[發(fā)明專利]用于定位導(dǎo)航的建筑物地圖混合數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011340187.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112465968A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建華;羅竟妍;溫丹祺;馮國(guó)強(qiáng);劉大源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/05
• 分類號(hào): G06T17/05;G06F16/29;G01C21/20
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 程琛

本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于定位導(dǎo)航的建筑物地圖混合數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建方法，包括：基于輕量化BIM模型中提取出目標(biāo)建筑物的空間節(jié)點(diǎn)的空間拓?fù)潢P(guān)系和BIM模型中提取各空間節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)信息構(gòu)建水平方向和垂直方向的路網(wǎng)組織得到網(wǎng)絡(luò)模型；基于BIM模型提取的幾何信息選擇屬于特定空間的具有邊界關(guān)系的建筑構(gòu)件表示空間得到實(shí)體模型；基于預(yù)設(shè)鏈接規(guī)則將實(shí)體模型和網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行鏈接混合得到建筑物地圖混合數(shù)據(jù)模型；其中，預(yù)設(shè)鏈接規(guī)則包括基于實(shí)體模型中的建筑構(gòu)件和所述網(wǎng)絡(luò)模型中的空間節(jié)點(diǎn)之間的語(yǔ)義關(guān)系進(jìn)行鏈接和映射。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，實(shí)現(xiàn)了建模出的混合數(shù)據(jù)模型擁有實(shí)體展示功能，還能提供更便利和高精度的定位導(dǎo)航功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地圖模型構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于定位導(dǎo)航的建筑物地圖混合數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

建筑物地圖是室內(nèi)位置服務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)和信息載體，地圖中的標(biāo)志物、語(yǔ)境信息可以用于室內(nèi)定位誤差的校正和室內(nèi)通航路徑的規(guī)劃。目前在建筑物地圖的研究中，已經(jīng)提出了多種模型來(lái)構(gòu)建用于室內(nèi)定位導(dǎo)航，主要包括網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)格模型和實(shí)體模型。

(1)在網(wǎng)絡(luò)模型中選擇空間抽象為節(jié)點(diǎn)，空間之間的拓?fù)潢P(guān)系抽象為邊緣。目前從基于龐加萊對(duì)偶理論的組合數(shù)據(jù)模型(CDM)發(fā)展而來(lái)的基于中軸變換(MAT)的幾何網(wǎng)絡(luò)模型(GNM)是網(wǎng)絡(luò)模型中最為廣泛認(rèn)可和使用的模型。

(2)在網(wǎng)格模型中選擇以特定方式將室內(nèi)空間劃分為網(wǎng)格來(lái)組織表達(dá)。網(wǎng)格的大小決定了室內(nèi)空間信息表達(dá)的精細(xì)度，但是網(wǎng)格越多，所需的存儲(chǔ)空間就越大，效率就越低。同時(shí)根據(jù)網(wǎng)格的形狀和維度，網(wǎng)格模型又被分為規(guī)則網(wǎng)格模型(RGM)、不規(guī)則網(wǎng)格模型及三維的體素模型。

(3)實(shí)體模型使用具有幾何信息的實(shí)體來(lái)表達(dá)室內(nèi)空間。在當(dāng)前的研究中，實(shí)體模型有兩種主要形式:一種是通過(guò)體積形狀表示室內(nèi)空間單元的幾何邊界實(shí)體模型，另一種是由三維建模軟件構(gòu)建的三維建筑模型。兩者相比，前者專注于室內(nèi)空間單元(房間，走廊等)不同，后者更注重室內(nèi)建筑組件(墻壁，門，窗戶等)。

網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)格模型很好地表示了空間連通性，因此經(jīng)常用于計(jì)算導(dǎo)航路徑。前者具有良好的可見(jiàn)性，但靈活性較差。后者的可見(jiàn)性較弱，但具有較好的靈活性，通常用于計(jì)劃有障礙物的路徑。但是，作為室內(nèi)空間的抽象表示，它們大多以二維表示，不能模擬三維室內(nèi)空間的真實(shí)情況。作為三維模型，實(shí)體模型在表示室內(nèi)三維空間方面具有更多優(yōu)勢(shì)。但是，由于空間關(guān)系的表達(dá)能力較弱，因此無(wú)法直接進(jìn)行路徑規(guī)劃。為了彌補(bǔ)單個(gè)模型的局限性，學(xué)者們提出了各種混合模型來(lái)改善模型的平衡性。鑒于建筑物地圖的特殊性，針對(duì)建筑物地圖混合模型的構(gòu)建方法可以分為以下兩類。

第一類，基于采用不同室內(nèi)空間建模方法構(gòu)建的單個(gè)模型的混合。包括有組合圖的形式化模型和基于結(jié)構(gòu)化空間模型框架的多層空間模型(MLSM)。在多層空間模型中將室內(nèi)空間分為原始空間和雙重空間，并在不同空間中使用不同的模型來(lái)表達(dá)。

第二類，GIS與BIM的混合。與室外空間位于自然環(huán)境中不同，室內(nèi)空間大都位于建筑環(huán)境中。因此，在地理信息系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域(GIS)和建筑領(lǐng)域(AEC)中都涉及到對(duì)建筑物地圖模型的研究。建筑信息模型(BIM)是AEC行業(yè)中討論最頻繁的模型。顯然，BIM包含大量建筑物的幾何和語(yǔ)義室內(nèi)信息，這是構(gòu)建室內(nèi)地圖模型的基礎(chǔ)。在GIS領(lǐng)域中討論的最主要的室內(nèi)地圖模型標(biāo)準(zhǔn)是OGC CityGML和IndoorGML。關(guān)于CityGML最特別的是它定義了五個(gè)不同的“詳細(xì)程度(LOD)”用于描述建筑物。IndoorGML是OGC提出的用于室內(nèi)定位和導(dǎo)航的模型，但是由于它沒(méi)有完整的幾何信息，因此只能用作輔助模型。可以看出，室內(nèi)建筑地圖模型屬于GIS與AEC的交集。因此，BIM和GIS的結(jié)合已成為近年來(lái)解決建筑物地圖問(wèn)題的一種趨勢(shì)。

毫無(wú)疑問(wèn)，包含更多數(shù)據(jù)信息的混合模型更有利于建筑地圖模型的構(gòu)建及其在室內(nèi)定位服務(wù)中的應(yīng)用。但是，當(dāng)前的建筑物地圖的混合模型更多地關(guān)注模型構(gòu)建的精度和建模算法，忽略了對(duì)于建筑物地圖與室內(nèi)定位導(dǎo)航之間關(guān)系的深入探討，因此目前尚沒(méi)有一種適用于手機(jī)室內(nèi)定位導(dǎo)航應(yīng)用的普適性混合建筑物地圖模型。