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CN111339599B - 一种bim模型到gis模型的转换方法 - Google Patents

一种bim模型到gis模型的转换方法 Download PDF

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CN111339599B CN202010134557.XA CN202010134557A CN111339599B CN 111339599 B CN111339599 B CN 111339599B CN 202010134557 A CN202010134557 A CN 202010134557A CN 111339599 B CN111339599 B CN 111339599B
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Abstract

本发明涉及民航运输信息化系统技术领域，具体涉及一种BIM模型到GIS模型的转换方法及系统。包括步骤：S1.将BIM模型分成共享单元模型和非共享单元模型；S2.构建BIM模型转换数据库；S3.将所有BIM模型网格化成GIS模型；S4.对GIS模型构建LOD数据结构；S5.将纹理映射到GIS模型三角面片上；S6.将属性和GIS模型进行关联；S7.对GIS模型的几何位置进行平移；S8.将转换后的GIS模型重新分类组织。本发明通过将BIM模型的几何模型和属性信息完全提取出来，将BIM几何模型转换成GIS模型的三角面片格式，并且针对面片格式的GIS模型构建LOD，形成不同精细层次模型；本发明依托数据构建共享单元BIM模型转换数据库，提高转换效率。从而推动BIM技术在铁路工程全生命周期的有效应用。

Description

一种BIM模型到GIS模型的转换方法
技术领域
本发明涉及民航运输信息化系统技术领域，具体涉及一种BIM模型到GIS模型的转换方法。
背景技术
近年来，我国铁路行业BIM技术应用越来越广泛。探索BIM技术在铁路工程全生命周期中的应用将是重要课题之一。其中，将BIM模型转换成GIS模型导入铁路工程信息管理系统进行运维开发是BIM全生命周期应用的重要环节之一。
BIM模型是可以应用到工程全生命周期的单体精细化模型，但如果其不与周边宏观的地理信息相结合，其在工程规划阶段、运维阶段将难以发挥足够的价值。GIS本身是一种可以兼容多种空间数据源的信息系统，可以提供多种空间查询、定位以及分析功能，实现多源数据的统一组织管理。因此将BIM模型转换成GIS模型倒入平台是实现BIM模型价值最大化的必然途径。
BIM模型的几何模型时有点线面按照一定规则构建起来的三维几何体，不同BIM模型之间构建规则几乎都不一样，很难用统一的规则描述，因此当点线面的数量增加到一定程度，软件将无法承载，导致其在设计、施工以及运维中存在应用障碍。
发明内容
本发明目提供了一种BIM模型到GIS模型的转换方法，解决了现有技术中BIM模型难以在GIS平台直接使用的技术问题。
一方面，本发明提供了一种BIM模型到GIS模型的转换方法，所述方法包括以下步骤：
S1.根据模型是否复用,将BIM模型分成共享单元模型和非共享单元模型,所述共享单元模型表示多次重复使用的模型；
S2.将所有共享单元模型依次与既有转换数据库进行对比，判断共享单元模型是否均已在转换数据库中，若存在共享单元模型没有在转换数据库中，则将该共享单元模型新增在转换数据库中；
S3.将所有BIM模型网格化成GIS模型；
S4.对GIS模型构建LOD数据结构，形成4种不同细节层次的LOD模型，分别为LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD4至LOD1的精细度依次降低，LOD4为最精细的模型，LOD1为最简略的模型；
S5.提取所有BIM模型的纹理信息，将纹理映射到GIS模型三角面片上；
S6.提取所有BIM模型的非几何属性信息，形成属性数据表，根据元素ID将属性和GIS模型进行关联，GIS模型有个ID，属性表有个ID，利用关系数据库即可进行关联；
S7.将GIS模型中心坐标加上偏移量，对其几何位置进行平移；所述偏移量可以设置成直角坐标偏移(X，Y，Z)，也可以是球面坐标偏移(B，L，H)；
S8.将转换后的GIS模型进行重新分类组织。每个GIS模型都对应有关联的非几何属性，其中铁路BIM非几何属性含有IFD分类编码属性，因此可根据《铁路工程信息模型分类和编码标准》对GIS模型进行分类组织。
可选地，所述步骤S2中，将共享单元模型新增在转换数据库中的方法包括：
S21.读取所述共享单元模型的点、线、面数据，将其网格化成三角面片模型；
S22.新建共享单元类，复用的共享单元模型采用此共享单元类实例化生成。
可选地，所述实例化模型中的变量包括几何模型的空间三维位置(X,Y,Z)、姿态
Figure BDA0002396866280000031
和缩放比例λ。
可选地，所述步骤S4中，所述LOD1、LOD2和LOD3均从LOD4逐级抽稀精简而来，逐级抽稀的比例为50％。所述抽稀方法为：减少三角面片数量，简化模型。
可选地，所述步骤S5中，映射的具体步骤为：根据BIM模型的纹理贴图所在面的信息，求解GIS模型的纹理坐标(U，V)，将纹理映射到GIS模型上渲染显示；所述纹理坐标(U，V)为GIS模型每个点在平面纹理上的像素位置。
另一方面，本发明提供了一种BIM模型到GIS模型的转换系统，所述系统包括：
第一接收模块，用于接收BIM模型；
第一计算模块，用于根据模型是否复用,将BIM模型分成共享单元模型和非共享单元模型,所述共享单元模型表示多次重复使用的模型；
第二计算模块，用于将所有共享单元模型依次与既有转换数据库进行对比，判断共享单元模型是否均已在转换数据库中，若存在共享单元模型没有在转换数据库中，则将该共享单元模型新增在转换数据库中；
第三计算模块，用于将所有BIM模型网格化成GIS模型；
第四计算模块，用于对GIS模型构建LOD数据结构，形成4种不同细节层次的LOD模型，分别为LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD4至LOD1的精细度依次降低，LOD4为最精细的模型，LOD1为最简略的模型；
第五计算模块，用于提取所有BIM模型的纹理信息，将纹理映射到GIS模型三角面片上；
第六计算模块，用于提取所有BIM模型的非几何属性信息，形成属性数据表，根据元素ID将属性和GIS模型进行关联；
第七计算模块，用于将几何模型中心坐标加上偏移量，对模型几何的位置进行平移；
第八计算模块，用于将转换后的GIS模型进行重新分类组织。
可选地，所述第二计算模块包括：
第一计算单元，用于读取所述共享单元模型的点、线、面数据，将其网格化成三角面片模型；
第二计算单元，用于新建共享单元类，复用的共享单元模型采用此共享单元类实例化生成。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过将BIM模型的几何模型和属性信息完全提取出来，将BIM几何模型转换成GIS模型的三角面片格式，并且针对面片格式的GIS模型构建LOD，形成不同精细层次模型；采用GIS的空间数据库组织所提取信息，保持原有属性和几何模型的关联关系；依托数据构建共享单元BIM模型转换数据库，可以提高转换效率，从而推动BIM技术在铁路工程全生命周期的有效应用。
本发明能够将BIM模型几何、非几何属性信息以及纹理信息等全部转换导入空间数据库；在转换过程中可以对数据设置平移量，可设置空间直角坐标系(ΔX,ΔY,ΔZ)和球面坐标系(ΔB,ΔL,ΔH)的平移量；根据《铁路工程信息模型分类和编码标准》对数据重新分类组织；将BIM模型按照GIS显示规则自动生成4种不同精细程度的几何模型(LOD1～LOD4)，使得BIM数据在GIS平台编程实现模型随视点变换自动调整精细程度；BIM模型中有个共享单元的机制，此机制可以在BIM设计软件中实现模型的复用，本发明提出将BIM模型中的共享单元以及嵌套的共享单元模型转换成实例化模型数据，相同的模型只是同一类的不同实例，相当于只存储了一些不同参数，这样就能保持原有机制的优越，降低存储消耗；本发明形成BIM模型转换成GIS模型的几何数据库，将复用程度比较高的共享单元模型入库组织起来，并随着转换应用的不断进行使得数据库逐渐完善，这样在之后转换过程中遇到已有的数据模型，可以跳过几何模型的转换过程，只需提取其属性信息，这在工程应用中能极大提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中所述的BIM模型到GIS模型的转换方法流程图；
图2是本发明实施例中所述的BIM模型到GIS模型的转换系统框图；
图3是本发明实施例中所述的属性信息表示意图；
图4是本发明实施例中所述的依据分类编码重新组织数据示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
如图1、图3和图4所示，本实施例提供了一种BIM模型到GIS模型的转换方法，所述方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5、步骤S6、步骤S7和步骤S8。
步骤S1.根据模型是否复用,将BIM模型分成共享单元模型和非共享单元模型,所述共享单元模型表示多次重复使用的模型；
步骤S2.将所有共享单元模型依次与既有转换数据库进行对比，判断共享单元模型是否均已在转换数据库中，若存在共享单元模型没有在转换数据库中，则将该共享单元模型新增在转换数据库中；
步骤S3.将所有BIM模型网格化成GIS模型；
步骤S4.对GIS模型构建LOD数据结构，形成4种不同细节层次的LOD模型，分别为LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD4至LOD1的精细度依次降低，LOD4为最精细的模型，LOD1为最简略的模型；
步骤S5.提取所有BIM模型的纹理信息，将纹理映射到GIS模型三角面片上；
步骤S6.提取所有BIM模型的非几何属性信息，形成属性数据表，根据元素ID将属性和GIS模型进行关联，GIS模型有个ID，属性表有个ID，利用关系数据库即可进行关联；
步骤S7.将GIS模型中心坐标加上偏移量，对其几何位置进行平移；所述偏移量可以设置成直角坐标偏移(X，Y，Z)，也可以是球面坐标偏移(B，L，H)；
步骤S8.将转换后的GIS模型进行重新分类组织。每个GIS模型都对应有关联的非几何属性，其中铁路BIM非几何属性含有IFD分类编码属性，因此可根据《铁路工程信息模型分类和编码标准》对GIS模型进行分类组织。
GIS模型是一种三角面片模型，所有模型都是采用了统一数学规则形成的三角网，同一个GIS模型可以根据想要表达的精细程度对三角面片进行抽稀和加密形成多细节层次模型，即LOD,此机制是GIS平台能承载海量数据的基础；另外GIS平台的空间数据库可以很好地集成空间几何模型和关联属性信息。
可选地，所述步骤S2中，将共享单元模型新增在转换数据库中的方法包括步骤S21和步骤S22。
步骤S21.读取所述共享单元模型的点、线、面数据，将其网格化成三角面片模型；
步骤S22.新建共享单元类，复用的共享单元模型采用此共享单元类实例化生成。
所述实例化模型中的变量包括几何模型的空间三维位置(X,Y,Z)、姿态
Figure BDA0002396866280000071
和缩放比例λ。
所述步骤S4中，所述LOD1、LOD2和LOD3均从LOD4逐级抽稀精简而来，逐级抽稀的比例为50％；具体的抽稀比例也可以根据实际情况进行调整。所述抽稀方法为：减少三角面片数量，简化模型。
所述步骤S5中，映射的具体步骤为：根据BIM模型的纹理贴图所在面的信息，求解GIS模型的纹理坐标(U，V)，将纹理映射到GIS模型上渲染显示；所述纹理坐标(U，V)为GIS模型每个点在平面纹理上的像素位置。
另一方面，如图2所示，本实施例公开了一种BIM模型到GIS模型的转换系统，所述系统包括第一接收模块、第一计算模块、第二计算模块、第三计算模块、第四计算模块、第五计算模块、第六计算模块、第七计算模块和第八计算模块。
第一接收模块，用于接收BIM模型；
第一计算模块，用于根据模型是否复用,将BIM模型分成共享单元模型和非共享单元模型,所述共享单元模型表示多次重复使用的模型；
第二计算模块，用于将所有共享单元模型依次与既有转换数据库进行对比，判断共享单元模型是否均已在转换数据库中，若存在共享单元模型没有在转换数据库中，则将该共享单元模型新增在转换数据库中；
第三计算模块，用于将所有BIM模型网格化成GIS模型；
第四计算模块，用于对GIS模型构建LOD数据结构，形成4种不同细节层次的LOD模型，分别为LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD4至LOD1的精细度依次降低，LOD4为最精细的模型，LOD1为最简略的模型；
第五计算模块，用于提取所有BIM模型的纹理信息，将纹理映射到GIS模型三角面片上；
第六计算模块，用于提取所有BIM模型的非几何属性信息，形成属性数据表，根据元素ID将属性和GIS模型进行关联；
第七计算模块，用于将几何模型中心坐标加上偏移量，对模型几何的位置进行平移；
第八计算模块，用于将转换后的GIS模型进行重新分类组织。
所述第二计算模块包括第一计算单元和第二计算单元。
第一计算单元，用于读取所述共享单元模型的点、线、面数据，将其网格化成三角面片模型；
第二计算单元，用于新建共享单元类，复用的共享单元模型采用此共享单元类实例化生成。
通过将BIM模型的几何模型和属性信息完全提取出来，将BIM几何模型转换成GIS模型的三角面片格式，并且针对面片格式的GIS模型构建LOD，形成不同精细层次模型；采用GIS的空间数据库组织所提取信息，保持原有属性和几何模型的关联关系；依托数据构建共享单元BIM模型转换数据库，可以提高转换效率，从而推动BIM技术在铁路工程全生命周期的有效应用。
本实施例能够将BIM模型几何、非几何属性信息以及纹理信息等全部转换导入空间数据库；在转换过程中可以对数据设置平移量，可设置空间直角坐标系(ΔX,ΔY,ΔZ)和球面坐标系(ΔB,ΔL,ΔH)的平移量；根据《铁路工程信息模型分类和编码标准》对数据重新分类组织；将BIM模型按照GIS显示规则自动生成4种不同精细程度的几何模型(LOD1～LOD4)，使得BIM数据在GIS平台编程实现模型随视点变换自动调整精细程度；BIM模型中有个共享单元的机制，此机制可以在BIM设计软件中实现模型的复用，本发明提出将BIM模型中的共享单元以及嵌套的共享单元模型转换成实例化模型数据，相同的模型只是同一类的不同实例，相当于只存储了一些不同参数，这样就能保持原有机制的优越，降低存储消耗；本发明形成BIM模型转换成GIS模型的几何数据库，将复用程度比较高的共享单元模型入库组织起来，并随着转换应用的不断进行使得数据库逐渐完善，这样在之后转换过程中遇到已有的数据模型，可以跳过几何模型的转换过程，只需提取其属性信息，这在工程应用中能极大提高生产效率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方组件图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方组件图中的每一流程和/或方组件、以及流程图和/或方组件图中的流程和/或方组件的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方组件图一个方组件或多个方组件中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方组件图一个方组件或多个方组件中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方组件图一个方组件或多个方组件中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种BIM模型到GIS模型的转换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1.根据模型是否复用,将BIM模型分成共享单元模型和非共享单元模型,所述共享单元模型表示多次重复使用的模型；
S2.将所有共享单元模型依次与既有转换数据库进行对比，判断共享单元模型是否均已在转换数据库中，若存在共享单元模型没有在转换数据库中，则将该共享单元模型新增在转换数据库中；
S3.将所有BIM模型网格化成GIS模型；
S4.对GIS模型构建LOD数据结构，形成4种不同细节层次的LOD模型，分别为LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD4至LOD1的精细度依次降低，LOD4为最精细的模型，LOD1为最简略的模型；
S5.提取所有BIM模型的纹理信息，将纹理映射到GIS模型三角面片上；
S6.提取所有BIM模型的非几何属性信息，形成属性数据表，根据元素ID将属性和GIS模型进行关联；
S7.将GIS模型中心坐标加上偏移量，对其几何位置进行平移；
S8.将转换后的GIS模型进行重新分类组织。
2.根据权利要求1所述的BIM模型到GIS模型的转换方法，其特征在于，所述步骤S2中，将共享单元模型新增在转换数据库中的方法包括：
S21.读取所述共享单元模型的点、线、面数据，将其网格化成三角面片模型；
S22.新建共享单元类，复用的共享单元模型采用此共享单元类实例化生成。
3.根据权利要求1所述的BIM模型到GIS模型的转换方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述LOD1、LOD2和LOD3均从LOD4逐级抽稀精简而来，逐级抽稀的比例为50％。
4.根据权利要求1所述的BIM模型到GIS模型的转换方法，其特征在于，所述步骤S5中，映射的具体步骤为：根据BIM模型的纹理贴图所在面的信息，求解GIS模型的纹理坐标(U，V)，将纹理映射到GIS模型上渲染显示；所述纹理坐标(U，V)为GIS模型每个点在平面纹理上的像素位置。
5.一种BIM模型到GIS模型的转换系统，其特征在于，所述系统包括：
第一接收模块，用于接收BIM模型；
第一计算模块，用于根据模型是否复用,将BIM模型分成共享单元模型和非共享单元模型,所述共享单元模型表示多次重复使用的模型；
第二计算模块，用于将所有共享单元模型依次与既有转换数据库进行对比，判断共享单元模型是否均已在转换数据库中，若存在共享单元模型没有在转换数据库中，则将该共享单元模型新增在转换数据库中；
第三计算模块，用于将所有BIM模型网格化成GIS模型；
第四计算模块，用于对GIS模型构建LOD数据结构，形成4种不同细节层次的LOD模型，分别为LOD1、LOD2、LOD3和LOD4，所述LOD4至LOD1的精细度依次降低，LOD4为最精细的模型，LOD1为最简略的模型；
第五计算模块，用于提取所有BIM模型的纹理信息，将纹理映射到GIS模型三角面片上；
第六计算模块，用于提取所有BIM模型的非几何属性信息，形成属性数据表，根据元素ID将属性和GIS模型进行关联；
第七计算模块，用于将几何模型中心坐标加上偏移量，对模型几何的位置进行平移；
第八计算模块，用于将转换后的GIS模型进行重新分类组织。
6.根据权利要求5所述的BIM模型到GIS模型的转换系统，其特征在于，所述第二计算模块包括：
第一计算单元，用于读取所述共享单元模型的点、线、面数据，将其网格化成三角面片模型；
第二计算单元，用于新建共享单元类，复用的共享单元模型采用此共享单元类实例化生成。
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