一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法技术

本发明专利技术公开了一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法，涉及城市轨道交通设计的模型表达技术领域。(1)建立城市轨道交通工程由专业、构件、三维几何、成本、时间周期等七维组成的抽象数据模型；(2)对整个城市轨道交通工程的组成进行二段式规范编码，并形成编码结构树；(3)将七维数据模型映射到编码结构树，形成规范组织的数据序列；(4)基于内置编码逻辑和基于IFC实体+关系数据表达属性的方式，建立基于编码IFC对象+可向全生命周期扩展属性数据的计算机存取表达。通过将复杂的城市轨道交通系统工程体分解成最小粒度的表达，并采用可编码的结构树进行组合，在计算机中映射为面向对象和关系数据表达的综合数据模型。

A multi granularity and multi-level expression method of urban rail transit composition structure

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法
本专利技术涉及城市轨道交通设计的模型表达
，尤其是BIM领域的模型表达和共享技术。
技术介绍
城市轨道交通系统是一个多专业、多角色作用在多约束、长周期、大投入下的复杂工程体，一直以来，人们希望找到一种适合轨道交通模型表达的数字化模型来解决多专业、多角色协同设计，多专业协同建造以及长寿命周期的运维等问题，使得整个工程体能够在专业上协同、全生命周期协同及数据一致性，实现高效、低成本的工程管理。目前在涉及建筑的工程体数字化模型的表达主要采用BIM技术，即采用建筑信息化模型来表达出工程体的模型，最早的BIM主要是三维几何，逐渐到考虑时间和三维几何的4DBIM，再到考虑成本、时间和三维几何的5DBIM，该模型主要规定了当前建筑工程领域的主要专业，包括建筑、结构、机电、暖通、电气等。城市轨道交通工程是建筑工程在轨道交通领域的应用，其专业分类至少40个，其中与模型相关的专业有近30个，同时全生命周期又分为工可、初设、施工设计、招标、施工、运维、破除等多个阶段，每个专业、每个阶段有大量的技术、管理人员开展工作，且对模型的需求不一样，急需要一种多粒度、多层次结构的数字化表达模型。目前国际上BIM通用的表达方式采用工业信息类(IndustryFoundationClass，IFC)结构来对BIM进行表达，主要用于建筑工程领域，且表达复杂，需要扩展大量的专业才能表达出复杂的城市轨道交通工程，工作量巨大；同时，该模型对成本维、时间维难以支持，需要外加属性才能表达出完整的模型。总之，BIM只是一种思想和概念，IFC不能完全表达出城市轨道交通BIM。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法，它能有效地解决城市轨道交通系统整个工程体能够在所涉专业的全生命周期协同及其数据一致性的技术问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法，首先将城市轨道交通所涉的各个专业以及专业组成、时间、成本、三维几何参数进行综合，建立七维BIM；再将城市轨道交通组成结构分解成二段编码，映射到模型树形结构上，并与七维BIM结合，形成基于树形结构表达的模型；然后采用IFC+对象和属性表的结构进行计算机表达和存储，形成粒度化、层次化的BIM表达模型，为城市轨道交通工程全生命周期模型数据共享提供支持；(1)七维BIM构建依据城市轨道交通工程的特点，建立七维BIM的结构如下：七维BIM＝Set{S,D,T,C,X,Y,Z}其中：S代表城市轨道交通工程中涉及到的所有与BIM相关的专业；D代表专业组成，细化到每个专业包含的子系统、以及可描述的最小单元；C代表成本，按照全生命周期各阶段分为设计成本、施工成本、运维成本，各种成本由成本模型来表达；T代表时间，指专业组成的全生命周期阶段，包括设计阶段、施工阶段、运维阶段，每个阶段再进一步细分多个子阶段；X、Y、Z为三维几何模型，包括该专业形成的三维几何模型；(2)建筑体七维BIM骨架建立每个城市轨道交通工程的物理模型由成千上万的构件组成，这些构件分布在不同的专业、不同的位置，且有全生命周期的时间属性。七维BIM给出了该物理模型的各种要素的组成，要表达出一个复杂的建筑模型以及其逻辑结构，需要建立起相应的骨架；由于一项轨道交通工程的物理组成具有众多的节点，为了找到其中相关位置的信息，需要对节点进行编码，形成编码结构树；将建筑体各种要素的逻辑组成以及七维BIM内容映射成二段式编码结构树，该结构树中，按照“城市-线路-对象-专业-子系统-构件”六级编码进行分步；在构件下增加构件几何、构件属性，构件属性又分为设计、施工、运维时间阶段的属性，以及这几个阶段的成本模型，这样就能够完整表达七维BIM以及城市轨道交通工程的物理结构；第一段编码包含一、二、三级编码，分别规定城市、线路、对象，来自对整个工程文档的管理路径，根据模型文档的存储路径实现“城市-线路-对象”的自动编码；第二段编码包含四、五、六级编码，分别规定专业、子系统、构件，根据标准规范中城市轨道交通所包含的“专业-子系统-构件”实现自动编码。(3)基于内置编码逻辑的七维BIM计算机表达采用IFC+编码+属性的开放式结构方式表达7维BIM：首先，在利用设计软件设计时，对四、五、六级编码进行映射，形成内置于设计环境的结构树，并将该编码写入构件的属性定义中，生成的IFC文件中包含该构件的编码；在生成IFC文件的过程中，只扩展轨道交通工程各专业实体构件，忽略存储于IFC文件中的其他多余信息；根据构件的属性定义属性表，用于存储构件的全生命周期阶段属性，属性表与IFC中的构件编码和全局ID唯一对应，以方便顺利查询到相应的构件属性；采用解析工具解析IFC文件，并表达成二段式编码结构树，将整个结构树按照IFC+属性表+编码的方式有序存储于计算机中，完全表达出整个七维BIM；当需要提取或者拆分BIM时，采用解析器再现出七维BIM存储模型，并将其IFC的复杂实体之间的逻辑关系表达成图形，采用图形化操作对BIM的各构件进行标识，进行提取，从而达到共享和重用。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和效果：本专利技术所描述的BIM表达规范、拓展性强、易于工程应用，有如下特点：1、从模型产生的设计阶段对模型进行规范，更易于工程应用；2、将模型扩展到七维，便于适应不同的专业；3、采用二段式编码，通过编码结构树对复杂的模型内容进行有序组织；4、基于IFC实体和外扩属性表达的开放式表示，使得信息可以扩展到全生命周期；5、模型信息内容最小单元化，可以实现多粒度、多层次BIM表达，使得模型信息提取更精细。附图说明图1为本专利技术七维BIM的结构示意图图2为本专利技术七维BIM表达为结构树的骨架示意图图3为本专利技术七维BIM骨架的编码结构示意图图4为本专利技术七维BIM第一段编码结构示意图图5为本专利技术七维BIM第二段编码结构示意图图6为本专利技术设计环境中对BIM第二段编码的内置示意图具体实施方式为了使本
的人员更清楚地理解本专利技术中的技术方案，下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案做进一步的说明。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法，具体通过以下技术方案来实现的：S1：将城市轨道交通所涉的各个专业以及专业组成、时间、成本、三维几何参数进行综合，建立七维BIM；S2：将城市轨道交通组成结构分解成二段编码，映射到树形结构上，并与七维BIM结合，形成基于树形结构表达的模型，对整个复杂的工程进行骨架表达；S3：采用IFC+对象和属性表的结构进行计算机表达和存储，形成粒度化、层次化的BIM表达模型，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法，首先将城市轨道交通所涉的各个专业以及专业组成、时间、成本、三维几何参数进行综合，建立七维BIM；再将城市轨道交通组成结构分解成二段编码，映射到模型树形结构上，并与七维BIM结合，形成基于树形结构表达的模型；然后采用IFC+对象和属性表的结构进行计算机表达和存储，形成粒度化、层次化的BIM表达模型，为城市轨道交通工程全生命周期模型数据共享提供支持；/n(1)七维BIM的构建/n依据城市轨道交通工程的特点，建立七维BIM的结构如下：/n七维BIM＝Set{S,D,T,C,X,Y,Z}/n其中：/nS代表城市轨道交通工程中涉及到的所有与BIM相关的专业；/nD代表专业组成，细化到每个专业包含的子系统、以及可描述的最小单元；/nC代表成本，按照全生命周期各阶段分为设计成本、施工成本、运维成本，各种成本由成本模型来表达；/nT代表时间，指专业组成的全生命周期阶段，包括设计阶段、施工阶段、运维阶段，每个阶段再进一步细分多个子阶段；/nX、Y、Z为三维几何模型，包括该专业形成的三维几何模型；/n(2)建筑体七维BIM骨架建立/n每个城市轨道交通工程的物理模型由成千上万的构件组成，这些构件分布在不同的专业、不同的位置，且有全生命周期的时间属性。七维BIM给出了该物理模型的各种要素的组成，要表达出一个复杂的建筑模型以及其逻辑结构，需要建立起相应的骨架；/n由于一项轨道交通工程的物理组成具有众多的节点，为了找到其中相关位置的信息，需要对节点进行编码，形成编码结构树；/n将建筑体各种要素的逻辑组成以及七维BIM内容映射成二段式编码结构树，该结构树中，按照“城市-线路-对象-专业-子系统-构件”六级编码进行分步；在构件下增加构件几何、构件属性，构件属性又分为设计、施工、运维时间阶段的属性，以及这几个阶段的成本模型，这样就能够完整表达七维BIM以及城市轨道交通工程的物理结构；/n第一段编码包含一、二、三级编码，分别规定城市、线路、对象，来自对整个工程文档的管理路径，根据模型文档的存储路径实现“城市-线路-对象”的自动编码；第二段编码包含四、五、六级编码，分别规定专业、子系统、构件的自动编码；根据标准规范中城市轨道交通所包含的“专业-子系统-构件”实现自动编码；/n(3)基于内置编码逻辑的七维BIM计算机表达/n采用IFC+编码+属性的开放式结构方式表达七维BIM：/n首先，在利用设计软件设计时，对四、五、六级编码进行映射，形成内置于设计环境的结构树，并将该编码写入构件的属性定义中，生成的IFC文件中包含该构件的编码；/n在生成IFC文件的过程中，只扩展轨道交通工程各专业实体构件，忽略存储于IFC文件中的其他多余信息；/n根据构件的属性定义属性表，用于存储构件的全生命周期阶段属性，属性表与IFC中的构件编码和全局ID唯一对应，以方便顺利查询到相应的构件属性；/n采用解析工具解析IFC文件，并表达成二段式编码结构树，将整个结构树按照IFC+属性表+编码的方式有序存储于计算机中，完全表达出整个七维BIM；/n当需要提取或者拆分BIM时，采用解析器再现出七维BIM存储模型，并将其IFC的复杂实体之间的逻辑关系表达成图形，采用图形化操作对BIM的各构件进行标识，进行提取，从而达到共享和重用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通组成结构的多粒度、多层次表达方法，首先将城市轨道交通所涉的各个专业以及专业组成、时间、成本、三维几何参数进行综合，建立七维BIM；再将城市轨道交通组成结构分解成二段编码，映射到模型树形结构上，并与七维BIM结合，形成基于树形结构表达的模型；然后采用IFC+对象和属性表的结构进行计算机表达和存储，形成粒度化、层次化的BIM表达模型，为城市轨道交通工程全生命周期模型数据共享提供支持；
(1)七维BIM的构建
依据城市轨道交通工程的特点，建立七维BIM的结构如下：
七维BIM＝Set{S,D,T,C,X,Y,Z}
其中：
S代表城市轨道交通工程中涉及到的所有与BIM相关的专业；
D代表专业组成，细化到每个专业包含的子系统、以及可描述的最小单元；
C代表成本，按照全生命周期各阶段分为设计成本、施工成本、运维成本，各种成本由成本模型来表达；
T代表时间，指专业组成的全生命周期阶段，包括设计阶段、施工阶段、运维阶段，每个阶段再进一步细分多个子阶段；
X、Y、Z为三维几何模型，包括该专业形成的三维几何模型；
(2)建筑体七维BIM骨架建立
每个城市轨道交通工程的物理模型由成千上万的构件组成，这些构件分布在不同的专业、不同的位置，且有全生命周期的时间属性。七维BIM给出了该物理模型的各种要素的组成，要表达出一个复杂的建筑模型以及其逻辑结构，需要建立起相应的骨架；
由于一项轨道交通工程的物理组成具有众多的节点，为了找到其中相关位置的信息，需要对节点进行编码，形成编码结构树；
将建筑体各种要素的逻辑组成以及七维BIM内容...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁泉，曾文驱，张耘琳，史海欧，农兴中，王建，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44