[發明專利]一種BIM模型與三維地理場景的位置匹配方法

有效

• 申請號: 201811553345.4
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109670005B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 劉英城;張偉忠;陳偉良;鄧麗文;郭廣才;鄒偉煜;曾晉明;岳川
• 申請（專利權）人: 廣州軌道交通建設監理有限公司;廣州供電局有限公司
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06T17/05
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;麥小嬋

本發明公開了BIM模型與三維地理場景的位置匹配方法，包括應用BIM技術構建城建坐標系并獲取各個BIM模型的坐標值，得到各個BIM模型距離城建坐標系原點的偏移值；將任意一個BIM模型作為基準BIM模型，根據在三維地理場景中項目所在的位置其對應的坐標值，導入基準BIM模型并獲取初始位置和初始姿態；調整基準BIM模型以吻合三維地理場景的地表模型并得到當前位置和當前姿態，獲得旋轉角度和偏移量；根據各個BIM模型之間的相對位置；將基準BIM模型的城建坐標值作為的原點并將除基準BIM模型之外的各個BIM模型作為待匹配BIM模型，導入各個待匹配BIM模型；根據旋轉角度和偏移量對各個待匹配BIM模型進行旋轉和偏移，以實現待匹配BIM模型與三維地理場景的地表模型的自動匹配。

技術領域

本發明涉及三維地理信息技術領域，尤其是涉及一種BIM模型與三維地理場景的位置匹配方法。

背景技術

目前，由于隧道工程屬于全過程隱蔽工程，其自身具有帶狀分布、跨度大、施工環境多變、與地形地質關系密切等獨特的特點，需要綜合利用GIS及BIM技術，一般通過GIS提供的專業空間查詢分析能力及宏觀地理環境基礎深度挖掘BIM模型對室內精細場景的應用需求。

基于GIS技術，將DEM和影像圖作為真實地形建模基礎數據，建立WGS84地理坐標系(單位為：經緯度)下的“數字地球”三維地理場景，在三維地理場景的基礎上疊加地質三維模型、盾構機三維模型、隧道及管片三維模型、周邊管線及環境三維模型等不同類型的BIM模型數據，以形成工程施工從室外到室內、地上到地下的全要素三維場景，從而在真實地形環境下研究、分析施工情況，實現隧道工程三維可視化動態施工管理分析的應用。

其中，BIM模型數據往往是基于城市規劃設計和工程測量的圖紙進行建模獲得的。在我國許多城市規劃設計和工程測量中，若直接采用國家坐標系下的高斯平面直角坐標，則會由于遠離中央子午線或測區平均高程較大而導致長度投影變形較大，從而難以滿足工程上或使用上的精度要求。因此，在許多工程建設中，常常會采用適合本地區的城建坐標系統(城建坐標多采用三度帶的高斯-克呂格投影，單位為：米)，那么收集到的工程建模數據、設計資料及周邊市政管線的相關資料和數據采用的也是該坐標系。

但是，正是由于“數字地球”三維地理場景與支撐應用的數據采用的坐標系統不統一，WGS84地理坐標系(單位為：經緯度)下的“數字地球”三維地理場景就無法直接將城建坐標系統下的BIM模型數據展示到該工程對應的真實地理位置上。這樣一來，就需要解決坐標系統不統一的問題。

在解決坐標系統不統一的問題中，因城建坐標系統(高斯平面直角坐標系)轉換到WGS-84的大地坐標，屬于不同橢球體間的轉換，其中的轉換是不嚴密的。現有的常用變換方法有“七參數、三參數”法，而其中比較嚴密的方法是采用七參數的相似變換法，X平移，Y平移，Z平移，X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化K。為了得七參數，至少需要兩種坐標系下3個控制點的坐標值，如果區域范圍不大，最遠點間的距離不大于30Km(經驗值)，則可以用三參數，即X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化K為0，因此三參數只是七參數的一種特例。

現有技術中，通常有些相關單位只能提供幾個控制點的兩系坐標，而無法提供轉換公式，也有些單位在沒有控制點的情況下，對于不同橢球體間的轉換，要么從測繪部門直接獲得七參數，要么利用專業測量工具獲得需要的控制點的坐標值再進行七參數計算。實際上，不同橢球體間坐標系之間的換算關系一般是保密的。由于無法獲取獨立坐標系的橢球、投影等相關參數，將無法解決不同橢球體間的轉換，勢必會給工程的信息化開展帶來一定的不便。

發明內容

本發明提供了一種BIM模型與三維地理場景的位置匹配方法，以解決現有的建筑模型與三維地理場景坐標系不統一、無法獲取建筑模型坐標系詳情的技術問題，本發明能夠在沒有專業控制點數據、無須向測繪部門申請七參數等情況下，實現BIM模型與三維地理場景的位置匹配，不僅突破了BIM數據與三維地理場景模型數據的位置匹配對接技術，而且提高了工程信息化開展的便捷性。