本發(fā)明涉及bim模型輕量化，特別涉及一種鐵路bim模型輕量化處理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著鐵路四電bim模型精度的提高，大體量bim模型如1g、10g、甚至幾十g的四電建筑模型，會出現(xiàn)模型加載時間長，體驗感較差的效果的問題，為了解決這些問題，本發(fā)明專利以實現(xiàn)bim?3d模型文件的流暢加載、以及bim模型的輕量化為目的，對該發(fā)明進行闡述。我們對bim模型的輕量化采用了兩步進行處理，首先是對標準bim文件格式ifc格式的輕量化處理，我們將其轉(zhuǎn)換為了gltf格式；第二步我們使用webgl這款api，在保證bim模型能滿足當前場景顯示需要的前提下，對bim模型進行更加細致的輕量化處理，首先我們將bim模式進行合理的數(shù)據(jù)分配，包括幾何數(shù)據(jù)和非幾何數(shù)據(jù)的分配，其中分配好的幾何數(shù)據(jù)使用了包括采用參數(shù)化建模以減少細節(jié)，簡化幾何模型以去除不必要的細節(jié)和復雜性，采用將簡化后的模型網(wǎng)格劃分為三角面片，接著我們使用了delaunay三角剖分算法，將這些面片轉(zhuǎn)換為光滑的三角形網(wǎng)格，使得面片在精度上達到精度要求。以及采用相似性算法減少模型構(gòu)件存儲量，主要是通過識別和刪除冗余數(shù)據(jù)來優(yōu)化模型存儲，通過應用相似性算法，可以降低模型大小，從而減少存儲和內(nèi)存需求。這種方法通常適用于具有重復結(jié)構(gòu)和特征的模型并行計算和分布式處理技術(shù)來加快模型計算速度。這些方法相結(jié)合在提高模型效率的同時保持模型準確性，為鐵路四電bim模型輕量化提供了可靠的技術(shù)支持。

2、傳統(tǒng)的鐵路四電bim模型存在體積龐大、成本高昂和速度較慢，容易出現(xiàn)加載慢，對硬件設(shè)備要求較高等多種問題，因此對bim模型進行輕量處理是亟待解決的。我們創(chuàng)建的bim輕量化方法，通過采用參數(shù)化建模，并對建模數(shù)據(jù)和精度進行壓縮，同時采用輕量化的渲染算法，實現(xiàn)了對bim模型的輕量化處理，使其可以在瀏覽器中進行展示。輕量化bim模型的應用使得獲取施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)變得形象、直觀和快速，能夠?qū)崟r掌握工程的質(zhì)量、進度和投資完成情況，而無需耗費大量的時間和成本。這種輕量化的方法為項目管理和決策提供了更便捷和高效的技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的就在于為了解決上述的問題，而提供一種鐵路bim模型輕量化處理方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種鐵路bim模型輕量化處理方法，包括以下內(nèi)容：

4、1.對ifc?bim文件格式進行g(shù)ltf格式的輕量化轉(zhuǎn)換：

5、（1）第一步文件的提取利用到上文提到的xbim.essentials組件，該組件可以解析ifc文件，并提供面向?qū)ο蟮脑L問方式訪問ifc文件，也就是說該組件完成了ifc文件的提取工作，在后續(xù)操作中我們可以像訪問內(nèi)存中的文件對象一樣訪問ifc文件；

6、（2）第二步則是文件的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過第一步的處理，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)仍然是以ifc格式組織起來的，在第二步中要將按照需要提取內(nèi)存中ifc格式的數(shù)據(jù)，以便在下一步中可以將這些數(shù)據(jù)裝載成目標格式；

7、（3）第三步基于第二步提取出的數(shù)據(jù)，將其裝載成gltf格式，這一步利用gltf-csharp-loader處理，將提取的數(shù)據(jù)按照gltf的組織形式寫進loader中，像調(diào)用寫文件函數(shù)一樣調(diào)用loader.save()函數(shù)便可將數(shù)據(jù)寫到磁盤中，或者將gltf格式的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，以實現(xiàn)bim模型在互聯(lián)網(wǎng)上的快速傳輸和加載。

8、2.對格式轉(zhuǎn)換后的bim模型進行后續(xù)輕量化處理：

9、2.1數(shù)據(jù)分配：bim模型由三維幾何數(shù)據(jù)和模型結(jié)構(gòu)屬性等非幾何數(shù)據(jù)組成，將這兩部分數(shù)據(jù)進行分離這一處理過程能有效剝離原始bim模型文件中約20%-50%的非幾何數(shù)據(jù)，將其輸出為數(shù)據(jù)文件以供bim應用開發(fā)使用；

10、2.2在進行幾何數(shù)據(jù)和非幾何數(shù)據(jù)的分離后，剩余的三維幾何數(shù)據(jù)需要進一步進行輕量化處理和優(yōu)化，以減少數(shù)據(jù)量，降低客戶端電腦在渲染計算上的負擔，從而加快bim模型的下載、渲染和功能處理速度；

11、（a）模型參數(shù)化：bim模型的參數(shù)化過程是將建筑信息模型中的各個構(gòu)成部分轉(zhuǎn)換為可通過定義參數(shù)進行調(diào)節(jié)的形式，以實現(xiàn)更高效的設(shè)計和管理，這個過程從數(shù)據(jù)的采集和建模開始，涵蓋了確定可參數(shù)化的模型特征，例如墻體厚度、窗戶大小、樓層高度等，然后利用bim軟件的功能將這些特征轉(zhuǎn)化為可調(diào)整的參數(shù)；

12、（b）面片三角化：首先，通過將復雜的幾何體分解為面片，然后對面片進行幾何簡化和優(yōu)化，去除冗余信息和細節(jié)。接下來，我們利用delaunay三角剖分算法將這些面片轉(zhuǎn)換為光滑的三角形網(wǎng)格，確保模型在視覺和計算上都能達到要求的精度。這種處理不僅能減少模型的存儲空間和數(shù)據(jù)傳輸需求，還能提高后續(xù)建模、分析和渲染過程中的效率和響應速度；

13、（c）相似性算法：在鐵路四電bim模型中很多構(gòu)件長得一模一樣，只是所處位置或角度不同，這時就可以采用相似性算法進行數(shù)據(jù)合并，即：只保留一個構(gòu)件的數(shù)據(jù)，其他相似構(gòu)件只記錄一個引用加上空間坐標即可，通過這種方式可以有效減少構(gòu)件存儲量，達到輕量化的目的；

14、（d）構(gòu)建符合場景遠近原則的逐級加載構(gòu)件模式：創(chuàng)建多級構(gòu)件體系，將模型分解為多個層級：遠景層級采用簡化的幾何和低分辨率紋理，以快速加載和顯示整體場景；而近景層級則包含更詳細和精確的構(gòu)件信息，根據(jù)用戶視點動態(tài)加載，以展示高質(zhì)量的細節(jié)和紋理，從而在保持高效性能的同時提供逼真的視覺體驗；

15、2.3.對于經(jīng)過輕量化技術(shù)處理的三維數(shù)據(jù)，分別在微觀層面和宏觀層面對模型進行了渲染處理；

16、在微觀層面，我們用到了一種多級細節(jié)層次levels?of?detail，簡稱lod的技術(shù)，該技術(shù)在bim輕量化過程中，會在運行時動態(tài)加載不同細節(jié)程度的模型，從而達到優(yōu)化渲染性能的目的；

17、多級lod，多細節(jié)層次，通過使用不同級別的幾何體來表現(xiàn)物體，遠距離加載的模型較為簡化，近距離加載的模型則更為精細；

18、在宏觀層面，采用了gpu并行八叉樹分解的方式，八叉樹是一種用于空間數(shù)據(jù)索引的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它將三維空間遞歸地分割成八個子區(qū)域，每個子區(qū)域可以再進一步分割，它將一個三維空間的區(qū)域逐層地劃分成八個子立方體，每個子立方體可以繼續(xù)劃分為更小的子立方體，直到達到所需的精度或滿足特定的條件為止，八叉樹的每個節(jié)點都代表一個立方體區(qū)域，節(jié)點可以有子節(jié)點，最終的葉子節(jié)點表示空間中的最小區(qū)域單元，通過微觀和宏觀層面相結(jié)合的方式我們成功的優(yōu)化了輕量化后的bim?模型，為鐵路四電bim模型輕量化處理提供了切實有效的方案。

19、進一步地，在2.2中三維幾何數(shù)據(jù)參數(shù)化是對鐵路四電系統(tǒng)中的復雜幾何模型進行簡化處理，去除不必要的細節(jié)和復雜性，只保留關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)和組件，通過簡化幾何模型，可以大幅降低模型的體積和復雜度，提高計算效率和模型處理速度；三維幾何數(shù)據(jù)中對面片進行三角化處理是為了在保持幾何形狀精度的基礎(chǔ)上，優(yōu)化模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以提升計算效率和性能；幾何數(shù)據(jù)中進行相似性算法處理能夠顯著減少模型的復雜度和數(shù)據(jù)冗余，提高模型的處理效率和性能；并采用構(gòu)建符合場景遠近原則的逐級加載構(gòu)件模式來進行處理。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

21、1.該發(fā)明所提及的bim模型輕量化技術(shù)涵蓋了ifc標準bim文件格式的輕量化轉(zhuǎn)換，以及后續(xù)對bim模型進行參數(shù)化建模、面片三角化、相似性算法、構(gòu)建符合場景遠近原則的逐級加載構(gòu)建模式等步驟對bim模型進行進一步的簡化。通過綜合應用這些關(guān)鍵點，bim模型輕量化可以在簡化模型復雜性的同時提高性能、效率和可操作性，滿足特定應用場景的需求。

22、2.通過bim?技術(shù)對整個建維過程進行動態(tài)模擬仿真,?可以將復雜的施工及運維流程直觀地表現(xiàn)出來，實現(xiàn)對施工及運維計劃科學優(yōu)化，為鐵路四電工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供真正的國產(chǎn)數(shù)字底座，提高數(shù)據(jù)集成、存儲、治理、建模、挖掘、分析和流通能力。