[發明專利]施工數據驅動的帶狀構造物建設過程自動化建模方法

有效

• 申請號: 201110341020.1
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102495915A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 周忠;陳競翔;陳國軍;吳威
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;賈玉忠

技術領域

本發明涉及自動建模技術和4D建模技術領域，特別涉及一種施工數據驅動的帶狀構造物建設過程自動化建模方法。

背景技術

施工過程的規劃與監管對于建筑工程極為重要。早期，施工規劃與監管的主要手段是查閱二維圖紙和進度報表。它們缺乏三維信息，這致使工程師依賴經驗和直覺做出抉擇。3D計算機輔助設計技術很好的緩解了該問題。工程師可以通過3D模型來了解建筑的結構，工程的進度等信息。但，3D模型只能反映建筑某一時刻的狀態，無法顯示建筑工程任意特定時期的情況。1996年，美國斯坦福大學的CIFE(Center?for?Integrated?Facility?Engineering)實驗室提出了4D理論。它在3D模型基礎上，增加時間維形成的一種動態空間模型。經過十幾年的研究，4D技術從簡單的3D模型與時間軸疊加逐漸發展為更具潛力的復雜4D模型，也越來越多的應用到實際的建筑工程中。

帶狀建筑物的設計數據通常包括平、縱、橫數據，它是建立帶狀構造物模型的基礎。平面數據主要記錄線形中各個線元的設計參數，它表述的是帶狀建筑物中線的平面位置。而縱斷面數據則表達了線路中線在立面上的位置。橫斷面數據則是在帶狀構造物中線上相應位置處法線方向的建筑輪廓和設計形式。因為帶狀建筑物的平、縱、橫數據分別記錄，其相互之間的關聯性較差。而帶狀建筑模型作為一個整體，在繪制時需要同時表達平、縱、橫各個要素。其中，橫斷面數據對于描述帶狀建筑物外形最為重要。

發明內容

本發明的目的是：克服現有方法沒有充分利用帶狀構造物的橫斷面數據難以高效地完成自動建模并體現建設過程的不足，提供一種施工數據驅動的帶狀構造物建設過程自動化建模方法，該方法充分利用了橫斷面數據，可以基于少量的施工數據自動生成帶狀構造物竣工和施工模型，提高建模效率和擴展性并能夠體現建設過程。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種施工數據驅動的帶狀構造物建設過程自動化建模方法，該方法將帶狀構造物抽象為橫斷面模板，把連續的帶狀構造物離散化為橫斷面序列，根據少量的構造物參數生成橫斷面模型，并將其連接生成竣工模型，再基于少量的進度數據從竣工模型中提取施工模型，從而達到基于施工數據自動生成帶狀構造物的竣工和施工模型的目的，具體包含的步驟如下：

(1)根據構造物設計表定義構造物橫斷面的組成部分，并生成橫斷面模板；

(2)根據步驟(1)的橫斷面模板和施工單位提供的構造物橫斷面采樣點坐標生橫斷面模型；

(3)根據構造物位置表提供的構造物空間位置信息，選取步驟(2)得到的橫斷面模型，并將其連接生成構造物模型；

(4)選定施工日期；

(5)根據步驟(4)設定的施工日期，在數據庫中選取相應的建造進度報表，并結合構造物模型生成施工模型；

(6)繪制步驟(5)得到的施工模型，從而完成帶狀構造物建設過程自動化建模。

進一步的，所述步驟(1)中定義構造物橫斷面的組成部分的方法為：根據構造物設計表規定的橫斷面組成方式，利用樹形結構描述橫斷面，將其劃分為結構體structure、結構組件element、線段line和弧arc，橫斷面模板將結構復雜的橫斷面結構體structure按層級分為若干結構組件element，結構組件包含構成橫斷面的線段line和弧arc。

進一步的，所述步驟(2)中根據橫斷面模板和構造物橫斷面采樣點坐標生橫斷面模型的方法為：根據采樣點坐標和構造物參數表，利用公式(a)、(b)計算橫斷面中線段和弧；

l_i-b＝l_i-a+size·v(angle)·R?????????????????????????????(a)

p_i＝i·(radian/m)·radius·orientation·R+O(point)???????(b)

其中，R為橫斷面坐標系到世界坐標系的轉換矩陣；l_i-b、l_i-a為線段端點坐標，size為線段長度，v(angle)為線段方向向量；p_i為弧上頂點，radian為弧度，radius為半徑，orientation為半徑方向向量，O(point)為圓心坐標，m為弧上頂點數。