一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统，包括：地形图数据分区模块、构筑物区数据提取模块、等高线数据提取模块、等高线数据恢复模块、三维地表建模模块、道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块、道路中轴线高程数据计算模块、道路路面多边形带建模模块、道路路面多边形带模型修正模块、三维曲面建模模块、三维直壁建模模块、基于高程点的道路边坡建模模块、基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块、道路三维直壁建模模块、建筑物三维建模模块和三维地表BIM模型集成模块。本发明专利技术将整个地形图分解为等高线区与构筑物区，从而可以有效支撑地形、构筑物一体化三维地表BIM建模。

A system of building three-dimensional surface BIM model based on topographic map

【技术实现步骤摘要】
一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统
本专利技术涉及BIM应用
，特别涉及一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统。
技术介绍
工程建设行业正在全面推进规划、勘测、设计、施工、运营全流程生命周期的建筑信息模型(BIM，BuildingInformationModel)应用。目前BIM主要在设计阶段、施工阶段中取得了一些实质性的应用与进展，而在勘测阶段的BIM应用基本处于起步阶段，现有地表BIM模型与道路、建筑等模型之间难以保证拓扑一致。充分利用传统的地形图，按照工程全生命周期BIM应用要求，构建地形、路网、建筑等拓扑一致的三维地表BIM模型，既存在技术难点，也是当前BIM应用的重要组成部分。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统为了实现上述目的，本专利技术的实施例提供一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统，包括：地形数据分区模块用于将整个地形图划分为等高线区和构筑物区，并获取等高线区范围及等高线区数据、构筑物区范围及构筑物区数据；构筑物区数据提取模块用于获取所述地形数据分区模块中的构筑物区数据，并从中提取得到各构筑物和道路的边界轮廓线及相应边界轮廓线范围内的高程点数据；等高线数据提取模块用于获取所述地形数据分区模块中的等高线区数据，提取并得到等高线区内的等高线数据和高程点数据；等高线数据恢复模块用于根据所述地形数据分区模块中的等高线区数据、构筑物区范围，以及所述等高线数据提取模块中的等高线区内的等高线数据和高程点数据，针对地形图整体范围，将被构筑物区打断的等高线进行连接，得到整体等高线数据；三维地表建模模块用于根据所述等高线区数据提取模块的等高线区内的高程点数据、所述等高线数据恢复模块的整体等高线数据，构建整体三维地表模型；道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块用于根据所述构筑物区数据提取模块得到的各道路两侧的边界轮廓线数据，计算各道路两侧边界轮廓线的中心线及宽度，得到各道路的中轴线平面坐标及道路宽度数据；道路中轴线高程数据计算模块用于根据所述道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块的各道路的中轴线平面坐标数据、所述等高线数据恢复模块的整体等高线数据，计算得到各道路的道路纵断面线数据；道路路面多边形带建模模块根据所述道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块得到的各道路的宽度数据、所述道路中轴线高程数据计算模块得到的各道路的道路纵断面线数据，以道路纵断面线数据为中心加上相应的道路宽度数据，计算得到各道路路面多边形带模型数据；道路路面多边形带模型修正模块用于根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边界轮廓线内的高程点数据，对所述道路路面多边形带建模模块得到的道路路面多边形带模型数据进行插值修正计算，得到道路路面多边形带修正模型；三维曲面建模模块用于基于给定的边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据，计算得到该给定边界轮廓线范围的三维曲面模型数据；三维直壁建模模块用于基于给定的边界轮廓线以及三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，计算得到两者之间的三维直壁模型；基于高程点的道路边坡建模模块用于针对高程点数据量大的情况，根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边坡的边界轮廓线内的高程点数据以及所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线，计算得到道路边坡三维模型；基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块针对高程点数据量小的情况，根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边坡边界轮廓线内的高程点数据、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线以及所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，计算得到道路边坡三维模型；道路三维直壁建模模块用于根据所述构筑物区数据提取模块提取的各道路边坡的边界轮廓线、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型数据，对于各道路不存在边坡边界轮廓线的一侧，采用所述三维直壁建模模块基于道路路面多边形带修正模型边界轮廓线和所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，构建得到道路三维直壁模型；建筑物三维建模模块用于根据所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型、所述构筑物区数据提取模块得到的各建筑物边界轮廓线以及相应边界轮廓线内的高程点数据，构建得到建筑物三维模型；三维地表BIM模型集成模块用于根据所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型、所述基于高程点的道路边坡建模模块得到的道路边坡三维模型、所述基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块得到的道路边坡三维模型、所述道路三维直壁建模模块得到的道路三维直壁模型、所述建筑物三维建模模块得到的建筑物三维模型，计算得到最终的三维地表BIM模型。进一步，所述构筑物区数据提取模块提取得到各构筑物和道路的边界轮廓线及相应边界轮廓线范围内的高程点数据，包括：(1)各建筑物的边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据；(2)各道路两侧的边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据；(3)各道路边坡的边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据，其中各道路边坡的边界轮廓线由边坡的坡顶线或坡脚线及其所对应最近一侧的道路边界轮廓线组成。进一步，所述道路中轴线高程数据计算模块计算得到各道路的道路纵断面线数据由相应道路的中轴线平面坐标数据和对应的高程数据组成。进一步，所述基于高程点的道路边坡建模模块根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边坡的边界轮廓线内的高程点数据和所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线，如果相应边界轮廓线内的高程点数据量大，则所述三维曲面建模模块基于道路边坡的坡顶线或坡脚线及其所对应最近一侧的道路边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据，构建道路边坡坡面三维曲面模型；然后采用所述三维直壁建模模块基于道路边坡的坡顶线或坡脚线以及三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，构建边坡三维直壁模型；整合上述得到的道路边坡坡面三维曲面模型与边坡三维直壁模型，得到道路边坡三维模型。进一步，所述基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块根据道路边坡边界轮廓线内的高程点数据、道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线以及整体三维地表模型，如果相应边界轮廓线内的高程点数据量小，则首先将边坡的坡顶线或坡脚线对整体三维地表模型进行相交计算，得到该边坡的坡顶线或坡脚线所对应的三维地表边界线；然后基于该边坡的坡顶线或坡脚线所对应最近一侧的道路边界轮廓线以及上一步得到的三维地表边界线，构建得到两者之间的三维曲面模型；如果该道路边坡的边界轮廓线内有高程点数据，则将这些高程点数据对上一步得到的三维曲面模型进行插值修正，得到道路边坡三维模型。进一步，所述建筑物三维建模模块采用三维曲面建模模块基于各建筑物边界轮廓线以及相应边界轮廓线内的高程点数据，构建得到建筑物顶面三维模型；然后采用所述三维直壁建模模块基于各建筑物边界轮廓线以及整体三维地表模型，构建得到建筑物三维直壁模型；整合上述得到的建筑物顶面三维模型与建筑物三维直壁模型，得到建筑物三维模型。进一步，所述三维地表BIM模型集成模块首先整合所述道路路面多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统，其特征在于，包括：地形数据分区模块用于将整个地形图划分为等高线区和构筑物区，并获取等高线区范围及等高线区数据、构筑物区范围及构筑物区数据；构筑物区数据提取模块用于获取所述地形数据分区模块中的构筑物区数据，并从中提取得到各构筑物和道路的边界轮廓线及相应边界轮廓线范围内的高程点数据；等高线数据提取模块用于获取所述地形数据分区模块中的等高线区数据，提取并得到等高线区内的等高线数据和高程点数据；等高线数据恢复模块用于根据所述地形数据分区模块中的等高线区数据、构筑物区范围，以及所述等高线数据提取模块中的等高线区内的等高线数据和高程点数据，针对地形图整体范围，将被构筑物区打断的等高线进行连接，得到整体等高线数据；三维地表建模模块用于根据所述等高线区数据提取模块的等高线区内的高程点数据、所述等高线数据恢复模块的整体等高线数据，构建整体三维地表模型；道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块用于根据所述构筑物区数据提取模块得到的各道路两侧的边界轮廓线数据，计算各道路两侧边界轮廓线的中心线及宽度，得到各道路的中轴线平面坐标及道路宽度数据；道路中轴线高程数据计算模块用于根据所述道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块的各道路的中轴线平面坐标数据、所述等高线数据恢复模块的整体等高线数据，计算得到各道路的道路纵断面线数据；道路路面多边形带建模模块根据所述道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块得到的各道路的宽度数据、所述道路中轴线高程数据计算模块得到的各道路的道路纵断面线数据，以道路纵断面线数据为中心加上相应的道路宽度数据，计算得到各道路路面多边形带模型数据；道路路面多边形带模型修正模块用于根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边界轮廓线内的高程点数据，对所述道路路面多边形带建模模块得到的道路路面多边形带模型数据进行插值修正计算，得到道路路面多边形带修正模型；三维曲面建模模块用于基于给定的边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据，计算得到该给定边界轮廓线范围的三维曲面模型数据；三维直壁建模模块用于基于给定的边界轮廓线以及三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，计算得到两者之间的三维直壁模型；基于高程点的道路边坡建模模块用于针对高程点数据量大的情况，根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边坡的边界轮廓线内的高程点数据以及所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线，计算得到道路边坡三维模型；基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块针对高程点数据量小的情况，根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边坡边界轮廓线内的高程点数据、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线以及所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，计算得到道路边坡三维模型；道路三维直壁建模模块用于根据所述构筑物区数据提取模块提取的各道路边坡的边界轮廓线、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型数据，对于各道路不存在边坡边界轮廓线的一侧，采用所述三维直壁建模模块基于道路路面多边形带修正模型边界轮廓线和所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，构建得到道路三维直壁模型；建筑物三维建模模块用于根据所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型、所述构筑物区数据提取模块得到的各建筑物边界轮廓线以及相应边界轮廓线内的高程点数据，构建得到建筑物三维模型；三维地表BIM模型集成模块用于根据所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型、所述基于高程点的道路边坡建模模块得到的道路边坡三维模型、所述基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块得到的道路边坡三维模型、所述道路三维直壁建模模块得到的道路三维直壁模型、所述建筑物三维建模模块得到的建筑物三维模型，计算得到最终的三维地表BIM模型。...

【技术特征摘要】
1.一种基于地形图构建三维地表BIM模型的系统，其特征在于，包括：地形数据分区模块用于将整个地形图划分为等高线区和构筑物区，并获取等高线区范围及等高线区数据、构筑物区范围及构筑物区数据；构筑物区数据提取模块用于获取所述地形数据分区模块中的构筑物区数据，并从中提取得到各构筑物和道路的边界轮廓线及相应边界轮廓线范围内的高程点数据；等高线数据提取模块用于获取所述地形数据分区模块中的等高线区数据，提取并得到等高线区内的等高线数据和高程点数据；等高线数据恢复模块用于根据所述地形数据分区模块中的等高线区数据、构筑物区范围，以及所述等高线数据提取模块中的等高线区内的等高线数据和高程点数据，针对地形图整体范围，将被构筑物区打断的等高线进行连接，得到整体等高线数据；三维地表建模模块用于根据所述等高线区数据提取模块的等高线区内的高程点数据、所述等高线数据恢复模块的整体等高线数据，构建整体三维地表模型；道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块用于根据所述构筑物区数据提取模块得到的各道路两侧的边界轮廓线数据，计算各道路两侧边界轮廓线的中心线及宽度，得到各道路的中轴线平面坐标及道路宽度数据；道路中轴线高程数据计算模块用于根据所述道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块的各道路的中轴线平面坐标数据、所述等高线数据恢复模块的整体等高线数据，计算得到各道路的道路纵断面线数据；道路路面多边形带建模模块根据所述道路中轴线平面坐标数据及道路宽度计算模块得到的各道路的宽度数据、所述道路中轴线高程数据计算模块得到的各道路的道路纵断面线数据，以道路纵断面线数据为中心加上相应的道路宽度数据，计算得到各道路路面多边形带模型数据；道路路面多边形带模型修正模块用于根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边界轮廓线内的高程点数据，对所述道路路面多边形带建模模块得到的道路路面多边形带模型数据进行插值修正计算，得到道路路面多边形带修正模型；三维曲面建模模块用于基于给定的边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据，计算得到该给定边界轮廓线范围的三维曲面模型数据；三维直壁建模模块用于基于给定的边界轮廓线以及三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，计算得到两者之间的三维直壁模型；基于高程点的道路边坡建模模块用于针对高程点数据量大的情况，根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边坡的边界轮廓线内的高程点数据以及所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线，计算得到道路边坡三维模型；基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块针对高程点数据量小的情况，根据所述构筑物区数据提取模块得到的道路边坡边界轮廓线内的高程点数据、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型中的道路边界轮廓线以及所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，计算得到道路边坡三维模型；道路三维直壁建模模块用于根据所述构筑物区数据提取模块提取的各道路边坡的边界轮廓线、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型数据，对于各道路不存在边坡边界轮廓线的一侧，采用所述三维直壁建模模块基于道路路面多边形带修正模型边界轮廓线和所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型，构建得到道路三维直壁模型；建筑物三维建模模块用于根据所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型、所述构筑物区数据提取模块得到的各建筑物边界轮廓线以及相应边界轮廓线内的高程点数据，构建得到建筑物三维模型；三维地表BIM模型集成模块用于根据所述三维地表建模模块得到的整体三维地表模型、所述道路路面多边形带模型修正模块得到的道路路面多边形带修正模型、所述基于高程点的道路边坡建模模块得到的道路边坡三维模型、所述基于道路边坡边界轮廓线的道路边坡建模模块得到的道路边坡三维模型、所述道路三维直壁建模模块得到的道路三维直壁模型、所述建筑物三维建模模块得到的建筑物三维模型，计算得到最终的三维地表BIM模型。2.如权利要求1所述的基于地形图构建三维地表BIM模型的系统，其特征在于，所述构筑物区数据提取模块提取得到各构筑物和道路的边界轮廓线及相应边界轮廓线范围内的高程点数据，包括：(1)各建筑物的边界轮廓线与相应边界轮廓线内的高程点数据；(2)各道路两侧的边界轮廓线与相应边界轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈树铭，叶望，张乐，陈超东，杨宇文，
申请(专利权)人：陈树铭，
类型：发明
国别省市：北京,11