、标注、模型等各类图层。这种方式的优点在于方便对数据的采集、处理和同类对象之间如聚类、时空关联、趋变等分析。但在处理结构性强或微小(如室内、地下)场景的时候变得非常难以管理。

在工业建模设计领域，空间实体一旦使用软件(如3DMax，sketckup，rhino)进行模型构建后，都面临着难以更新或更新代价大的问题，从而使得系统在一段时间后就失去了使用价值。虽然倾斜摄影技术具有更新速度快，成本低等特点，可解决大范围三维模型的构建问题，但微小场景却难以适应这个方法，往往需要采用多种手段相结合的方式。故采用参数化、结构化建模可以大大提高微小场景的设计、更新、管理等方面的价值。

BIM技术提供了参数化的设计思想，在某些软件中存在一些结构化的设计，比较典型的案例，如屋顶依赖于基本墙，墙的改变会使得屋顶随之发生改变。但缺少较为复杂的结构化关系，也没有充分利用结构化的优势。BIM和GIS原本属于两个不同的业务领域，两者直接融合还在起步阶段，缺乏两者交互和管理的案例。

发明内容

本发明提供了一种基于BIM和GIS的参数化结构化建模设计方法，利用参数化和结构化两大特点来构建BIM和GIS相结合的三维场景，解决了在微小场景中关于设计、位置定位、参数更改对模型的更新以及场景的构建性问题。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案来实现：一种基于BIM和GIS的参数化结构化建模设计方法，包括以下步骤：

S1、构建基于参数的三维模型库；

S2、通过传入CAD、GIS坐标或对象尺寸信息，以及要构建的三维对象类型，从三维模型库中选择对应的模型并进行构建；

S3、将建筑外壳视为框架对象，将建筑外壳以外的其他建筑内对象视为框架对象的子对象，通过大地坐标系描述框架对象的位置信息，通过描述性位置信息、依附关系、相对位置关系、拓扑关系建立子对象的位置空间信息；

S4、框架对象为子对象提供位置和方位属性，子对象向框架对象请求其所处的位置空间信息，参数化构建子对象；

S5、利用拓扑关系构建存在拓扑关联的物体；

S6、使用相互作用传递物体间的关联关系；

S7、利用框架对象的面信息，构建其碰撞面；

S8、根据三维模型对应的三维模型库类型，获得其基本行为和内部属性；通过其对象ID值，获得其外部属性；将内部属性和外部属性两者相结合，实现定制化的查询和操作。

优选地，步骤S6使用相互作用传递物体间的关联关系时，当子对象占领框架对象的空间时，对框架对象进行空间裁剪、排斥其他子对象、改变透视性；当框架对象的位置或空间形体发生改变，子对象根据框架对象新的位置进行自身调整，并再次影响框架对象的空间布局。