[發(fā)明專利]一種基于傾斜攝影和體素的建筑群火災(zāi)模擬建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010082877.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN111310320B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許鎮(zhèn);薛巧蕊;楊雅鈞;郝新田
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F111/10;G06T17/10;G06Q50/08
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波;鄧琳

1.一種基于傾斜攝影和體素的建筑群火災(zāi)模擬建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、以建筑群的傾斜攝影模型作為數(shù)據(jù)源，進(jìn)行單體化操作，將建筑群的傾斜攝影模型分割為單體建筑傾斜攝影模型；

S2、遍歷所述單體建筑傾斜攝影模型的每一個(gè)三角網(wǎng)格，對(duì)所述三角網(wǎng)格進(jìn)行體素化操作，得到建筑群的體素模型；

所述步驟S2包括：

遍歷所述單體建筑傾斜攝影模型的每一個(gè)三角網(wǎng)格，計(jì)算三角網(wǎng)格與三角網(wǎng)格包圍盒中體素的距離，具體為體素中心到三角網(wǎng)格的頂點(diǎn)、邊、面的距離；

利用上述三個(gè)距離的大小判斷體素是否與三角網(wǎng)格相交；

在與三角網(wǎng)格相交的體素的位置處生成立方體體素，實(shí)現(xiàn)三角網(wǎng)格的體素化，得到建筑群的體素模型；

其中，當(dāng)體素與三角網(wǎng)格相交時(shí)，則在體素所在的位置處生成一個(gè)邊長為L的立方體體素；利用體素中心到三角網(wǎng)格的頂點(diǎn)、邊、面的距離的大小判斷體素是否與三角網(wǎng)格相交的步驟包括：

如果三角網(wǎng)格的頂點(diǎn)到體素中心的距離小于R_C、或三角網(wǎng)格的邊到體素中心的距離小于R_C、或體素中心到三角網(wǎng)格所在面的距離小于t₆時(shí)，表明三角網(wǎng)格與體素相交；利用以下公式計(jì)算R_C和t₆：

R_C＝(L/2)cosβ

t₆＝L/2

其中，L是正方體體素的邊長，β為三角網(wǎng)格所在的面的法向量與體素三個(gè)方向的面之間所成夾角的最小值；

三角網(wǎng)格的頂點(diǎn)體素化的步驟包括：

對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)，計(jì)算其半徑為R_C的包圍球，若假定的體素中心位于此球內(nèi)，則在該體素中心創(chuàng)建體素；

點(diǎn)A(x₁,y₁,z₁)、點(diǎn)B(x₂,y₂,z₂)和點(diǎn)C(x₃,y₃,z₃)為三角網(wǎng)格的頂點(diǎn)，點(diǎn)O(x₀,y₀,z₀)為任意體素中心，則體素中心O到三角網(wǎng)格頂點(diǎn)的距離d計(jì)算公式為:

如果體素中心O到三角網(wǎng)格頂點(diǎn)的距離d小于R_C，表示體素中心位于此球內(nèi)，則在該體素中心的位置創(chuàng)建體素；

三角網(wǎng)格的邊體素化的步驟包括：

對(duì)于每一條邊，計(jì)算以該邊為中心軸、半徑為R_C的圓柱，若假定的體素中心位于此圓柱內(nèi)，則在該體素中心創(chuàng)建體素；

點(diǎn)A(x₁,y₁,z₁)、點(diǎn)B(x₂,y₂,z₂)和點(diǎn)C(x₃,y₃,z₃)為三角網(wǎng)格的頂點(diǎn)，點(diǎn)O(x₀,y₀,z₀)為任意體素中心，則體素中心O到AB邊的距離d為:

如果體素中心O到三角網(wǎng)格一條邊的距離d小于R_C，表示體素中心位于此圓柱內(nèi)，則在該體素中心的位置創(chuàng)建體素；

三角網(wǎng)格的面體素化的步驟包括：

對(duì)于每一個(gè)三角網(wǎng)格，得到與該三角網(wǎng)格S平行且距離為預(yù)設(shè)距離t的兩側(cè)等形狀三角網(wǎng)格G和H，若假定的體素中心位于此三棱柱內(nèi)，則在該體素中心的位置創(chuàng)建體素；

點(diǎn)O(x₀,y₀,z₀)為任意體素中心，則體素中心O到三角網(wǎng)格S所在面的距離d為：

其中，S＝Ax+By+Cz+D為三角網(wǎng)格所在面的一般表達(dá)式，若體素在三角網(wǎng)格的投影在三角網(wǎng)格內(nèi)，并且體素中心O到三角網(wǎng)格所在面的距離d小于t₆，表示體素中心位于此三棱柱內(nèi)，則在該體素中心創(chuàng)建體素；

S3、利用所述體素模型進(jìn)行建模，建立火災(zāi)數(shù)值模擬模型，并賦予燃燒屬性；

所述步驟S3包括：

提取所述體素模型的每一個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，利用所述頂點(diǎn)坐標(biāo)建立火災(zāi)數(shù)值模擬模型，并對(duì)所述火災(zāi)數(shù)值模擬模型賦予燃燒屬性；

其中，以文本方式導(dǎo)出體素模型中每一個(gè)體素的坐標(biāo)，用體素在三個(gè)方向上最小值和最大值表示，在FDS軟件建立每一棟建筑的體素模型，并賦予相關(guān)材質(zhì)。