轻量化的BIM大数据在线可视化方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种轻量化的BIM大数据在线可视化方法及系统，所述方法包括以下步骤：对BIM场景构件集进行基于语义引导的轻量级解析，获得轻量级构件库；对BIM建筑的内部结构进行自动化分割，生成多个相对独立的空间，并生成所述多个相对独立的空间之间的关系结构图；根据所述关系结构图及各空间中的构件集建立多粒度分解的多层数据索引结构；根据所述多层数据索引结构调用所述轻量级构件库实现BIM建筑的渐进式可视化，且在可视化过程中，以空间为单位对当前空间的下一个空间数据进行缓存并删除上一个空间数据。与现有技术相比，本发明专利技术具有自动化、轻量化、细粒度化等优点。

Lightweight BIM large data online visualization method and system

The present invention relates to a system and a BIM online data visualization method of lightweight, the method comprises the following steps: lightweight analysis of semantic guide based on the scene on the BIM component set, get lightweight component library; the internal structure of the BIM architecture for automatic segmentation, generating a plurality of relatively independent space, the relationship between structure and formed between the plurality of relatively independent space; according to the relationship between the structure and the components of the space of the set of multi-layer data index structure of multi granularity decomposition; according to the multi-layer data index structure using the lightweight component library to achieve gradual visualization of the BIM architecture, and in the visualization process, cache take the space as a spatial data on the current space unit and remove a spatial data. Compared with the prior art, the present invention has the advantages of automation, light weight, fine granularity, etc..

【技术实现步骤摘要】
轻量化的BIM大数据在线可视化方法和系统
本专利技术涉及BIM数据处理领域，尤其是涉及一种轻量化的BIM大数据在线可视化方法和系统。
技术介绍
随着智能建筑的发展，BIM(BuildingInformationModeling)技术已成为当今AEC(Architecture,EngineeringandConstruction)行业的核心技术，致力于建筑整个生命周期内的信息共享和交换。对BIM建筑的高效分析，特别是支持移动网络的在线可视分析，已逐渐被建筑生命周期中相关的更多产业所关注和依赖。然而，也正是由于BIM建筑涉及的信息范围广泛，空间结构复杂，专业性强等，使得与传统的建筑数据相比，BIM数据又有着量大、复杂、难以组织和管理等特点，处理BIM大数据所需的系统资源也远远超出当今移动设备的系统负载。因此，如何通过系统资源有限的移动设备，使用户以快速方便、在线可视的方式对BIM大数据进行有效的分析已成为当前该领域中亟待解决的难题。目前主流的BIM建筑生成、编辑或分析方法或软件均为基于单机的计算应用程序，如Autodesk的Revit系列等。在线可视化方面虽然也逐渐出现了部分如BIMSurfur、BIMviews等，但这些应用均存在实时性差、资源损耗高及稳定性低等问题，究其原因主要还是BIM数据本身，与传统的3D模型数据不同，对BIM数据进行在线可视化主要存在着如下挑战：(1)专业性强，逻辑结构复杂。和实际的建筑类似，BIM数据通常由较多的“墙”、“门”等构件“组装”形成，不仅空间结构复杂，专业性强，数据内部的结构也相当庞大。如在IFC格式的BIM数据中采用了近1000个取定义的实体类和类型来对应性地描述这些构件。而且从每个构件到其对应的几何数据又通过相应高度的树型结构组织，逻辑结构错综复杂。(2)几何冗余度高。BIM数据中，不仅存在相当多的同类型构件(如“门”构件)，更存在大量的重复性构件和参数化表达构件。从BIM数据解析形成的几何数据中，几何冗余度非常之高。(3)数据访问速度慢。BIM数据虽然数量庞大，但更侧重于建筑工程的各方面需求，并未考虑面向在线展示的数据高效组织或管理，缺少统一的数据索引，使得在可视化应用中无法快速定位或访问需要的数据。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动化、轻量化、细粒度化的BIM大数据在线可视化方法和系统本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种轻量化的BIM大数据在线可视化方法，包括以下步骤：对BIM场景构件集进行基于语义引导的轻量级解析，获得轻量级构件库；对BIM建筑的内部结构进行自动化分割，生成多个相对独立的空间，并生成所述多个相对独立的空间之间的关系结构图；根据所述关系结构图及各空间中的构件集建立多粒度分解的多层数据索引结构；根据所述多层数据索引结构调用所述轻量级构件库实现BIM建筑的渐进式可视化，且在可视化过程中，以空间为单位对当前空间的下一个空间数据进行缓存并删除上一个空间数据。所述对BIM场景构件集进行基于语义引导的轻量级解析具体为：对BIM场景构件集中的各构件分解为多个单元，并进行单元去重；对任意两个构件的分解去重结果进行语义配准分析，保存相应的变换矩阵；根据所述语义配准分析的结果验证两个构件的相似性；在两个构件相似时，删除其中一个构件，以相应的变换矩阵替代删除的构件。通过语义分析与几何计算相结合的方式对BIM建筑的内部结构进行自动化分割。所述多层数据索引结构通过稀疏体素化的方式生成。所述实现BIM建筑可视化具体为：在每个所述空间的出入口设置一缓冲区；当化身接近某一出入口的缓冲区时，加载通过该出入口与当前空间相连接的下一个空间数据；当化身离开所述缓冲区进入新空间时，将所述新空间定义为当前空间，同时删除上一个空间数据。一种轻量化的BIM大数据在线可视化系统，包括：轻量解析模块，用于对BIM场景构件集进行基于语义引导的轻量级解析，获得轻量级构件库；自动化分割模块，用于对BIM建筑的内部结构进行自动化分割，生成多个相对独立的空间，并生成所述多个相对独立的空间之间的关系结构图；索引结构构建模块，用于根据所述关系结构图及各空间中的构件集建立多粒度分解的多层数据索引结构；可视化模块，用于根据所述多层数据索引结构调用所述轻量级构件库实现BIM建筑的渐进式可视化，且在可视化过程中，以空间为单位对当前空间的下一个空间数据进行缓存并删除上一个空间数据。所述轻量解析模块包括：分解去重单元，用于对BIM场景构件集中的各构件分解为多个单元，并进行单元去重；语义配准单元，用于对任意两个构件的分解去重结果进行语义配准分析，保存相应的变换矩阵；相似性验证单元，用于根据所述语义配准分析的结果验证两个构件的相似性；构件删除单元，用于在两个构件相似时，删除其中一个构件，以相应的变换矩阵替代删除的构件。所述自动化分割模块中，通过语义分析与几何计算相结合的方式对BIM建筑的内部结构进行自动化分割。所述索引结构构建模块中，所述多层数据索引结构通过稀疏体素化的方式生成。所述可视化模块包括：缓冲区设置单元，用于在每个所述空间的出入口设置一缓冲区；缓冲数据加载单元，用于当化身接近某一出入口的缓冲区时，加载通过该出入口与当前空间相连接的下一个空间数据；缓冲数据删除单元，用于当化身离开所述缓冲区进入新空间时，将所述新空间定义为当前空间，同时删除上一个空间数据。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术将几何轻量化集成到BIM数据的解析过程中，从而建立轻量级构件库，在满足几何数据在线可视化的同时大幅度降低了解析后的数据量；(2)本专利技术将可视剔除与BIM建筑的内部结构相结合，提出BIM建筑的自动空间分割算法，在方便可视剔除的同时，也构建了建筑空间数据索引，通过该索引，在进行在线漫游时，可通过逐层过滤并查找来快速定位用户所要查询的粒度数据，能够十分流畅地渲染大规模的BIM场景数据，能够通过渐进式加载、渲染等方式大幅度降低系统资源的消耗；(3)本专利技术将BIM内部空间自动分割为多个独立空间，方便以空间为单位进行可视剔除，减少了服务器端实时传输的负担；(4)本专利技术通过BIM数据的语义信息来加速BIM数据的轻量化处理，并对轻量化结果实现相应的基于视点驱动的渐进式管理，尽量保持在系统中只存储足够少的空间数据，不仅提高了系统资源的利用率，也不影响用户的体验质量；(5)本专利技术是一完全自动化的过程，不需要用户对BIM数据进行前期的人工分析或借助第三方程序进行预处理等，通过针对性解析、分割等方式将BIM数据转变为常见的3D模型数据，避免了用户去了解BIM建筑的专业知识以及BIM数据的复杂逻辑结构，使用方便可靠；(6)本专利技术生成的建筑模型从底层构件库到整个数据的层次化索引都是轻量化的，这是为了保证模型可视化过程的存储、传输和渲染的高效性；(7)本专利技术前端的数据管理均从可视性出发，保证了可见即可得的用户体验效果。附图说明图1为本专利技术方法的流程示意图；图2为本专利技术基于语义引导的轻量级解析过程示意图；图3为本专利技术建筑内部空间分割过程示意图，其中，图(a)为原始BIM建筑室内布局示意图，图(b)为与图(a)相对应的内部空间分割结果示意图；图4为与图3(a)中的路径对应的空间加载情况示意图。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量化的BIM大数据在线可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：对BIM场景构件集进行基于语义引导的轻量级解析，获得轻量级构件库；对BIM建筑的内部结构进行自动化分割，生成多个相对独立的空间，并生成所述多个相对独立的空间之间的关系结构图；根据所述关系结构图及各空间中的构件集建立多粒度分解的多层数据索引结构；根据所述多层数据索引结构调用所述轻量级构件库实现BIM建筑的渐进式可视化，且在可视化过程中，以空间为单位对当前空间的下一个空间数据进行缓存并删除上一个空间数据。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化的BIM大数据在线可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：对BIM场景构件集进行基于语义引导的轻量级解析，获得轻量级构件库；对BIM建筑的内部结构进行自动化分割，生成多个相对独立的空间，并生成所述多个相对独立的空间之间的关系结构图；根据所述关系结构图及各空间中的构件集建立多粒度分解的多层数据索引结构；根据所述多层数据索引结构调用所述轻量级构件库实现BIM建筑的渐进式可视化，且在可视化过程中，以空间为单位对当前空间的下一个空间数据进行缓存并删除上一个空间数据。2.根据权利要求1所述的轻量化的BIM大数据在线可视化方法，其特征在于，所述对BIM场景构件集进行基于语义引导的轻量级解析具体为：对BIM场景构件集中的各构件分解为多个单元，并进行单元去重；对任意两个构件的分解去重结果进行语义配准分析，保存相应的变换矩阵；根据所述语义配准分析的结果验证两个构件的相似性；在两个构件相似时，删除其中一个构件，以相应的变换矩阵替代删除的构件。3.根据权利要求1所述的轻量化的BIM大数据在线可视化方法，其特征在于，通过语义分析与几何计算相结合的方式对BIM建筑的内部结构进行自动化分割。4.根据权利要求1所述的轻量化的BIM大数据在线可视化方法，其特征在于，所述多层数据索引结构通过稀疏体素化的方式生成。5.根据权利要求1所述的轻量化的BIM大数据在线可视化方法，其特征在于，所述实现BIM建筑可视化具体为：在每个所述空间的出入口设置一缓冲区；当化身接近某一出入口的缓冲区时，加载通过该出入口与当前空间相连接的下一个空间数据；当化身离开所述缓冲区进入新空间时，将所述新空间定义为当前空间，同时删除上一个空间数据。6.一种轻量化的BIM大数据在线可视化系统，其特征在于，包括：轻量解析模块，用于对BIM场景构件集进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金原，刘小军，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31