[發明專利]一種基于CAD圖紙的建筑物室內跨樓層空間提取方法

在審

• 申請號: 201710199804.2
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107092727A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 周良辰;龐月勇;林冰仙;閭國年
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 唐紅

技術領域

本發明屬于地理信息系統、建筑學以及計算機圖形學技術領域，具體涉及一種基于CAD圖紙的建筑物室內跨樓層空間提取方法。

背景技術

建筑物室內空間是現代人類生活、工作和娛樂的主要場所。在數字城市建設、建筑信息化管理、室內環境模擬等領域中，建筑室內空間均是重要的研究對象。現有的建筑物室內空間提取方法大致可以分為基于人工交互的建模方法、基于CAD圖紙的建模方法兩類。

基于人工交互的建模方法可以構建室內空間的三維實體，如在Revit等基于IFC數據模型的現代建筑設計軟件中，雖然有建筑空間的實體，但仍然需要人工確定空間的幾何形體，無法實現自動化的空間建模。其空間建模精度與效率取決于建模者的熟悉程度，因此難以大規模推廣。

基于CAD圖紙的建模方法，可以先通過語義轉換、符號理解等方法提取墻、柱、門窗等各類建筑構件信息，建立建筑物三維實體模型。再根據“室內空間是由各類建筑構件圍合形成的獨立空間”這一基本原理，采用間接推斷的方式來確定其邊界，從而實現建筑物室內空間的三維建模。Christian Ah-Soon、朱俊芳等在論文中提出了通過識別CAD圖紙中構件所圍合的環來識別潛在空間，實現了室內空間的識別和幾何邊界的確定。

然而，現有的室內空間提取方法僅僅考慮了單樓層簡單室內情況，從而導致了對于復雜建筑物室內跨樓層空間幾何提取錯誤。并且目前現有技術中，尚沒有基于CAD跨樓層空間提取方法。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種基于CAD圖紙的建筑物室內跨樓層空間提取方法，本發明在保證室內空間建模效率的情況下，極大的提高了建筑物室內跨樓層空間幾何的正確性，為建筑物室內氣流運動、日照分析等應用提供了關鍵依據。

技術方案：本發明一種基于CAD圖紙的建筑物室內跨樓層空間提取方法，依次包括以下步驟：

(1)根據建筑物室內空間提取方法，獲取室內單個樓層空間建模結果S＝{S_i,i∈[0,n)}，包括n個單個樓層建筑室內空間集合；

(2)在CAD圖紙中，提取各層跨樓層空間標識符號A＝{A_i,i∈[0,m)}，包括m個跨樓層空間標識符號；

(3)室內單樓層空間連通關系的判斷：從建筑頂層開始，依次向下遍歷建筑物各室內單樓層空間提取結果集合，判斷該層建筑室內空間是否具有向下連通關系，即是否包含跨樓層空間標識符號；

(4)跨樓層建筑空間的建模：對跨樓層空間的三維建模，將具有上下連通的兩個或多個單樓層室內空間合并，實現了跨樓層建筑空間的真實表達。

進一步的，所述步驟(1)的室內空間提取具體過程為：通過約束網絡、樣例驅動符號識別等方法，在CAD圖紙中提取圍合建筑物室內空間的構件，這些起圍合作用的建筑構件即為室內空間邊界構件；讀入室內空間邊界構件的二維幾何集B＝{B_i,i∈[0,n)}，B_i表示第i個邊界構件的幾何，n表示邊界構件的個數，然后通過邊界構件集合B計算室內空間邊界構件的并集U；對圍合建筑物室內空間的邊界構件并集U求凸包C；用凸包C和圍合建筑物室內空間的邊界構件并集U做布爾差運算，得到相應多邊形，該多邊形包括邊界構件圍合的室內空間和邊界凸包C覆蓋的室外空間；區分并剔除不具有室內空間特性的室外空間多邊形，由于室內空間均通過建筑構件圍合而成，所以必然不可能與樓層凸包以外的區域直接相接，因此室內空間和室外空間判別的方法即為檢測提取出的空間多邊形與凸包C邊界的相接關系：如果空間多邊形與凸包C邊界相接，則該空間屬于室外空間，剔除該空間；如果空間多邊形與凸包C邊界相離，則該空間為建筑物室內空間，保存該空間，最終得到所有建筑物室內空間。

進一步的，所述步驟(2)中，將跨樓層空間標識符號的幾何表達為兩條成一定角度并相接的直線段，兩條直線段構成一條多段線，橫跨建筑物室內跨樓層空間，表達該空間與下層空間之間直接連通；跨樓層標識符號在CAD圖紙的獨立圖層中，通過圖層名稱與圖元幾何的關系，在CAD圖紙中得到跨樓層標識符號。

進一步的，所述步驟(3)的具體過程為：從建筑頂層開始，依次向下遍歷建筑物各單樓層室內空間提取結果集合，判斷該層建筑室內空間是否具有向下連通關系，即是否包含跨樓層空間標識符號；如果空間包含跨樓層空間標識符號，則該空間為向下連通的建筑空間，遍歷下一樓層的所有空間，查詢與該空間具有最大重疊面的空間，即為向上連通的建筑空間，重復判斷步驟，直到第一層樓為止。