多维参数化城市信息模型构建方法、系统及计算机设备技术方案

本发明专利技术属于城市建模技术领域，为多维参数化城市信息模型构建方法、系统及设备，其方法为：构建几何数据结构、面向实体语义的基础模型库；构建参数解调器，用于从一个实体或一组实体中提取实体位置、构造参数，并将所提取的实体位置和构造参数转换为支持其它实体建模的参数信息；根据建模场景的组成逻辑，分层分级逐步完成场景的构建；构建场景的框架对象、子对象，建立父对象/兄弟对象与子对象的拓扑关系、关联关系；从基础模型库中找到子对象的对应模型，进行参数化建模。本发明专利技术准确表达了实体的空间位置、形态占位、空间联系，实现了实体的参数化转换与建立，使实体之间具备更为准确的拓扑关系定义，提升了建模速度。提升了建模速度。提升了建模速度。

【技术实现步骤摘要】
多维参数化城市信息模型构建方法、系统及计算机设备


[0001]本专利技术属于城市建模
，具体涉及一种多维参数化城市信息模型构建方法、系统及计算机设备。

技术介绍

[0002]城市信息模型(CIM)是一种新兴技术，是数字城市/智慧城市领域的应用热点与研究前沿，是在建筑信息模型(BIM)基础上向城市级进化而来的数字平台与技术。BIM和GIS的融合具有广泛的应用需求，是城市精细化、智慧化管理的基础，两者从数据结构和应用上都存在融合的价值和必要性。但两者分别有独立的建模方法和数据标准，在几何、语义信息等方面存在较大的差异，如3DGIS的标准CityGML采用表面表达几何信息，而BIM领域的IFC标准则采用实体表达几何信息。BIM和GIS融合是CIM技术和平台的关键技术之一，而实现BIM、GIS两者一体化的三维建模是一种根本性的解决思路。
[0003]传统基于面表示的三维建模技术，一般用于体现城市的基本外观特征，可以适应任意形状的表面模型；但缺点也有很多，包括缺少实体语义、难以表达拓扑关系、难以描述对象内部信息等等。
[0004]BIM建模技术可以补充传统三维建模在这些方面的不足，其广泛应用于建筑、桥梁等多种建筑工程领域。BIM模型中每个构件都是一个参数和行为关联的复合模型，由诸多特征组成。但在现有BIM建模技术下，还是更多的重视构件本身的建模参数，并没有过多的从构件之间的关联关系这个角度来实现参数化的联动。所以存在如下几点不足：1)BIM标准如IFC标准类繁多、关系复杂、学习成本高、效率较低，拓扑关系变成虚对象导致转换容易丢失；2)BIM建模技术提供放样、标高等功能帮助用户减少重复建模及实现准确定位，但远不能实现智能的、批量快速的建模；3)基于二次开发可提供专业性的插件模块，但每个功能涉及面往往较窄，需要专业的知识和多工具联动；4)当设计方案有所变动，需要多处修改和整合；5)BIM建模产品往往是多专业分开建模，每个专业建好后再进行整合，通常容易出现构件冲突。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术所存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多维参数化城市信息模型构建方法、系统及计算机设备，通过复杂二三维实体与空间的数字化表达，准确表达CIM实体的空间位置、形态占位、空间联系，实现了CIM实体的参数化转换与建立，使实体之间具备更为准确的拓扑关系定义，可实现CIM场景的联动更新、自动更新及完整性更新，提升了建模速度。
[0006]本专利技术的方法通过如下技术方案实现的：一种多维参数化城市信息模型构建方法，包括以下步骤：
[0007]构建几何数据结构，所构建的几何数据结构的几何体包括点、线、面和空间体；
[0008]构建面向实体语义的基础模型库；
[0009]构建参数解调器，用于从一个实体或一组实体中提取实体位置、构造参数，并将所提取的实体位置和构造参数转换为支持其它实体建模的参数信息；
[0010]根据建模场景的组成逻辑，分层分级逐步完成场景的构建；所构建的场景为空间对象的集合，并以树状结构表达实体的包含、承载关系；空间对象包括框架对象、实体、规则实体组；
[0011]构建场景的框架对象；
[0012]构建框架对象的子对象，利用子对象与已有实体对象的拓扑关系或依据参数解调器，建立父对象与子对象的拓扑关系、子对象与兄弟对象的拓扑关系、关联对象与子对象的拓扑关系，以及父对象与子对象、子对象与兄弟对象之间的关联关系；
[0013]判断子对象与规则实体组的空间占位是否冲突；若子对象与规则实体组的空间占位冲突，则规则实体组根据子对象的空间占位自动分割；
[0014]从所述基础模型库中找到子对象的对应模型，并进行参数化建模。
[0015]在优选的实施例中，所构建的参数解调器包括输入模块、输出模块和计算模块，其中输入模块用于获得输入参数；计算模块对输入模块所输入的参数进行计算，得到输出参数；输出模块提供计算模块所计算的输出参数，供其它实体使用。
[0016]进一步优选地，所述参数为构造几何模型的参数，包括数值、字符串、几何数据和数据结构；
[0017]所述输入模块的输入参数包括常数值、实体对象的参数、其它参数解调器的输出参数；
[0018]所述输出模块的输出参数为被其它实体对象直接使用的数值类型；
[0019]根据计算模块的算法实现技术将参数解调器分为数值类参数解调器、几何拓扑类参数解调器、参数提取类参数解调器；
[0020]所述数值类参数解调器的数值包括常量数值、编程式计算数值、序列数组和降维数值；
[0021]所述几何拓扑类参数解调器对几何体进行空间拓扑运算，所述空间拓扑运算包括：
[0022]线性几何分解器，将拓扑线分割成若干子线段或位置点；
[0023]面状几何分解器，将拓扑面分割成若干拓扑线或位置点；
[0024]空间体几何分解器，将拓扑空间体分割成若干拓扑面、拓扑线或位置点；
[0025]空间缓冲单元，将线状、面状、空间体按照预设距离或影像范围进行缓冲，得到新的拓扑几何；
[0026]承载面提取单元，建立一个对象的承载面，将所述承载面作为依附面；
[0027]横断面分析单元，提取某个空间体在某个面上的投影横断面，得到一组线段；
[0028]拓扑相交单元，用于计算拓扑几何的相交点；
[0029]所述参数提取类参数解调器用于收集、汇总若干参数，参数提取方式包括：
[0030]参数转移，从第一实体中提取某个参数，输出到第二实体；
[0031]位置收集，按照搜索规则提取多个实体的位置参数；
[0032]提取关键节点，从拓扑空间中标记和提取该拓扑空间的关键位置点，从而生成新的拓扑几何数据。
[0033]在优选的实施例中，所构建的场景通过实体的包含、承载关系实现如下功能特性：
[0034]获得任意空间对象的能力，通过实体的名称、类型或ID搜索到对应的空间实体；
[0035]获得场景的组织关系，所述场景的组织关系包括实体的子对象、实体的父对象；
[0036]获得每个实体所有的实体属性，所述实体属性包括构造几何参数、位置及包围盒；
[0037]设置场景中任意实体的属性及参数信息。
[0038]在优选的实施例中，所述实体表示现实世界物体，具备三维模型表达形式；
[0039]所述框架对象表示空间上的一个承载体，具备拓扑特征，管理若干子对象；
[0040]所述规则实体组为虚拟管理单元，包含若干实体，并为实体提供具体的位置、方位及其它建模参数；规则实体组动态维系父对象所包括的若干子对象的数量和空间占位。
[0041]在优选的实施例中，所述构建框架对象的子对象，包括：
[0042]获得框架对象的子对象的几何数据和属性数据；
[0043]若子对象与已有实体对象能够实现参数传递，则通过根据参数传递的实现逻辑创建相应的参数解调器，将参数解调器的输入关联到需要被提取参数的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维参数化城市信息模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：构建几何数据结构，所构建的几何数据结构的几何体包括点、线、面和空间体；构建面向实体语义的基础模型库；构建参数解调器，用于从一个实体或一组实体中提取实体位置、构造参数，并将所提取的实体位置和构造参数转换为支持其它实体建模的参数信息；根据建模场景的组成逻辑，分层分级逐步完成场景的构建；所构建的场景为空间对象的集合，并以树状结构表达实体的包含、承载关系；空间对象包括框架对象、实体、规则实体组；构建场景的框架对象；构建框架对象的子对象，利用子对象与已有实体对象的拓扑关系或依据参数解调器，建立父对象与子对象的拓扑关系、子对象与兄弟对象的拓扑关系、关联对象与子对象的拓扑关系，以及父对象与子对象、子对象与兄弟对象之间的关联关系；判断子对象与规则实体组的空间占位是否冲突；若子对象与规则实体组的空间占位冲突，则规则实体组根据子对象的空间占位自动分割；从所述基础模型库中找到子对象的对应模型，并进行参数化建模。2.根据权利要求1所述的多维参数化城市信息模型构建方法，其特征在于，所构建的参数解调器包括输入模块、输出模块和计算模块，其中输入模块用于获得输入参数；计算模块对输入模块所输入的参数进行计算，得到输出参数；输出模块提供计算模块所计算的输出参数，供其它实体使用。3.根据权利要求2所述的多维参数化城市信息模型构建方法，其特征在于，所述参数为构造几何模型的参数，包括数值、字符串、几何数据和数据结构；所述输入模块的输入参数包括常数值、实体对象的参数、其它参数解调器的输出参数；所述输出模块的输出参数为被其它实体对象直接使用的数值类型；根据计算模块的算法实现技术将参数解调器分为数值类参数解调器、几何拓扑类参数解调器、参数提取类参数解调器；所述数值类参数解调器的数值包括常量数值、编程式计算数值、序列数组和降维数值；所述几何拓扑类参数解调器对几何体进行空间拓扑运算，所述空间拓扑运算包括：线性几何分解器，将拓扑线分割成若干子线段或位置点；面状几何分解器，将拓扑面分割成若干拓扑线或位置点；空间体几何分解器，将拓扑空间体分割成若干拓扑面、拓扑线或位置点；空间缓冲单元，将线状、面状、空间体按照预设距离或影像范围进行缓冲，得到新的拓扑几何；承载面提取单元，建立一个对象的承载面，将所述承载面作为依附面；横断面分析单元，提取某个空间体在某个面上的投影横断面，得到一组线段；拓扑相交单元，用于计算拓扑几何的相交点；所述参数提取类参数解调器用于收集、汇总若干参数，参数提取方式包括：参数转移，从第一实体中提取某个参数，输出到第二实体；位置收集，按照搜索规则提取多个实体的位置参数；提取关键节点，从拓扑空间中标记和提取该拓扑空间的关键位置点，从而生成新的拓
扑几何数据。4.根据权利要求1所述的多维参数化城市信息模型构建方法，其特征在于，所构建的场景通过实体的包含、承载关系实现如下功能特性：获得任意空间对象的能力，通过实体的名称、类型或ID搜索到对应的空间实体；获得场景的组织关系，所述场景的组织关系包括实体的子对象、实体的父对象；获得每个实体所有的实体属性，所述实体属性包括构造几何参数、位置及包围盒；设置场景中任意实体的属性及参数信息。5.根据权利要求1所述的多维参数化城市信息模型构建方法，其特征在于，所述实体表示现实世界物体，具备三维模型表达形式；所述框架对象表...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彪，包世泰，陈顺清，卞明月，彭欣月，
申请(专利权)人：奥格科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：