一种面向数字孪生应用的多维模型构建方法技术

本发明专利技术提供了一种面向数字孪生应用的多维模型构建方法,包括：步骤1：创建地质的三维信息模型；步骤2：创建环境的三维信息模型；步骤3：创建建筑的三维信息模型；步骤4：对三维模型进行轻量化处理，将处理好的模型处理成网页端适用的GLB格式；步骤5：对模型进行打点，标注传感器位置；步骤6：将多个三维模型融合成多维模型，展示各个多维模型对应的多维度信息。本发明专利技术方法将环境信息、地质信息和建筑信息搭建成三维模型，将其融合成多维模型，并对其进行轻量化，进而开发通用的网页端程序将模型和多维度信息进行数字孪生、实时通讯，可适用于建筑单位对施工对象的管理与展示，有效的实现建筑模型数字化。筑模型数字化。筑模型数字化。

【技术实现步骤摘要】
一种面向数字孪生应用的多维模型构建方法


[0001]本专利技术属于建筑信息模型数字孪生应用领域，尤其涉及一种面向数字孪生应用的多维模型构建方法。

技术介绍

[0002]数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。目前应用最深入的是工程建设领域。
[0003]建筑信息模型是指在建设工程及设施全生命周期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称，是在建设项目的规划、设计、施工和运维过程中进行数据共享、优化、协同与管理的技术和方法。
[0004]建筑信息模型通过数字化技术，利用大数据库资源，在计算机中建立一座虚拟建筑，一个建筑信息模型就是提供了一个单一的、完整一致的、逻辑的建筑信息库。建筑信息模型是在建筑工程真正动工之前，先在电脑上模拟一遍建造过程，以解决设计中的不足和真实施工中可能存在的问题。这个模拟是带有真实数据的，能够真正反映现实问题的模拟。
[0005]现如今，将建筑信息模型部署在网页端，实现数字孪生已经成为趋势，既方便展示，又能够实时监测、管理以及与现实进行交互。然而，现阶段的建筑信息模型多是在二维设计图纸基础上重新翻模，增加工作量，增加人力成本。同时因为建筑信息模型行业的培训难度大，设计师需投入额外时间学习；并且，通常在二维设计图纸基础上重新翻模的建筑信息模型的存储体积较大，直接在网页端进行展示与交互存在较大困难。因此，为了能够将工程信息在网页端展示，需要一种创建建筑信息模型，并对其进行轻量化，融合环境、土质模型的方法。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术旨在提供一种面向数字孪生应用的多维模型构建方法，能够通过二维设计图纸创建轻量化的建筑信息模型，并将建筑、环境、土质模型融合成多维模型进行展示，实现数字孪生。
[0007]本专利技术方法采用以下技术方案，具体如下：一种面向数字孪生应用的多维模型构建方法，包括如下步骤：步骤1：创建地质三维信息模型，所述地质三维信息模型用于反应建筑下方的土层信息，并导出为通用的三维模型格式；步骤2：创建环境三维信息模型，所述环境三维信息模型用于反映建筑周边的生态环境和建筑环境，并导出为通用的三维模型格式；
步骤3：创建施工建筑三维结构信息模型，所述施工建筑三维结构信息模型用于反映建筑的尺寸、外观以及施工进度，并导出为通用的三维模型格式；步骤4： 对所述地质三维信息模型、环境三维信息模型以及施工建筑三维结构信息模型进行轻量化、离散化处理，将重复的模型结构分解为最小离散单位；步骤5：在所述地质三维信息模型、环境三维信息模型以及施工建筑三维结构信息模型中，标记真实传感器的安装位置；步骤6：将多个模型融合成多维模型，所述多维模型包含多个分场景渲染，各分场景渲染为多维模型，展示各个组合模型对应的多维度信息。
[0008]进一步的，所述步骤1具体为：步骤1.1，获取地质勘探数据，使用Civil3D模块将所述地质勘探数据进行曲面优化，生成地质三维信息模型中的地质图像；步骤1.2，将所述地质图像输入Revit模块进行调整模型设置，生成完整的地质三维信息模型，最终导出为FBX格式文件。
[0009]进一步的， 所述曲面优化是指，根据地质勘探数据创建曲面时，采用自然邻近内插法对曲面的尖角进行优化，使其变得平滑。
[0010]进一步的，所述步骤2具体为：步骤2.1：根据现场真实图片，使用Cinema 4D模块对生态环境进行场景搭建；根据图纸，使用Cinema 4D模块创建环境中的建筑；步骤2.2：使用所述Cinema 4D模块，对所述环境三维信息模型添加材质，将所述环境三维信息模型导出为FBX格式文件。
[0011]进一步的，所述步骤3具体为：步骤3.1：根据施工建筑的二维设计图纸，按照施工顺序对建筑进行分块建模，将最小重复的模型结构定义为最小离散单位，对每个最小离散单位进行建模，根据实时的数据输入来进行更新和展示；采取实时渲染的方式，根据当前已建造好的模块来展示整体部分的建筑；步骤3.2：在Blender模块中对所述施工建筑三维结构信息模型添加材质，使用模型对应的现实世界中的颜色和贴图信息生成材质球；选择拥有同一材质的模型，将材质球应用，即赋予了模型材质，模型展示效果更贴近真实的世界；将模型导出FBX格式。
[0012]进一步的，所述步骤4具体为：步骤4.1：在地质三维信息模型中，在优化曲面时，随机插入若干数量的点减小所述地质三维信息模型中曲面的面数；在环境三维模型中，对于没有测点的建筑以及生态环境的三维模型，采用硬表面建模方式，不对其细分，对于有测点的建筑模型，选择优化的目标面数或者百分比；在建筑三维模型中，对于施工建筑三维结构信息模型的内部，根据项目需求，对已完成的建筑模型不进行内部结构处理；步骤4.2，在施工建筑三维结构信息模型中，将重复的最小离散单位删除，在网页端中通过克隆的方法，用相同的模型重新补上，将模型的面数减少至目标面数；步骤4.3，在施工建筑三维结构信息模型中，将最小离散单位存储在关系型数据库中，针对局部与施工状态中的建筑，施工的过程将根据实时的数据输入来进行更新和展示；对于最小离散单位，将在每完成一个最小离散单位时更新下一层的最小离散单位的模型，
对于每一处的最小离散单位进行编号，使用后台代码进行实时控制其增减；步骤4.5：将轻量化、离散化处理后的模型导出为GLB格式。
[0013]进一步的，步骤6包括：步骤6.1：对多个三维模型进行融合，组合成多维模型，构成多个不同的渲染场景；步骤6.2：使用 Three.js 模块搭建三维场景渲染框架，包括渲染器的设置、摄像机的设置、光照和地面的设置、模型的加载与初始化、后处理器的设置、监听函数的设置；步骤6.3：展示各个多维模型。
[0014]有益效果
[0015]本专利技术提供了一种面向数字孪生应用的多维模型构建、融合、优化及动态展示方法，从地质数据到地质信息模型、图片和图纸到环境信息模型、二维设计图纸到建筑信息模型，并对多个信息模型进行融合展示，使得用户不仅能够观测建筑模型的信息，还能清楚的观测到建筑周边的环境以及地质相关信息，方便管理和检测实际施工，以及实时指导现场施工。此外，本专利技术还将模型进行轻量化、离散化处理，减小模型存储大小，能够更方便的将模型部署到网页端，减小渲染压力。这样，用户可以随时随地的快速打开施工现场的信息模型，提高信息管理效率，轻松地和现场进行交互，将数字孪生应用到工程领域。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向数字孪生应用的多维模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：创建地质三维信息模型，所述地质三维信息模型用于反应建筑下方的土层信息，并导出为通用的三维模型格式；步骤2：创建环境三维信息模型，所述环境三维信息模型用于反映建筑周边的生态环境和建筑环境，并导出为通用的三维模型格式；步骤3：创建施工建筑三维结构信息模型，所述施工建筑三维结构信息模型用于反映建筑的尺寸、外观以及施工进度，并导出为通用的三维模型格式；步骤4：对所述地质三维信息模型、环境三维信息模型以及施工建筑三维结构信息模型进行轻量化、离散化处理，将重复的模型结构分解为最小离散单位；步骤5：在所述地质三维信息模型、环境三维信息模型以及施工建筑三维结构信息模型中，标记真实传感器的安装位置；步骤6：将多个模型融合成多维模型，所述多维模型包含多个分场景渲染，各分场景渲染为多维模型，展示各个组合模型对应的多维度信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：步骤1.1，获取地质勘探数据，使用Civil3D模块将所述地质勘探数据进行曲面优化，生成地质三维信息模型中的地质图像；步骤1.2，将所述地质图像输入Revit模块进行调整模型设置，生成完整的地质三维信息模型，最终导出为FBX格式文件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述曲面优化是指，根据地质勘探数据创建曲面时，采用自然邻近内插法对曲面的尖角进行优化，使其变得平滑。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1：根据现场真实图片，使用Cinema 4D模块对生态环境进行场景搭建；根据图纸，使用Cinema 4D模块创建环境中的建筑；步骤2.2：使用所述Cinema 4D模块，对所述环境三维信息模型添加材质，将所述环境三维信息模型导出为FBX格式文件。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：步骤3.1：根据施工建筑的二维设计图纸，按照施工顺序对建筑进行分块建模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁鑫，陈涛，岳大川，郑成民，严欣华，蒋凡，徐安，
申请(专利权)人：南京德奈特系统科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：