基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法。它包括如下步骤：构建BIM与3DGIS的语义转换库；BIM数据预处理；将转换后BIM数据加载到3DGIS移动端；设计建筑物重要部位增强现实安全检测的QR二维码；建筑物隐蔽设施安全检测。本发明专利技术具有提高建筑物隐蔽设施安全检测效率、通用性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法
本专利技术涉及一种建筑物隐蔽设施的安全检测方法，更具体地说它是基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法。更具体地说它是一种基于3DGIS、BIM以及AR技术的用于建筑物隐蔽设施的安全检测方法。
技术介绍
在整个建筑物的全生命周期中，建筑物运行维护的时间段最长，目前，BIM在规划、设计和施工阶段的应用较多，在运维阶段的应用较少，为了避免生产的BIM数据在工程竣工后成为新的数据化石，将BIM与3DGIS进行集成，利用GIS的三维可视化和二维空间分析能力，充分发挥BIM在运维阶段的潜在应用价值，使数据不仅可以管起来，更可以用起来。现阶段在对建筑物隐蔽设施进行安全检测时，一方面随着建筑物使用年限的增加，人员更换频繁，建筑物在设计施工阶段的资料面临越来越少人知道的局面，相关设施也面临着年久失修的问题；另一方面，传统的根据设计施工图纸进行建筑物隐蔽设施安全检测的方法，对工作人员识图用图能力的要求较高，易出现误读等情况，且不便于操作，而脱离图纸进行安全检测工作时，造成大量漏查、错查、错修等问题，给业主和工作人员的生命和财产安全带来极大的危害。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法，本专利技术将3DGIS和BIM进行集成，设计用于建筑物重要部位增强现实安全检测的二维码，结合AR技术，充分发挥3DGIS的空间管理优势，BIM的部件管理优势，以及AR的虚拟三维模型和现实场景的叠加增强显示，从而保证工作人员能够直观、快速、有效地定位和检测隐蔽设施存在的安全问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：构建BIM与3DGIS的语义转换库；步骤2：BIM数据预处理；步骤3：将转换后BIM数据加载到3DGIS移动端；步骤4：设计建筑物重要部位增强现实安全检测的QR二维码；步骤5：建筑物隐蔽设施安全检测。在上述技术方案中，步骤1中，根据CityGML和IFC数据标准，定义IFC与CityGML类与类的等级体系和对应关系，包括属性信息和语义信息对应关系；顾及属性信息和语义信息，定义IFC与CityGML中LOD4的对应关系，利用LOD4的对应关系设置LOD4→LOD3→LOD2→LOD1→LOD0的转换，从而构建BIM与3DGIS各层级的语义转换库。在上述技术方案中，步骤2中，根据构建的BIM与3DGIS的语义转换库，将BIM模型数据转换为CityGML数据；对转换后的CityGML数据从边界线化简和三角面片合并两方面考虑进行几何形状化简；基于相邻三点法和三角格网面片合并对转换后的CityGML数据进行几何形状化简；根据BIM模型各部件原材质和纹理属性信息，定义化简后的CityGML数据的材质和纹理属性。在上述技术方案中，步骤2中，基于相邻三点法和三角格网面片合并，对转换后的CityGML数据进行几何形状化简，同时考虑了边界线化简和三角面片合并；其中，边界线的化简通过相邻三点法进行化简，选择边界线的任意顶点为起始点，按照顺时针对各顶点进行标识，从起始点开始，依次选择多边形边界线上的邻近三点作为一个分析单元，计算它们所组成的两条直线的夹角，当夹角大于或等于设定阈值时，认为三点共线，删除中间点，仍然从起始点开始，依次选择多边形边界线上的邻近三点作为一个分析单元进行判断；当夹角小于设定阈值时，不做处理，从第二点开始选择多边形边界线上的邻近三点作为一个分析单元继续进行判断；三角格网面片化简通过相邻共边三角面片之间的夹角大小判断相邻共边三角面片是否共面，当夹角小于设定阈值时，则认为两三角面片共面，将此相邻共边两三角面片进行标识，然后继续对已标识的相邻三角面片进行判断和标识，对标识为共面的三角面片通过选择基准投影面将标识为共面的三角面片进行合并，连接合并后的面顶点构成一个面；遍历所有三角面片，直至所有三角面片判断完毕，对遍历后未标识的三角面不进行处理。通过对BIM模型转换后的CityGML数据的几何形状进行边界线和三角面片合并化简，减少BIM模型数据量，提高BIM模型的加载和渲染效率，解决由于BIM模型的大数据量造成对电脑硬件的要求高，且容易导致程序卡死和崩溃的问题。在上述技术方案中，步骤3中，利用GDAL读取BIM模型转换后的CityGML数据，通过osgEarth进行加载显示，将转换后的BIM数据加载到基于osgEarth开发的3DGIS移动端。在上述技术方案中，步骤4中，对建筑物隐蔽设施的定位是关于虚拟和物理空间的协同定位，这涉及到位置跟踪，定位跟踪以及比例问题，通过研究和设计涵盖建筑物重点部位地理空间位置、方向及建筑物重点部位与3DGIS+BIM集成系统对应的三维模型部ID信息的QR二维识别码。在上述技术方案中，步骤4中，设计建筑物重要部位增强现实安全检测的QR二维码，首先基于用户需求和设备的重要程度选取和确定建筑物重要部位；然后在集成了BIM数据的三维地理空间场景中进行漫游，定位建筑物重要部位；通过调整场景视点，确定最佳视角，获取和保存场景视点的空间位置和方位信息，以及视点位置所在的BIM模型ID号，据此生成用于建筑物重要部位增强现实检测的二维码。在上述技术方案中，步骤5中，通过扫描QR二维识别码移动端3DGIS+BIM集成系统中对应的三维模型部件信息，调整移动端3DGIS+BIM应用程序显示的相机视点和方位，对地下或墙内等隐蔽设施进行实时定位显示，并对地面或墙面可视化设置透明度，通过查看隐蔽设施的排布情况，并辅以距离、角度、面积等量算和缓冲区分析、叠置分析等空间分析功能，从而实现基于3DGIS+BIM的建筑物重点部位隐蔽设施增强现实的安全检测。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术基于CityGML和IFC数据标准的BIM与3DGIS数据语义转换；考虑边界线化简和三角面片合并的BIM模型转换后数据的几何形状化简方法；涵盖地理空间坐标信息、方位信息、部件ID属性信息的建筑物重要部位二维码设计；根据构建的BIM数据与3DGIS数据的转换方法，将BIM数据集成到3DGIS平台中，结合AR技术思想，通过对设计的建筑物重要部位二维码进行扫码，调整和定位移动端3DGIS+BIM应用程序显示的视图视点和方位，实现虚拟BIM模型与现实三维场景的叠加显示，便于查看隐蔽设施的排布情况，并辅以基本量算和空间分析功能，从而实现基于3DGIS+BIM的建筑物重点部位隐蔽设施增强现实的安全检测，本专利技术能够直观快速地对建筑物隐蔽设施进行定位和展示，减少工作人员在对隐蔽设施部件进行检测过程中的失误，从而提高检测的效率，避免因传统的根据设计施工图纸进行建筑物隐蔽设施安全检测的方法存在的大量漏查、错查、错修等问题，给业主和工作人员的生命和财产安全带来极大的危害的问题，满足了建筑物隐蔽设施安全检测的应用需求；(2)随着室内定位技术的发展和精度的提升，本专利技术系统可不需利用QR二维码进行BIM部件辅助定位，利用实时定位技术升级为实时动态调整三维场景视点方位和角度的建筑物隐蔽设施安全检测；(3)本专利技术的计算和判断方法简单，且速度快，通用性强，不仅可以应用于建筑物的隐蔽设施，也可应用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：构建BIM与3DGIS的语义转换库；步骤2：BIM数据预处理；步骤3：将转换后BIM数据加载到3DGIS移动端；步骤4：设计建筑物重要部位增强现实安全检测的QR二维码；步骤5：建筑物隐蔽设施安全检测。

【技术特征摘要】
1.基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：构建BIM与3DGIS的语义转换库；步骤2：BIM数据预处理；步骤3：将转换后BIM数据加载到3DGIS移动端；步骤4：设计建筑物重要部位增强现实安全检测的QR二维码；步骤5：建筑物隐蔽设施安全检测。2.根据权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法，其特征在于：步骤1中，根据CityGML和IFC数据标准，定义IFC与CityGML类与类的等级体系和对应关系，包括属性信息和语义信息对应关系；顾及属性信息和语义信息，定义IFC与CityGML中LOD4的对应关系，利用LOD4的对应关系设置LOD4→LOD3→LOD2→LOD1→LOD0的转换，从而构建BIM与3DGIS各层级的语义转换库。3.根据权利要求2所述的基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法，其特征在于：步骤2中，根据构建的BIM与3DGIS的语义转换库，将BIM模型数据转换为CityGML数据；对转换后的CityGML数据从边界线化简和三角面片合并两方面考虑进行几何形状化简；基于相邻三点法和三角格网面片合并对转换后的CityGML数据进行几何形状化简；根据BIM模型各部件原材质和纹理属性信息，定义化简后的CityGML数据的材质和纹理属性。4.根据权利要求3所述的基于3DGIS+BIM的建筑物隐蔽设施安全检测方法，其特征在于：步骤2中，基于相邻三点法和三角格网面片合并，对转换后的CityGML数据进行几何形状化简，同时考虑了边界线化简和三角面片合并；其中，边界线的化简通过相邻三点法进行化简，选择边界线的任意顶点为起始点，按照顺时针对各顶点进行标识，从起始点开始，依次选择多边形边界线上的邻近三点作为一个分析单元，计算它们所组成的两条直线的夹角，当夹角大于或等于设定阈值时，认为三点共线，删除中间点，仍然从起始点开始，依次选择多边形边界线上的邻近三点作为一个分析单元进行判断；当夹角小于设定阈值时，不做处理，从第二点开始选择多边形边界线上的邻近三点作为一个分析单元继续进行判断；三角格网面片化简通...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢明霞，杨爱明，张力，马能武，白峰，马瑞，
申请(专利权)人：长江空间信息技术工程有限公司武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42