一种BIM模型几何图形化简方法技术

本发明专利技术公开了一种BIM模型几何图形化简方法。它包括如下步骤，步骤一：获取BIM模型体的表面几何数据；步骤二：判断BIM模型某一格网面是否为三角面；根据BIM模型某一格网的顶点个数判断其是否为三角面片；当多边形为三角面时，则对其进行三角面片合并化简，然后对合并后的多边形采用三点法进行边界线化简；步骤三：根据短边原则，对多边形边界线化简后删除的点，将其移至相邻边中短边的另一顶点处；步骤四：根据获取的材质信息，对化简后的模型根据格网划分赋予对应的材质属性。本发明专利技术具有能够快速实现对BIM模型几何数据的三角面片和边界的化简；通过对合并后面形状的判断，能够保留BIM模型原有几何图形特征的优点。

A simplification method of BIM model geometry

【技术实现步骤摘要】
一种BIM模型几何图形化简方法
本专利技术涉及建筑工程
，更具体地说它是一种BIM模型几何图形化简方法。更具体地说它是一种基于相邻三点法和三角面片合并，同时考虑边界线化简和三角网格面合并化简，并对三角面和其它多边形面进行区别化简的BIM模型几何图形化简方法。
技术介绍
建筑信息化模型(BIM)的英文全称是BuildingInformationModeling，它是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便的被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本，保障工程按时按质完成。BIM模型一般较为精细、体量大、构件多，在可视化和集成管理过程中存在模型加载和渲染时间长、体验差等问题，因此，需要对BIM模型数据进行轻量化预处理。目前针对BIM模型的轻量化，主要从两个方面进行着手考虑：一是BIM模型冗余属性信息的提出；二是BIM模型几何图形的化简。在几何图形的化简过程中，一般采用多个细节层次LOD(LevelsofDetails，层次细节模型)分级压缩，现有大多数方法随着化简层级的加深，易造成破面和无法保持原有几何图形特征的问题。因此，现亟需开发一种能实现在保留BIM模型几何特征与必要的属性信息的同时，能够顺畅浏览和管理大体量模型数据的BIM模型几何图形化简方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种BIM模型几何图形化简方法，能实现在保留BIM模型几何特征与必要的属性信息的同时，能够顺畅浏览和管理大体量模型数据，且快速有效。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种BIM模型几何图形化简方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：获取BIM模型体的表面几何数据；利用BIM软件的数据导出功能，将BIM模型数据导出为IFC格式数据，获取BIM模型的材质信息和表面几何数据；步骤二：判断BIM模型某一格网面是否为三角面；根据BIM模型某一格网的顶点个数判断其是否为三角面片；当顶点个数为3时，则为三角面片；反之，则不是；当多边形为三角面时，则对其进行三角面片合并化简，然后对合并后的多边形采用三点法进行边界线化简；当多边形不是三角面时，则直接对多边形表面采用三点法进行边界线化简；步骤三：根据短边原则，对多边形边界线化简后删除的点，将其移至相邻边中短边的另一顶点处；步骤四：根据获取的材质信息，对化简后的模型根据格网划分赋予对应的材质属性。在上述技术方案中，步骤二中，当多边形为三角面时，对其进行三角面片合并化简，三角面片的合并化简具体实施步骤为：步骤21：将所有三角面片标记为0；步骤22：统计标记为0的三角面片个数为N0；当N0＝0时，则三角面片合并化简结束；当N0＞0时，任意选择某一标记为0的三角面片作为种子面片A，标记为1；步骤23：顺时针标识种子面片的三个顶点；步骤24：获取与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai(i＝1，2，…，n)，其中，n为面片个数；n≥1；步骤25：计算种子面片A与相邻三角面片Ai的夹角θi(i＝1，2，…，n，n≥1；)；步骤26：判断夹角θi与面合并阈值的关系；当θi≤面合并阈值时，则判断三角面片Ai与种子面片A共面，执行步骤27-步骤29；当θi＞面合并阈值时，则判断三角面片Ai与种子面片A不共面，则判断下一个三角面片(i++)，跳转至步骤25；当第一个标记为1的三角面片判断完毕，再任意选择另一个标记为0的三角面片作为种子面片A，标记为1；重复步骤23-步骤26；直至标记为0的三角面片都判断完毕；当与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai(i＝1，2，…，n)都判断完毕，则统计标记为1的三角面片的个数为N；当N＝1时，将种子面片A重新标记为2，跳转至步骤22；当N＞1时，跳转至步骤210，执行步骤210-步骤214；步骤27：将Ai标记为1，获取三角面片Ai与A相邻边的两端点标识；步骤28：当两端点的标识相连时，则将三角面片Ai的另一个顶点插入相邻边的两端点之间；当两端点的标识不相连时，则将Ai的另一个顶点标识为相邻边两端点标识的大值+1；步骤29：跳转至步骤22；步骤210：将所有标记为1的三角面片Ai顶点投影至种子面片A所在的平面；步骤211：将种子面片A上所有投影点按照原三角面片Ai顶点标识进行相应的标识；步骤212：按照投影点标识顺序依次进行连接，构建合并后多边形；步骤213：对合并后多边形采用三点法进行边界线化简；步骤214：将重构的多边形标记为2，跳转至步骤22。在上述技术方案中，步骤二中，基于三点法对合并后的多边形进行边界线化简，具体实施步骤为：步骤31：选择多边形的任意顶点为起始点，按照顺时针对各顶点进行标识；步骤32：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；步骤33：判断两条直线的夹角大小与设定的阈值的关系；当夹角小于或等于设定的阈值时，则判断该三点共线，删除中间点，加入下一个点构成新的分析单元；当夹角大于阈值时，则保留中间点，继续遍历；直至所有顶点判断完毕，基于三点法对合并后的多边形进行边界线化简完毕。在上述技术方案中，步骤三中，根据短边原则，对多边形边界线化简后删除的点，将其移至相邻边中短边的另一顶点处，具体实施步骤为：步骤41：对多边形边界线进行化简时，对满足化简要求需删除的点进行标识；步骤42：对每一待删除点根据短边原则，即判断待删除点相邻两边中的较短边，将待删除点移至较短边的另一顶点，与待删除点相连的其它多边形的边进行同步调整。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术利用三点法和面投影合并法，能够快速实现对BIM模型几何数据的三角面片和边界的化简；通过对合并后面形状的判断，能够保留BIM模型原有几何图形特征；有效避免现有技术对BIM模型几何数据化简后，未能保持原有几何图形特征，存在破面的问题；(2)本专利技术提供了一种BIM模型几何图形快速有效化简的方法，利用三点法和三角面片合并化简实现BIM模型几何数据的边界线和组成面的化简，实现在保留BIM模型几何特征与必要的属性信息的同时，能够顺畅浏览和管理大体量模型数据；(3)本专利技术结合相邻三点法和三角面片合并法，对三角面和其它多边形面进行了区别化简，兼顾了BIM模型几何图形的边界线和三角面化简，在化简过程中，保留了BIM模型原有几何图形特征；解决了由于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；本专利技术为BIM模型的可视化、集成、共享和协同提供了技术支撑。附图说明图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BIM模型几何图形化简方法，其特征在于：包括如下步骤，/n步骤一：获取BIM模型体的表面几何数据；/n利用BIM软件的数据导出功能，将BIM模型数据导出为IFC格式数据，获取BIM模型的材质信息和表面几何数据；/n步骤二：判断BIM模型某一格网面是否为三角面；/n根据BIM模型某一格网的顶点个数判断其是否为三角面片；当顶点个数为3时，则为三角面片；反之，则不是；/n当多边形为三角面时，则对其进行三角面片合并化简，然后对合并后的多边形采用三点法进行边界线化简；当多边形不是三角面时，则直接对多边形表面采用三点法进行边界线化简；/n步骤三：根据短边原则，对多边形边界线化简后删除的点，将其移至相邻边中短边的另一顶点处；/n步骤四：根据获取的材质信息，对化简后的模型根据格网划分赋予对应的材质属性。/n

【技术特征摘要】
1.一种BIM模型几何图形化简方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：获取BIM模型体的表面几何数据；
利用BIM软件的数据导出功能，将BIM模型数据导出为IFC格式数据，获取BIM模型的材质信息和表面几何数据；
步骤二：判断BIM模型某一格网面是否为三角面；
根据BIM模型某一格网的顶点个数判断其是否为三角面片；当顶点个数为3时，则为三角面片；反之，则不是；
当多边形为三角面时，则对其进行三角面片合并化简，然后对合并后的多边形采用三点法进行边界线化简；当多边形不是三角面时，则直接对多边形表面采用三点法进行边界线化简；
步骤三：根据短边原则，对多边形边界线化简后删除的点，将其移至相邻边中短边的另一顶点处；
步骤四：根据获取的材质信息，对化简后的模型根据格网划分赋予对应的材质属性。


2.根据权利要求1所述的BIM模型几何图形化简方法，其特征在于：步骤二中，当多边形为三角面时，对其进行三角面片合并化简，三角面片的合并化简具体实施步骤为：
步骤21：将所有三角面片标记为0；
步骤22：统计标记为0的三角面片个数为N0；
当N0＝0时，则三角面片合并化简结束；
当N0＞0时，任意选择某一标记为0的三角面片作为种子面片A，标记为1；
步骤23：顺时针标识种子面片的三个顶点；
步骤24：获取与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai(i＝1，2，…，n)，其中，n为面片个数；n≥1；
步骤25：计算种子面片A与相邻三角面片Ai的夹角θi(i＝1，2，…，n，n≥1；)；
步骤26：判断夹角θi与面合并阈值的关系；
当θi≤面合并阈值时，则判断三角面片Ai与种子面片A共面，执行步骤27-步骤29；
当θi＞面合并阈值时，则判断三角面片Ai与种子面片A不共面，则判断下一个三角面片(i++)，跳转至步骤25；
当第一个标记为1的三角面片判断完毕，再任意选择另一个标记为0的三角面片作为种子面片A，标记为1；重复步骤23-步骤26；直至标记为0的三角面片都判断完毕；
当与种子面片A相邻且标记为0的面片Ai(i＝1，2，…，n)都判断完毕，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢明霞，杨爱明，张力，马能武，马瑞，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，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