[发明专利]一种BIM模型几何图形化简方法

权利要求书

1.一种BIM模型几何图形化简方法，其特征在于：利用三点法和面投影合并法，快速实现对BIM模型几何数据的三角面片和边界的化简；通过对合并后面形状的判断，保留BIM模型原有几何图形特征；

具体方法，包括如下步骤，

选取的BIM模型为卸货用房建筑模型，数据量为1948kb；

步骤一：获取BIM模型体的表面几何数据；

利用BIM软件的数据导出功能，将卸货用房建筑模型数据导出为IFC格式数据，获取卸货用房建筑模型的材质信息和表面几何数据；初始情况下获取的几何数据为三角格网，随着组成三角格网的三角面片的合并化简，会存在多边形面；合并化简包括面合并、投影、边界线化简；

步骤二：判断卸货用房建筑模型几何数据是否由三角网构成；

根据卸货用房建筑模型几何数据中多边形的顶点个数判断其是否为三角面，当顶点个数为3时，则为三角面片；反之，则不是；

若是，则对其进行三角面片合并化简，然后对合并后的多边形采用三点法进行边界线化简；若不是，则直接对多边形表面采用三点法进行边界线化简；

卸货用房建筑模型几何图形化简中三角面片合并化简的具体实施步骤为：

步骤21：将所有三角面片标记为0；

步骤22：统计标记为0的三角面片个数为N0；若N0＝0，则三角面片合并化简结束；若N0＞0，任意选择某一标记为0的三角面片作为种子面片A，标记为1；

步骤23：顺时针标识种子面片的三个顶点；

步骤24：获取与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai，i＝1，2，…，n，其中，n为面片个数；n≥1；

步骤25：计算种子面片A与相邻三角面片Ai的夹角θi；i＝1，2，…，n，n≥1；

步骤26：判断夹角θi与面合并阈值的关系，面合并阈值设定为10°；若θi≤10°，则判断三角面片Ai与种子面片A共面，执行步骤27-步骤29；若θi＞10°，则判断三角面片Ai与种子面片A不共面，则判断下一个三角面片(i++)，跳转至步骤25；

当第一个标记为1的三角面片判断完毕，再任意选择另一个标记为0的三角面片作为种子面片A，标记为1；重复步骤23-步骤26；直至标记为0的三角面片都判断完毕；

当与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai，i＝1，2，…，n，都判断完毕，则统计标记为1的三角面片的个数为N；

当N＝1时，将种子面片A重新标记为2，跳转至步骤22；

当N＞1时，跳转至步骤210，执行步骤210-步骤214；

步骤27：将Ai标记为1，获取三角面片Ai与A相邻边的两端点标识；

步骤28：若两端点的标识是相连的，则将三角面片Ai的另一个顶点插入相邻边的两端点之间；若不相连，则将Ai的另一个顶点标识为相邻边两端点标识的大值+1；

步骤29：跳转至步骤22；

步骤210：将所有标记为1的三角面片Ai顶点投影至种子面片A所在的平面；

步骤211：将种子面片A上所有投影点按照原三角面片Ai顶点标识进行相应的标识；

步骤212：按照投影点标识顺序依次进行连接，构建合并后多边形；

步骤213：对合并后多边形采用三点法进行边界线化简；具体实施步骤为：

步骤2131：选择多边形的任意顶点为起始点，按照顺时针对各顶点进行标识；

步骤2132：从起始点开始，依次选择多边形边界线上的邻近三点作为一个分析单元，计算它们所组成的两条直线的夹角；

步骤2133：判断两条直线的夹角大小与设定的阈值的关系，阈值设定为160°；

当夹角小于或等于160°时，则判断该三点共线，删除中间点，加入下一个点构成新的分析单元；

当夹角大于160°时，则保留中间点，继续遍历；

直至所有顶点判断完毕，基于三点法对合并后的多边形进行边界线化简完毕；

步骤214：将重构的多边形标记为2，跳转至步骤22；

步骤三：根据短边原则，对多边形边界线化简后删除的点，将其移至相邻边中短边的另一顶点处；

根据短边原则，对多边形边界线化简后删除的点，将其移至相邻边中短边的另一顶点处，具体实施步骤为：

步骤41：对多边形边界线进行化简时，对满足化简要求需删除的点进行标识；

步骤42：对每一待删除点根据短边原则，即判断待删除点相邻两边中的较短边，将待删除点移至较短边的另一顶点，与待删除点相连的其它多边形的边进行同步调整；

P0，P1，P2，P3，P4，P5分别为多边形的顶点，P0P1的长度小于P0P2，根据三点法对多边形P0P1P2P3P4P5的边界线进行化简后，需要删除点P0，根据短边原则，将待删除点P0移至P1，同时，将与P0相连的其它网格边P8P0，P7P0，P6P0进行调整，P8P0调整为P8P1，P7P0调整为P7P1，P6P0调整为P6P1；

步骤四：根据获取的材质信息，对化简后的模型根据格网划分赋予对应的材质属性，

化简后卸货用房建筑模型的数据量为253kb。