一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法技术

本发明专利技术涉及建筑工程技术领域，公开了一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，其技术方案要点是，确定无人机移动拍摄的目标位置，获取建筑物指定角度的照片，基于BIM构建工程模型；获取BIM实体和层次结构，从BIM中提取三维可视化信息；计算工程中每个建筑物构件的位置旋转矩阵，转换工程模型的几何外形表达；构建基于建筑物空间划分与多叉树森林的混合空间索引；进行构件数据调度，完成浏览器端对建筑信息模型的轻量可视化；将复杂的三维模型数据转化成用户浏览器容器能够识别和再渲染的格式，让用户可以不需要安装高性能图形硬件和安装包，减少了加载和处理三维数据模型所需要的时间，以便于用户对建筑工程施工场景的监测。的监测。的监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法


[0001]本专利技术涉及建筑工程
，更具体地说，它涉及一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法。

技术介绍

[0002]在建筑工程建设的过程中，往往使用无人机拍摄工程的场景并结合BIM技术建立拍摄后的工程三维模型，利用三维模型对建筑工程施工场景进行监测，但传统的 BIM 应用程序一般是基于桌面客户端，通常需要安装高性能图形硬件和安装包，而且具有操作性复杂、兼容性差等缺点，增加了加载和处理三维数据模型所需要的时间，不利于用户对建筑工程施工场景的监测。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，解决了需要安装高性能图形硬件和安装包，而且具有操作性复杂、兼容性差等缺点，增加了加载和处理三维数据模型所需要的时间，不利于用户对建筑工程施工场景的监测的问题。
[0004]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，包括如下步骤：S1、确定无人机移动拍摄的目标位置，获取建筑物指定角度的照片，基于BIM构建工程模型；S2、获取BIM实体和层次结构，从BIM中提取三维可视化信息；S3、计算工程中每个建筑物构件的位置旋转矩阵，转换工程模型的几何外形表达；S4、构建基于建筑物空间划分与多叉树森林的混合空间索引；S5、进行构件数据调度，完成浏览器端对建筑信息模型的轻量可视化。
[0005]作为本专利技术的一种优选技术方案，确定无人机移动拍摄的目标位置，获取建筑物指定角度的照片方法为：设计无人机飞行路径，获取无人机当前的位置，依据工程位置和无人机当前的位置，在预设的拍摄点对建筑物进行拍摄，获取建筑物指定角度的照片；确定无人机移动拍摄的目标位置；所述构建工程模型方法为：采集工程数据集合，根据数据集合基于BIM对工程进行三维建模，生成工程模型。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述获取BIM实体和层次结构的方法为：解析符合IFC标准的语言描述文件，通过对语言描述文件解析，得到 BIM实体和实体之间的逻辑层次结构关系，并将结果存在一个新的IFC文件里。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述从BIM中提取三维可视化信息的方法为：将IFC文件内在的对象与对象之间隐含的结构信息，转化为数据结构进行保存。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，计算工程中每个建筑物构件的位置旋转矩阵的计算方法为：将每个元素转换为世界坐标系下的位置旋转4x4矩阵；世界坐标系M 表示4x4
矩阵，相对坐标系newM，包括newZ、newX、newO；其中，相对坐标系转换为世界坐标系的步骤为：求出new Z轴{0 ,0 ,1}到newZ的旋转过渡矩阵M1；令newM的旋转部分乘以M1，则newM的X轴等于{1 ,0 ,0}*M1，记为X；求出X到newX的旋转过渡矩阵M2；返回4x4矩阵M，M的旋转矩阵为M1*M2，M的位置矩阵为newO。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述转换工程模型的几何外形表达的方法为：将BIM构件面片进行三角化处理。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述构建基于建筑物空间划分与多叉树森林的混合空间索引方法为：构建多叉树森林的混合索引机制描述BIM构件的空间关系，混合空间索引的划分方法是，首先录入三维场景中每个构件的建筑属性，计算每个三维物体的包围盒信息，接着通过外墙和屋顶的包围盒算出室内外空间，最后构建室内外三维场景的多叉树森林空间索引。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述进行构件数据调度，完成浏览器端对建筑信息模型的轻量可视化方法为：在浏览器端通过遮挡剔除与视域剔除技术找出在当前视椎体范围内，需要渲染的三维物体列表，对比已经渲染的三维物体，在图形引擎的场景树上的三维物体列表，找出需要加载与卸载的三维物体。
[0012]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1. 本专利技术将复杂的三维模型数据转化成用户浏览器容器能够识别和再渲染的格式，来实现模型的轻量化，让用户可以不需要安装高性能图形硬件和安装包，减少了加载和处理三维数据模型所需要的时间，以便于用户对建筑工程施工场景的监测。
[0013]2. 本专利技术建立从IFC文件中提取各类信息的方法，同时提取出用于三维可视化的信息，通过几何表达的转换和旋转位置矩阵的计算，将原三维可视化信息转化为Webgl图形引擎可以渲染的数据;并在基于Webgl的三维交互式图形应用中，在浏览器与服务器之间实现进行三维模型数据的快速调度。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例提供的一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法的流程图。
具体实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0016]本专利技术提供一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，如图1所示，包括如下步骤：S1、确定无人机移动拍摄的目标位置，获取建筑物指定角度的照片，基于BIM构建工程模型；其具体的过程为：设计无人机飞行路径，获取无人机当前的位置，依据工程位置和无人机当前的位置，在预设的拍摄点对建筑物进行拍摄，获取建筑物指定角度的照片；确定无人机移动拍摄的目标位置，无人机移动拍摄的目标位置为能够观测到该工程施工场景的全貌的位置；依据工程位置，确定无人机移动拍摄的目标位置，具体可以包括以下步骤：获取无人机当前的位置；依据工程位置和无人机当前的位置，确定无人机移动拍摄的目标位置；通过k＝k1．lerk(k2，0.3)获取无人机移动拍摄的目标位置，其中，k为文件移动拍摄
的目标位置，k1为工程位置，k2为无人机当前的位置;采集工程数据集合；所述工程空间数据包括厂区数据、厂房数据、车间数 据、设备数据、物资数据以及人员数据；根据数据集合基于BIM对工程进行三维建模，生成工程模型。
[0017]S2、获取BIM实体和层次结构，从BIM中提取三维可视化信息；其具体的过程为：IFC是一种比较通用的BIM模型文件数据格式；而EXPRESS是IFC Schema使用的数据建模语言，它使用面向对象的理念和表达方式，描述实体与实体之间大量复杂的继承和派生关系；用EXPRESS语言描述的IFC文件格式规范，其中规定了每个实体的名字、成员、继 承关系，还规定了基本数据类型，函数和功能；通过“SUBTYPE OF”，即“子类型”关键字找到 其继承关系，并找到每个成员的名字和类型，从而通过对EXPRESS语言描述文件解析，得到 BIM实体和实体之间的逻辑层次结构关系；BIM可视化信息提取步骤如下：第一步，针对IFC文件的数据部分逐行解析，将每一行的对象编号、对象名和对象内容数组提取出来；将对象内容数组分别用JavaScript语言中对应的字符串、实数、整形、 数组、对象等类型进行存储。第二步，将IFC文件内在的对象与对象之间隐含的结构信息，转化为JavaScript定义的数据结构进行保存；根据计算机图形学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，其特征是：包括如下步骤：S1、确定无人机移动拍摄的目标位置，获取建筑物指定角度的照片，基于BIM构建工程模型；S2、获取BIM实体和层次结构，从BIM中提取三维可视化信息；S3、计算工程中每个建筑物构件的位置旋转矩阵，转换工程模型的几何外形表达；S4、构建基于建筑物空间划分与多叉树森林的混合空间索引；S5、进行构件数据调度，完成浏览器端对建筑信息模型的轻量可视化。2.根据权利要求1所述的一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，其特征是：确定无人机移动拍摄的目标位置，获取建筑物指定角度的照片方法为：设计无人机飞行路径，获取无人机当前的位置，依据工程位置和无人机当前的位置，在预设的拍摄点对建筑物进行拍摄，获取建筑物指定角度的照片；确定无人机移动拍摄的目标位置；所述构建工程模型方法为：采集工程数据集合，根据数据集合基于BIM对工程进行三维建模，生成工程模型。3.根据权利要求1所述的一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，其特征是：所述获取BIM实体和层次结构的方法为：解析符合IFC标准的语言描述文件，通过对语言描述文件解析，得到 BIM实体和实体之间的逻辑层次结构关系，并将结果存在一个新的IFC文件里。4.根据权利要求1或3所述的一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方法，其特征是：所述从BIM中提取三维可视化信息的方法为：将IFC文件内在的对象与对象之间隐含的结构信息，转化为数据结构进行保存。5.根据权利要求1所述的一种基于Webgl和无人机的建筑工程轻量级可视化方...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍兆坤，温秀岩，温怀军，
申请(专利权)人：智城六新数字科技研究院南京有限公司，
类型：发明
国别省市：