基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法及装置，所述方法包括：根据IFC规范将目标BIM模型的IFC文件划分为多个IFC子文件；将所述IFC子文件分配给多个IFC三角剖分单元，基于并行计算框架使用各所述IFC三角剖分单元对分配给各所述IFC三角剖分单元的IFC子文件进行三角剖分。本发明专利技术实施例利用有限的内存对大型的BIM模型进行三角剖分，提高了BIM大数据的处理能力，降低了内存使用和时间消耗。

Triangulation method and device of building information model based on parallel computing framework

【技术实现步骤摘要】
基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法及装置
本专利技术实施例属于建筑信息建模
，更具体地，涉及一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法及装置。
技术介绍
建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM)是一种新兴的、有前途的BLM(BuildingLifecycleManagement，建筑全生命周期管理)技术，它系统地捕获多维计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)信息，以支持利益相关者之间的多学科协作。BIM模型一般定义为数字形式的建筑信息的“总和”，它不仅包含空间、几何数据，还包含建筑生命周期中积累的大量工程数据。通过为有关设施的信息提供共享的知识资源，BIM在其生命周期中支持利益相关者之间的数据互操作性和协作。目前，BIM已经应用于BLM的几乎所有阶段，包括设计协作、基于BIM的多维管理和设施管理等。BIM通常有六个特性，即数字化、空间化、可测量性、综合性、可访问性和持久性。最近，有学者认为从计算机科学的角度来看，BIM的定义也应该加入“可处理”的概念，因为随着在建项目的继续进行和新项目的启动，BIM的体量不断增加，变得非常大。因此，处理大规模BIM数据的能力，也称为BIM数据的可处理性，已经成为BIM的一个关键问题。可处理性意味着BIM数据应该在可接受的时间内以有限的计算资源进行有效的解析、计算和分析。例如，要将BIM应用于基于web的协作系统，需要对在专业设计工具中设计的BIM文件进行相应的计算并嵌入到协作系统中。显然，可处理性是衡量BIM在生命周期决策支持系统中适用性的关键因素。BIM数据通常是被压缩的三维几何编码，计算密集，各种专有格式交织在一起。三维几何数据是BIM中最主要也是计算最密集的数据之一。通常，三维几何数据至少由以下模型之一表示:边界表示(BoundaryRepresentation，Brep)、NURBS(NonUniformRationalB-spline，非均匀有理B样条曲线)、构造实体几何(ConstructiveSolidGeometry，CSG)或扫描实体模型SweptSolid。这些技术提供了以压缩格式描述各种形状的强大功能。然而，混合三维几何表示的使用也带来了缺点。其中一个关键的问题是，这些三维表示模型不能在许多场景中直接呈现。例如，由于OpenGLES和WebGL的限制，Web系统和移动电话应用程序无法支持复杂的实体几何描述的呈现。这触发了对BIM数据中几何图形进行三角化的主要需求。此外，开发人员必须对BIM中复杂的几何定义有足够的了解，这也增加了BIM应用程序开发的难度。目前，一些研究已经开发出BIM三角剖分工具，可以将BIM数据中的几何图形转换成三角形网格。有了这些工具，开发人员可以集中精力发展他们的业务，而不需要理解BIM数据中复杂的几何定义。然而，在对BIM大数据进行三角化时，至少还有两个问题需要解决，以提高BIM的可处理性。首先，三角化BIM数据需要大量的内存。根据广泛用于构建BIM应用程序的BIMServer的性能统计，即使25GB的内存也无法解析BIM数据3.7GByte的IFC文件。因此，在一些研究中使用了具有220GB内存的计算机。毫无疑问，不可能为每一个建设项目都配备这样一台超级计算机。这就引发了对普通计算机中BIM文件三角化的新需求。其次，BIM数据三角化需要很长的时间。根据实证研究结果，对一个300mb的IFC文件进行三角剖分需要一个多小时。毫无疑问，IFC文件越大，解析引擎所需的时间就越多。在项目成员需要更频繁地进行转换的场景中，三角剖分速度是一个重要的因素。此外，在公共服务器上在线部署BIM三角剖分服务时，效率也是用户体验的关键指标之一。BIM三角剖分中的这两个可处理性问题在一定程度上阻碍了BIM的应用。毫无疑问，大BIM文件几何三角剖分的探索，可以为大数据时代BIM的研究奠定基础。综上所述，现有的BIM三角剖分方法内存使用量大，且运行时间较长，亟需一种新的BIM三角剖分方法来解决这个问题。
技术实现思路
为克服上述现有的BIM三角剖分方法需要大量内存且计算效率低的问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术实施例提供一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法及装置。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法，包括：根据IFC规范将目标BIM模型的IFC文件划分为多个IFC子文件；将所述IFC子文件分配给多个IFC三角剖分单元，基于并行计算框架使用各所述IFC三角剖分单元对分配给各所述IFC三角剖分单元的IFC子文件进行三角剖分。根据本专利技术实施例第二方面提供一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分装置，包括：划分模块，用于根据IFC规范将目标BIM模型的IFC文件划分为多个IFC子文件；计算模块，用于将所述IFC子文件分配给多个IFC三角剖分单元，基于并行计算框架使用各所述IFC三角剖分单元对分配给各所述IFC三角剖分单元的IFC子文件进行三角剖分。根据本专利技术实施例的第三个方面，还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法。根据本专利技术实施例的第四个方面，还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法。本专利技术实施例提供一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法及装置，该方法为了并行解析目标BIM模型的几何形状，根据IFC规范将目标BIM模型的IFC文件分割成独立的多个IFC子文件，并将独立的IFC子文件分配到并行计算集群中的不同计算机的进程中并进行三角剖分，从而通过引入并行计算框架，利用有限的内存对大型的BIM模型进行三角剖分，提高了BIM大数据的处理能力，降低了内存使用和时间消耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法整体流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法中集合对象的有向图；图3为本专利技术实施例提供的基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法中BIMServer和BIMTriSer之间的内存使用比较示意图；图4为本专利技术实施例提供的基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法中BIMServer和BIMTriSer之间的运行时间比较示意图；图5为本专利技术实施例提供的基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法中不同进程数量下BIMTriSer的运行时间比较示意图；图6为本专利技术实施例提供的基于并行计算框架的建筑信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法，其特征在于，包括：根据IFC规范将目标BIM模型的IFC文件划分为多个IFC子文件；将所述IFC子文件分配给多个IFC三角剖分单元，基于并行计算框架使用各所述IFC三角剖分单元对分配给各所述IFC三角剖分单元的IFC子文件进行三角剖分。

【技术特征摘要】
1.一种基于并行计算框架的建筑信息模型三角剖分方法，其特征在于，包括：根据IFC规范将目标BIM模型的IFC文件划分为多个IFC子文件；将所述IFC子文件分配给多个IFC三角剖分单元，基于并行计算框架使用各所述IFC三角剖分单元对分配给各所述IFC三角剖分单元的IFC子文件进行三角剖分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据IFC规范将目标BIM模型的IFC文件划分为多个IFC子文件的步骤具体包括：将所述IFC文件中具有相同形状表示的几何对象的定义写入同一个所述IFC子文件中；其中，一个所述IFC子文件中包含一种形状表示的几何对象的定义；相应地，使用各所述IFC三角剖分单元对分配给各所述IFC三角剖分单元的IFC子文件进行三角剖分的步骤具体包括：使用各所述IFC三角剖分单元对各所述IFC子文件中的同一形状进行一次三角剖分。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述IFC文件中具有相同形状表示的几何对象的定义写入同一个所述IFC子文件中的步骤具体包括：根据所述IFC文件中实例间的所有依赖关系，构建所述IFC文件的有向图；对于所述有向图中的任一形状表示节点，将与该形状表示节点相连的几何对象节点作为具有相同形状表示的几何对象；将所述具有相同形状表示的几何对象的对象放置定义和该形状表示节点的定义写入到同一个所述IFC子文件中。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述IFC文件中实例间的所有依赖关系，构建所述IFC文件的有向图的步骤具体包括：从所述IFC文件中的几何对象开始进行扫描，获取所述几何对象的形状表示和对象放置；将所述几何对象的形状表示和对象放置对应的节点作为所述几何对象对应节点的子节点；将所述几何对象的形状表示所依赖的实例对应的节点作为所述几何对象的形状表示对应节点的子节点，将所述几何对象的对象放置所依赖的实例对应的节点作为所述几何对象的对象放置对应节点的子节点，直到构建的所述有向图中最后一层节点对应的实例均不依赖其他实例。5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，将所述I...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小平，王佳，王家麟，宋冰玉，韩萌，
申请(专利权)人：盈嘉互联北京科技有限公司，盈嘉互联上海建筑科技有限公司，嘉兴乌镇盈嘉千镇科技有限公司，深圳前海盈嘉数据服务有限公司，深圳市盈嘉互联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11