本發(fā)明涉及數(shù)字園區(qū)管理領(lǐng)域,更具體地,提供一種三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)組織和管理方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
建筑信息模型(buildinginformationmodeling,bim)是對建筑實現(xiàn)全細節(jié)建模的技術(shù)手段,該手段獲取的模型叫做bim模型。每一個bim模型都是對一個建筑的詳細描述,其精度非常高,但是bim模型是從建筑的設計階段建立的,是一種模擬真實的三維設計模型。因而沒有實際的地理位置,無法與具有真實地理位置的數(shù)字園區(qū)進行結(jié)合。
地理信息系統(tǒng)(gis,geographicinformationsystem)是一種適用于廣域范圍的綜合性應用體系。該體系基于真實地理環(huán)境采集真實數(shù)據(jù),以具有地理位置的數(shù)據(jù)為基礎構(gòu)建信息管理系統(tǒng)。通常情況下,一個廣域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)量是非常大的,gis通過抽象、拓撲、lod等方法將廣域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)(如三維模型)進行精簡,導致了數(shù)據(jù)在細節(jié)上的失真,如gis的三維模型都是粗模。
三維數(shù)字園區(qū)在地理范圍上具有較大的空間范圍,在智慧城市和數(shù)字城市建設的背景下,三維數(shù)字園區(qū)作為建設基石,必須具備gis的大范圍數(shù)據(jù)管理能力,又必須具備部分重要地理要素(如建筑)的細節(jié)描述。當前的數(shù)字園區(qū)采用單純的gis系統(tǒng),系統(tǒng)中的三維模型(如建筑、管道、樹木)采用的都是粗模,具有地理位置卻缺乏細節(jié),并且無法解決非gis模型(如bim模型)的接入問題??梢姰斍皵?shù)字園區(qū)管理系統(tǒng)中必須引入高精度的三維模型數(shù)據(jù),并將gis數(shù)據(jù)和bim模型無縫組織起來實現(xiàn)共同管理,形成數(shù)據(jù)管理的場景模型,來為三維數(shù)字園區(qū)的建設提供數(shù)據(jù)基礎。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)組織和管理方法及系統(tǒng)。該方案通過場景圖的構(gòu)建來實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)bim數(shù)據(jù)和gis數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和集成,完成不同細節(jié)程度的園區(qū)數(shù)據(jù)管理。
根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供了一種三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)組織和管理方法,該方法包括以下步驟:
s1.對整個三維數(shù)字園區(qū)中的bim模型數(shù)據(jù)進行位置化處理得到位置化bim數(shù)據(jù),即所述整個三維數(shù)字園區(qū)的bim模型所對應的gis空間位置數(shù)據(jù);
s2.建立所述整個三維數(shù)字園區(qū)的bim模型與其對應的gis空間位置數(shù)據(jù)的索引關(guān)聯(lián);
s3.對所述三維數(shù)字園區(qū)進行內(nèi)容采集;
s4.構(gòu)建所述三維數(shù)字園區(qū)的場景模型,通過將s3采集的內(nèi)容填入所構(gòu)場景模型中,形成多數(shù)據(jù)組織一體化管理結(jié)構(gòu),利用該結(jié)構(gòu)對三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)進行一體化管理。
作為優(yōu)選的,所述bim模型數(shù)據(jù)為所述三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù),包括建筑模型、建筑構(gòu)件、建筑數(shù)字化相關(guān)要素中的一個或多個。
作為優(yōu)選的,所述步驟s1具體包括:
s11、基于所述三維數(shù)字園區(qū)的一個bim模型文件,提取建筑模型的最外圍的建筑墻體構(gòu)件,獲得bim模型的外圍輪廓墻;
s12、基于s11步驟所獲取的外圍輪廓墻,以底面作投影,獲取bim建筑的投影平面圖;
s13、結(jié)合在線地圖,完成s12步驟所獲取的投影平面圖的地圖配準,并采用在線地圖api導出配準后所獲得的實際地理位置,該地理位置為一種反映bim建筑所在位置的gis空間數(shù)據(jù);
s14、重復s11-s13步驟,對所述三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)所有bim模型完成位置化處理,得到所述整個三維數(shù)字園區(qū)的bim模型所對應的gis空間位置數(shù)據(jù)。
作為優(yōu)選的,所述步驟s13包括:
s131、將s12步驟所獲取的投影平面圖進行序列化,生成json格式數(shù)據(jù),通過該格式數(shù)據(jù)表達該建筑模型外圍;
s132、構(gòu)建建筑平面圖配準系統(tǒng),在該系統(tǒng)頁面上放置在線地圖,將所述json格式數(shù)據(jù)輸入該系統(tǒng),以使該系統(tǒng)解析所述json格式數(shù)據(jù)生成二維矢量面,并通過將所述二維矢量面疊加于所述在線地圖,通過對所述二維矢量面進行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放操作完成所述二維矢量面與該建筑模型的配準過程。
作為優(yōu)選的,所述步驟s2具體包括:
s21、對所述整個三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)所有bim模型構(gòu)建全局唯一id值;
s22、對s1過程產(chǎn)生的每一個bim模型的gis空間位置數(shù)據(jù)增加一個bim索引屬性;
s23、編輯s22過程產(chǎn)生的gis空間位置數(shù)據(jù),在其bim索引屬性欄填入對應所述整個三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)bim模型的全局唯一id值,完成所述整個三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)所有bim模型與對應gis空間位置數(shù)據(jù)的索引關(guān)聯(lián)。
作為優(yōu)選的,所述步驟s3具體包括:
s31、采用地圖標繪系統(tǒng)標繪出所述三維數(shù)字園區(qū)的二維輪廓,并導出面狀矢量數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)作為園區(qū)場景圖定義的園區(qū)邊界;
s32、構(gòu)建場景圖的元數(shù)據(jù)參數(shù)并利用所述面狀矢量數(shù)據(jù)采集場景圖的元數(shù)據(jù)參數(shù),所述元數(shù)據(jù)參數(shù)包括:園區(qū)場景唯一值id、園區(qū)面積和園區(qū)數(shù)據(jù)采集時間;
s33、獲取園區(qū)內(nèi)要素內(nèi)容,所述園區(qū)內(nèi)要素內(nèi)容包括所述整個三維數(shù)字園區(qū)的bim模型數(shù)據(jù)與其對應的gis空間位置數(shù)據(jù),以及所述三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)部矢量數(shù)據(jù)要素。
作為優(yōu)選的,所述步驟s31前還包括步驟s311:
s311、構(gòu)建地圖標繪系統(tǒng),該系統(tǒng)通過疊加在線地圖,使用編輯工具,點選園區(qū)輪廓點,生成園區(qū)的二維輪廓圖,并導出為面狀矢量數(shù)據(jù)。
作為優(yōu)選的,所述步驟s4具體包括:
s41、定義園區(qū)場景圖格式,該格式由四部分內(nèi)容組成:園區(qū)邊界、園區(qū)元數(shù)據(jù)、園區(qū)內(nèi)部要素、擴充要素;
s42、根據(jù)s41過程所定義的場景圖格式,進行內(nèi)容填充,填充方法如下:園區(qū)邊界采用s31過程標繪得到的面狀矢量數(shù)據(jù)填充;園區(qū)元數(shù)據(jù)采用s32過程所采集的元數(shù)據(jù)參數(shù)填充;園區(qū)內(nèi)部要素采用s33過程所獲取的園區(qū)內(nèi)要素內(nèi)容填充;擴充要素作為園區(qū)后續(xù)發(fā)展待擴充的要素,在場景圖格式中以獨立字段存在。
根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供了一種三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)組織和管理系統(tǒng),該系統(tǒng)包括以下模塊:
bim數(shù)據(jù)位置化模塊,用于對三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)的建筑物bim模型進行定位,提取bim模型的外輪廓圖,通過將所述bim模型的外輪廓圖與在線地圖的配準獲取與該模型匹配的空間位置數(shù)據(jù);
數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊,用于建立所述三維數(shù)字園區(qū)的bim模型與其對應的gis空間位置數(shù)據(jù)的索引關(guān)聯(lián);
內(nèi)容采集模塊,用于構(gòu)建園區(qū)地圖標繪系統(tǒng),通過多邊形標繪方式來采集數(shù)字園區(qū)的園區(qū)邊界,構(gòu)建場景圖元數(shù)據(jù)參數(shù)并采集,獲取園區(qū)內(nèi)要素內(nèi)容;
數(shù)據(jù)一體化管理模塊,用于構(gòu)建所述三維數(shù)字園區(qū)的場景模型,通過將所述三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)容采集模塊所獲取的內(nèi)容填入所構(gòu)場景模型中,形成多數(shù)據(jù)組織一體化管理結(jié)構(gòu),利用該結(jié)構(gòu)對三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)進行一體化管理。
本申請?zhí)岢鲆环N以bim+gis數(shù)據(jù)為核心數(shù)據(jù),構(gòu)造三維數(shù)字園區(qū)的多數(shù)據(jù)組織和管理方法,通過對園區(qū)內(nèi)bim模型數(shù)據(jù)進行位置化處理得到位置化bim數(shù)據(jù);構(gòu)建了bim模型與空間位置數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方法,這為后面無空間位置的bim模型與gis空間數(shù)據(jù)進行集成管理提供基礎;構(gòu)建三維數(shù)字園區(qū)場景模型,該模型是對應實體的物理模型,而非抽象類的邏輯模型,保證了該模型可以直接實施,并直接對應到現(xiàn)實數(shù)據(jù)庫中。同時,本發(fā)明中的三維數(shù)字園區(qū)場景模型以bim數(shù)據(jù)和gis數(shù)據(jù)為基礎,解決了數(shù)字園區(qū)高精度和低精度數(shù)據(jù)共存的難題。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例1的方法流程圖;
圖2為本發(fā)明實施例1的具體流程示意圖;
圖3為本發(fā)明實施例1的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)圖;
圖4為本發(fā)明實施例2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
圖1示出了一種以bim+gis數(shù)據(jù)為核心數(shù)據(jù),構(gòu)造三維數(shù)字園區(qū)的多數(shù)據(jù)組織和管理方法,通過對無空間位置的bim模型數(shù)據(jù)進行位置化處理得到位置化bim數(shù)據(jù),關(guān)聯(lián)gis空間數(shù)據(jù),實現(xiàn)三維數(shù)字園區(qū)的異源多粒度數(shù)據(jù)一體化管理,具體包括以下步驟:
s1.對整個三維數(shù)字園區(qū)中的bim模型數(shù)據(jù)進行位置化處理得到位置化bim數(shù)據(jù),即所述整個三維數(shù)字園區(qū)的bim模型所對應的gis空間位置數(shù)據(jù);
s2.建立所述整個三維數(shù)字園區(qū)的bim模型與其對應的gis空間位置數(shù)據(jù)的索引關(guān)聯(lián);
s3.對所述三維數(shù)字園區(qū)進行內(nèi)容采集;
s4.構(gòu)建所述三維數(shù)字園區(qū)的場景模型,通過將s3采集的內(nèi)容填入所構(gòu)場景模型中,形成多數(shù)據(jù)組織一體化管理結(jié)構(gòu),利用該結(jié)構(gòu)對三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)進行一體化管理。
圖2為本發(fā)明一種三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)組織和管理一實施例的具體流程圖,下面結(jié)合圖2展示的內(nèi)容對本發(fā)明進行詳細說明。
具體的在本實施例中,所述bim模型數(shù)據(jù)可以為所述三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù),包括建筑模型、建筑構(gòu)件、建筑數(shù)字化相關(guān)要素中的一個或多個。所述步驟s1具體可以包括:
s11、通過bim軟件打開bim模型文件,對bim模型進行構(gòu)件剔除:先根據(jù)分類篩選的方式剔除墻體以外的所有其他構(gòu)件,再逐步刪除除bim模型最外層墻體以外的其他bim墻體構(gòu)件,最后得到bim模型的最外層墻體構(gòu)件所形成的簡化模型,并導出通用三維數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù);
作為優(yōu)選的通用三維數(shù)據(jù)格式,如obj。
s12、將由s11過程得到的外圍墻體模型導入到通用三維模型處理軟件中,調(diào)整模型位置使墻體底面與xoy軸面相貼,使用處理軟件中的推拉工具,將外圍墻體模型沿z軸方向壓縮至xoy軸面,以二維圖形數(shù)據(jù)格式導出。由于墻體具有厚度,必須再將上述二維圖形數(shù)據(jù)導入通用gis數(shù)據(jù)處理軟件,剔除內(nèi)層面,得到一個二維矢量面來代表bim模型的投影平面圖形。
作為優(yōu)選的通用三維模型處理軟件,如sketchup。
作為優(yōu)選的通用gis數(shù)據(jù)處理軟件,如arcgisdesktop、3dsmax等。
s13、結(jié)合在線地圖,完成s12步驟所獲取的建筑投影平面圖的地圖配準,并采用在線地圖api導出配準后所獲得的實際地理位置,該地理位置為一種反映bim建筑所在位置的gis空間數(shù)據(jù)。對json中的xy(xi,yi)坐標群進行處理,平移處理公式以x方向平移量px,y方向平移量py,如:xi=px+xi、yi=py+yi;旋轉(zhuǎn)處理公式以順時針delta角度為例:
具體地,所述步驟s13可以包括:
s131、將s12步驟所獲取的建筑投影二維矢量面進行序列化處理,序列化后的二維矢量面是一組以xy坐標來表達的坐標群(x1,y1,x2,y2……),使組成二維矢量面的坐標群轉(zhuǎn)成交換型格式的數(shù)據(jù),同時在該交換格式的數(shù)據(jù)中增加一個標識值id以標識該二維矢量面所對應的建筑模型以便后續(xù)索引建立。
作為優(yōu)選的交換型數(shù)據(jù)格式,如json。
s132、構(gòu)建在線建筑平面圖配準系統(tǒng)。構(gòu)建該系統(tǒng)采用在線地圖api,首先在頁面上放置在線地圖,之后輸入s131所產(chǎn)生的json串,解析該json串形成二維矢量面疊加于在線地圖,利用在線地圖api編輯工具對疊加的二維矢量面進行平移至地圖上該建筑所在實際位置,平移定位的基礎點坐標設為二維矢量面上點p(x1,y1),以p點為旋轉(zhuǎn)基點旋轉(zhuǎn)圖形使得該圖形與在線地圖上的圖形匹配,縮放使該二維矢量面匹配到當前地圖比例尺下的建筑大小。完成該系列操作后,記錄二維矢量面的平移xy坐標值px,py,旋轉(zhuǎn)角度值delta,縮放比例值scale。
作為優(yōu)選的在線地圖api,如百度地圖api、騰訊地圖api。
s14、重復s11-s13步驟,對園區(qū)內(nèi)所有bim模型完成位置化處理,得到整個園區(qū)的bim模型所對應的gis空間位置數(shù)據(jù),即配準得到的二維矢量面。并將所得gis空間位置數(shù)據(jù)導出成常用矢量格式。
優(yōu)選的常用矢量格式如shp格式。
在步驟s14執(zhí)行完后,執(zhí)行如下步驟:
s21、遍歷園區(qū)內(nèi)所有bim模型,獲取bim模型數(shù)量n,依大小排序后設立id,修改模型的id屬性值為模型對應的id。
s22、對s14過程產(chǎn)生的每一個bim模型的gis空間位置數(shù)據(jù)增加一個bim索引屬性。在gis空間位置數(shù)據(jù)的屬性表中添加一個索引字段,字段名為“bim索引”,同時添加字段“模型文件位置”。
s23、對s22過程增加了索引屬性的gis空間數(shù)據(jù),在其bim索引屬性欄填入園區(qū)內(nèi)對應bim模型的id值,在其模型文件位置欄填入對應模型所在的文件位置,完成所有園區(qū)內(nèi)所有bim模型與對應gis空間數(shù)據(jù)的索引關(guān)聯(lián)。
在步驟s23執(zhí)行完后,執(zhí)行如下步驟:
s311、構(gòu)建地圖標繪系統(tǒng),構(gòu)建該系統(tǒng)采用在線地圖api,首先在頁面上放置在線地圖,加入在線地圖api的圖形編輯工具,該工具用于點選園區(qū)輪廓點,系統(tǒng)內(nèi)置方法逐一連接輪廓點生成輪廓面,在地圖上展示,采用開源矢量數(shù)據(jù)導出工具構(gòu)建矢量數(shù)據(jù)導出接口。
s31、采用地圖標繪系統(tǒng)標繪出園區(qū)的二維輪廓,使用系統(tǒng)導出接口導出為面狀矢量數(shù)據(jù)格式,該數(shù)據(jù)作為園區(qū)場景圖定義的園區(qū)邊界。
s32、構(gòu)建場景圖的元數(shù)據(jù)參數(shù)并采集。園區(qū)場景唯一值id構(gòu)建:對s31過程面狀數(shù)據(jù)計算中心位置地理坐標值,
s33、獲取園區(qū)內(nèi)要素內(nèi)容,打開gis空間數(shù)據(jù)處理軟件,加載在線地圖,對該地圖上的道路、管道、橋梁、樹木、路燈、水體、綠化地等園區(qū)內(nèi)部要素進行矢量化處理。該過程中,道路、橋梁、水體、綠化地矢量化為面狀要素,管道適量化為線狀要素,樹木、路燈矢量化為點狀要素。打開3dmax建模軟件,分別建立路、管道、橋梁、樹木、路燈、水體、綠化地等標準三維模型。
在步驟s33執(zhí)行完后,執(zhí)行如下步驟:
s41、在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中建立園區(qū)的數(shù)據(jù)表和視圖。參看圖3,數(shù)據(jù)表由五部分組成,一個主表和四個副表。主數(shù)據(jù)表字段為<園區(qū)id,園區(qū)邊界,園區(qū)元數(shù)據(jù),園區(qū)內(nèi)部要素,擴充要素>,副數(shù)據(jù)表對應主數(shù)據(jù)表四個字段的內(nèi)容:園區(qū)邊界<id,shape,type,……>;園區(qū)元數(shù)據(jù)<id,area,time,……>;園區(qū)內(nèi)部要素<id,bim,road,pipeline,bridge,tree,streetlight,ford,afforestation>;擴展要素<id,type,link,……>(type表示擴展要素類型,link表示擴展要素鏈接)。園區(qū)內(nèi)部要素除id字段的其他字段都有其副表和視圖,bim附表結(jié)構(gòu)bim表<id,bshape,filepath>(bshape表示bim模型的二維矢量面,filepath表示bim模型的文件存儲位置),其余字段對應結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)庫插件定義。
作為優(yōu)選的關(guān)系型數(shù)據(jù)如postgres;
作為優(yōu)選的數(shù)據(jù)庫插件如postgis;
s42、根據(jù)s41過程所定義的場景數(shù)據(jù)表,進行內(nèi)容填充。主數(shù)據(jù)表中園區(qū)id為s32過程的園區(qū)場景唯一值id,園區(qū)邊界,園區(qū)元數(shù)據(jù),園區(qū)內(nèi)部要素,擴充要素對應副數(shù)據(jù)表id值;園區(qū)邊界shape值為s31過程的二維矢量面,type為園區(qū)類型,如科技園等;園區(qū)元數(shù)據(jù)area為園區(qū)面積,time為園區(qū)數(shù)據(jù)采集時間;園區(qū)內(nèi)部要素road(道路),pipeline(管道),bridge(橋梁),tree(樹木),streetlight(路燈),ford(水體),afforestation(綠化地)分別為矢量化對應的副表點狀、線狀、面狀數(shù)據(jù),bim附表填入數(shù)據(jù)為s1-s2過程所處理的bim數(shù)據(jù)及其gis空間數(shù)據(jù);擴展要素作為備選的擴充值,該示例中設為空表。
實施例2
參看圖4,本實施例中提供了一種以bim+gis數(shù)據(jù)為核心數(shù)據(jù),構(gòu)造三維數(shù)字園區(qū)的組織管理系統(tǒng),包括:
bim數(shù)據(jù)位置化模塊1,用于對三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)的建筑物bim模型進行定位,提取bim模型的外輪廓圖,通過將所述bim模型的外輪廓圖與在線地圖的配準獲取與該模型匹配的空間位置數(shù)據(jù);
數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊2,用于建立所述三維數(shù)字園區(qū)的bim模型與其對應的gis空間位置數(shù)據(jù)的索引關(guān)聯(lián);
內(nèi)容采集模塊3,用于構(gòu)建園區(qū)地圖標繪系統(tǒng),通過多邊形標繪方式來采集數(shù)字園區(qū)的園區(qū)邊界,構(gòu)建場景圖元數(shù)據(jù)參數(shù)并采集,獲取園區(qū)內(nèi)要素內(nèi)容;
數(shù)據(jù)一體化管理模塊4,用于構(gòu)建所述三維數(shù)字園區(qū)的場景模型,通過將所述三維數(shù)字園區(qū)內(nèi)容采集模塊所獲取的內(nèi)容填入所構(gòu)場景模型中,形成多數(shù)據(jù)組織一體化管理結(jié)構(gòu),利用該結(jié)構(gòu)對三維數(shù)字園區(qū)的數(shù)據(jù)進行一體化管理。
綜上所述,本發(fā)明通過構(gòu)造三維數(shù)字園區(qū)的多數(shù)據(jù)組織和管理方法,構(gòu)建多個子模塊,對園區(qū)內(nèi)bim模型數(shù)據(jù)進行位置化處理得到位置化bim數(shù)據(jù);構(gòu)建了bim模型與空間位置數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方法,這為后面無空間位置的bim模型與空間數(shù)據(jù)進行集成管理提供基礎;構(gòu)建三維數(shù)字園區(qū)場景模型,該模型是對應實體的物理模型,而非抽象類的邏輯模型,保證了該模型可以直接實施,并直接對應到現(xiàn)實數(shù)據(jù)庫中。同時,本發(fā)明中的三維數(shù)字園區(qū)場景模型以bim數(shù)據(jù)和gis數(shù)據(jù)為基礎,解決了數(shù)字園區(qū)高精度和低精度數(shù)據(jù)共存的難題。
最后,本申請的方法僅為較佳的實施方案,并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。