本發(fā)明涉及一種基于輕型數(shù)據(jù)庫的bim全信息解析與轉(zhuǎn)換方法，適用于bim數(shù)據(jù)交換、數(shù)字孿生等bim領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、bim模型作為工程信息的載體，其幾何元素必將與實際的工程屬性相關(guān)聯(lián)。bim的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對象（如空間、運動行為）的狀態(tài)信息。借助這個包含建筑工程信息的三維模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項目的相關(guān)利益方提供一個工程信息交換和共享的平臺。

2、當(dāng)前，bim技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用已蔚然成風(fēng)，但其數(shù)據(jù)格式的多樣化與不兼容問題日益凸顯。各國和地區(qū)在bim標(biāo)準(zhǔn)制定、軟件開發(fā)及實踐應(yīng)用上的差異，阻礙了bim信息在建筑全生命周期內(nèi)的有效共享與協(xié)同工作，進而限制了bim技術(shù)的深度推廣與廣泛應(yīng)用。為應(yīng)對這一局面，國際社會聚焦于bim統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的發(fā)展。ifc(industry?foundationclasses)等標(biāo)準(zhǔn)作為主流數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，旨在通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)不同bim軟件間的數(shù)據(jù)交換與共享，提升模型互操作性。雖然idm(information?delivery?manual)等其他標(biāo)準(zhǔn)也在一定程度上推動了統(tǒng)一化進程，但建筑行業(yè)的復(fù)雜性、多樣性以及bim技術(shù)自身的快速演進，使得統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的制定與推廣仍面臨重重困難。

3、當(dāng)前，工程領(lǐng)域涉及的模型數(shù)據(jù)格式眾多，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)需求大，bim統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換方法研究是建筑行業(yè)數(shù)字化進程中不可忽視的重要議題。目前采用模型輕量化技術(shù)來進行格式轉(zhuǎn)換存在以下幾個方面的問題：

4、（1）將曲面、智能實體等幾何信息進行三角化處理，轉(zhuǎn)換過程不可逆，對于復(fù)雜、精度要求高的bim模型，轉(zhuǎn)換效果差、效率低；

5、（2）屬性信息獲取不全，特別是視圖、圖層、樣式、字體、工程屬性等信息容易丟失。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于輕型數(shù)據(jù)庫的bim全信息解析與轉(zhuǎn)換方法，將基于文件存儲格式轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)庫存儲方式，實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換，以提高復(fù)雜、精度要求高的bim模型的轉(zhuǎn)換效果和效率，以及避免信息不全。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

2、一種基于輕型數(shù)據(jù)庫的bim全信息解析與轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括：

3、s1：bim數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，遍歷源文件中的設(shè)計模型，建立直線型設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹；

4、s2：bim數(shù)據(jù)解析，遍歷所述直線型設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹中所有設(shè)計模型中的元素，解析元素的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述元素的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括幾何、屬性和材質(zhì)信息；

5、s3：bim數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將解析得到的元素信息分類轉(zhuǎn)換成輕型數(shù)據(jù)庫可識別的數(shù)據(jù)庫對象，所述數(shù)據(jù)庫對象采用全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并寫入自定義數(shù)據(jù)庫文件中。

6、在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可采用以下進一步的技術(shù)方案，或?qū)@些進一步的技術(shù)方案組合使用：

7、所述步驟s1具體包括：

8、bim數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，包括源文件、分支文件、材質(zhì)庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；

9、遍歷源文件中所有的設(shè)計模型，以及各設(shè)計模型所參考分支文件中的設(shè)計模型，根據(jù)設(shè)計模型之間的參考關(guān)系，建立起項目的直線型設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹；

10、提取設(shè)計模型相關(guān)信息，包括設(shè)計模型信息、視圖信息和圖層信息。

11、設(shè)計模型信息包括模型身份識別碼、模型名稱、模型類型、模型來源；如果有參考的分支文件，設(shè)計模型信息還包括參考的分支文件名稱、分支文件位置、旋轉(zhuǎn)角、縮放比例信息；

12、視圖信息包括視圖身份識別碼、視圖名稱、視圖狀態(tài)、顯示樣式、背景顏色、相機視角、相機信息；

13、圖層信息包括圖層身份識別碼、圖層名稱、顏色、線型、線寬。

14、所述步驟s2具體包括：遍歷bim設(shè)計模型中每一個元素，提取每一個元素的屬性和材質(zhì)信息，根據(jù)元素的幾何類型，采用相應(yīng)解析方式獲取每一個元素的幾何信息；

15、幾何信息包含幾何形狀、變換矩陣、長、寬、高、中心點坐標(biāo)、面積、體積；

16、屬性信息包括常規(guī)屬性、擴展屬性信息，常規(guī)屬性包含元素身份識別碼、所屬模型身份識別碼、所屬圖層身份識別碼、幾何類型、顏色、線型、線寬、字體、字號、透明度，擴展屬性包含用戶標(biāo)簽、專業(yè)屬性、編碼屬性、自定義屬性；

17、材質(zhì)信息包含材質(zhì)名稱、材質(zhì)類型、材質(zhì)貼圖信息，材質(zhì)貼圖信息記錄了反射、環(huán)境、粗糙度、金屬度信息以表達(dá)實際材質(zhì)效果。

18、源文件中的設(shè)計模型是以結(jié)構(gòu)樹的形式存在，在此命名為初始設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹，所述初始設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹包括源文件中所有的設(shè)計模型以及所參考的一個或多個分支文件的設(shè)計模型，每個設(shè)計模型至少表示民用建筑物或基礎(chǔ)設(shè)施項目的一部分，并且具有獨立的空間坐標(biāo)系，并且源文件中的設(shè)計模型采用的空間坐標(biāo)系與其參考的設(shè)計模型的空間坐標(biāo)系之間存在空間變換。

19、上述進一步的方案中，遍歷源文件中所有的設(shè)計模型，以及各設(shè)計模型所參考分支文件中的設(shè)計模型，根據(jù)設(shè)計模型之間的參考關(guān)系，建立起項目的直線型設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹的步驟可以是：從源文件的設(shè)計模型開始，在所述初始設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹中搜索參考路徑，并且通過將沿著所述參考路徑的每個空間變換應(yīng)用于遇到的設(shè)計模型，而將遇到的每個設(shè)計模型映射成所述直線式設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹的設(shè)計模型，并且當(dāng)由于所述初始設(shè)計模型結(jié)構(gòu)樹中的多條參考路徑而重復(fù)遇到同一設(shè)計模型時，則停止沿著所述參考路徑搜索。

20、上述進一步的方案中，幾何形狀、變換矩陣信息通過解析函數(shù)直接獲取，長、寬、高、中心點坐標(biāo)信息可通過計算最小包圍盒來獲取，面積、體積信息可通過逼近計算獲得。

21、上述進一步的方案中，屬性信息可通過解析函數(shù)直接獲取。

22、上述進一步的方案中，材質(zhì)類型包括普通材質(zhì)和pbr（physically?basedrendering）材質(zhì)。材質(zhì)主要用于對元素進行材質(zhì)貼圖，以表現(xiàn)實際的材料樣式。材質(zhì)貼圖文件，一般放在當(dāng)前文件同級目錄下。

23、所述步驟s3中的轉(zhuǎn)換具體包括：幾何信息轉(zhuǎn)換、屬性信息轉(zhuǎn)換、材質(zhì)信息轉(zhuǎn)換；將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)庫對象分成六大類，分別是矢量線類對象、樣條面類對象、網(wǎng)格面類對象、基本體類對象、brep體類對象、文本類對象；

24、矢量線類對象描述點、直線、曲線幾何對象，轉(zhuǎn)換類型包括所有的三維點類型元素、所有的三維線類型元素和三維面類型中的多邊形面元素；

25、樣條面類對象描述參數(shù)化的樣條曲面幾何對象，轉(zhuǎn)換類型包括b樣條曲面和nurbs曲面；

26、網(wǎng)格面類對象描述不規(guī)則的多邊形網(wǎng)格幾何對象，轉(zhuǎn)換類型包括三角網(wǎng)網(wǎng)格曲面元素、四角網(wǎng)網(wǎng)格曲面元素等；

27、基本體類對象描述參數(shù)化的面或者體幾何對象，轉(zhuǎn)換類型包括三維面類型中的貝塞爾曲面、放樣曲面、拉伸曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、投影曲面等，為基本曲面元素，轉(zhuǎn)換類型還包括實體類型中的立方體、球體、圓柱體、圓錐體、棱柱體，為基本實體元素；

28、brep體類對象描述復(fù)雜運算后以實體表面來表達(dá)的幾何對象，轉(zhuǎn)換類型包括實體類型中的brep實體、網(wǎng)格剖分體，為復(fù)雜實體元素；

29、文本類對象描述字符串幾何對象，所述字符串幾何對象包括注釋、說明等，轉(zhuǎn)換類型包括所有文本類型元素；

30、以上六類數(shù)據(jù)庫對象的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、對象幾何、對象屬性、對象材質(zhì)；將設(shè)計模型信息、視圖信息、圖層信息以及每一個數(shù)據(jù)庫對象寫入統(tǒng)一自定義數(shù)據(jù)庫文件中；其中對象幾何將以二進制數(shù)據(jù)流方式存儲數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計模型信息、視圖信息、圖層信息、對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、對象屬性、對象材質(zhì)以數(shù)據(jù)庫表方式進行存儲。

31、根據(jù)分類轉(zhuǎn)換思想，將所有三維點類型元素、所有三維線類型元素以及三維面類型中的多邊形面元素統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為矢量線類對象，將三維面類型中的樣條曲面元素轉(zhuǎn)換為樣條面類對象，將三維面類型中的三角網(wǎng)、四角網(wǎng)等網(wǎng)格曲面元素轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格面類對象，將三維面類型中的貝塞爾曲面、放樣曲面、拉伸曲面、旋轉(zhuǎn)曲面、投影曲面等基本曲面元素和實體類型中的立方體、球體、圓柱體、圓錐體、棱柱體等基本實體元素轉(zhuǎn)換為基本體類對象，將實體類型中的brep實體、網(wǎng)格剖分體等復(fù)雜實體元素轉(zhuǎn)換為brep體類對象，將所有文本類型元素轉(zhuǎn)換為文本類對象。

32、矢量線類對象的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、對象幾何、對象屬性、對象材質(zhì)。

33、樣條面類對象的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、對象幾何、對象屬性、對象材質(zhì)。

34、網(wǎng)格面類對象的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、對象幾何、對象屬性、對象材質(zhì)。

35、基本體類對象的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、對象幾何、對象屬性、對象材質(zhì)。

36、brep體類對象的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、對象幾何、對象屬性、對象材質(zhì)。

37、文本類對象的全信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括對象身份識別碼、對象名稱、所屬模型身份識別碼、所屬類別身份識別碼、所屬子類別身份識別碼、字符串、字符樣式、原點、變換矩陣，其中字符樣式包括字體、是否斜體、字符寬、字符高。

38、所述自定義數(shù)據(jù)庫文件，應(yīng)支持可擴展，其描述由諸多列和行組成的表構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫來表示，包括設(shè)計模型表、數(shù)據(jù)庫對象表、數(shù)據(jù)庫對象幾何表、類別表、對象屬性表、對象材質(zhì)表、視圖表。

39、設(shè)計模型表的行表示設(shè)計模型。設(shè)計模型表列可包括用于表示設(shè)計模型的唯一標(biāo)識符的設(shè)計模型身份識別碼列和用于描述設(shè)計模型特征的設(shè)計模型名稱列等。

40、數(shù)據(jù)庫對象表的行可表示為構(gòu)成設(shè)計模型且與類別和子類別關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫對象。數(shù)據(jù)庫對象表列包括用于表示數(shù)據(jù)庫對象的唯一標(biāo)識符的對象身份識別碼列、用于表示數(shù)據(jù)庫對象特征的對象名稱列、所屬設(shè)計模型的設(shè)計模型身份識別碼列、所屬類別的類別身份識別碼列、用于表達(dá)數(shù)據(jù)庫對象幾何的幾何列、用于表達(dá)數(shù)據(jù)庫對象屬性的屬性列、用于表達(dá)數(shù)據(jù)庫對象材質(zhì)的材質(zhì)列等。

41、數(shù)據(jù)庫對象幾何表的行可表示引用數(shù)據(jù)庫對象的幾何方面。數(shù)據(jù)庫對象幾何表的列可包括用于表示數(shù)據(jù)庫對象位置和方向的方位列、用于表示數(shù)據(jù)庫對象空間大小的尺寸列和用于表示數(shù)據(jù)庫對象空間結(jié)構(gòu)的幾何形狀流列等。數(shù)據(jù)庫對象幾何表可引用子類別表的一個或多個行。

42、類別表的行可表示數(shù)據(jù)庫對象的類別。類別表的列可包括用于表示類別的唯一標(biāo)識符的類別身份識別碼列和用于表示類別特征的類別名稱列等。子類別表的行可表示子類別。子類別表的列可包括用于表示子類別的唯一標(biāo)識符的子類別身份識別碼列和用于表示子類別特征的子類別名稱列、所屬類別的類別身份識別碼列以及定義數(shù)據(jù)庫對象顯示時所使用符號的外觀列等。其中外觀列包括顏色列、線型列、線寬列字體列、字號列、透明度列等。

43、對象屬性表的行可表示數(shù)據(jù)庫對象的專有屬性。對象屬性表的列可包括用于表示對象屬性特征的屬性名稱列、用于表示對象屬性數(shù)值大小的屬性值列、用于表示對象屬性值類型的屬性值類型列、用于表示對象屬性所代表的量的度量的屬性單位列和用于區(qū)別對象屬性特征的屬性類別列等。

44、對象材質(zhì)表的行可表示數(shù)據(jù)庫對象的材質(zhì)。對象材質(zhì)表的列可包括用于表示材質(zhì)的唯一標(biāo)識符的材質(zhì)身份識別碼列和用于表示材質(zhì)特征的材質(zhì)名稱列、用于區(qū)別普通材質(zhì)和pbr材質(zhì)的材質(zhì)類型列和用于表達(dá)二維材質(zhì)貼圖列等。

45、視圖表的行可表示各個設(shè)計模型、類別顯示的圖形視圖。視圖表的列可包括表示被顯示設(shè)計模型視圖的模型列、表示被顯示設(shè)計模型各個類別視圖的類別列和表示各個子類別視圖的子類別列等。引用設(shè)計模型表的一個或多個行，使得一個或多個設(shè)計模型可以被一個或多個視圖引用，引用類別表的一個或多個行，使得一個或多個類別可以被一個或多個視圖引用。

46、本發(fā)明的有益效果是，不僅可以實現(xiàn)幾何信息的無損轉(zhuǎn)換，還可以實現(xiàn)屬性信息的全信息輸出，對于復(fù)雜高精度的模型提高轉(zhuǎn)換效果、保證較高轉(zhuǎn)換效率。基于可定制數(shù)據(jù)架構(gòu)，自定義數(shù)據(jù)庫文件格式可用于表達(dá)特定領(lǐng)域的數(shù)據(jù)模型?；谳p型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫存儲引擎，數(shù)據(jù)庫對象存儲了對象變更的所有歷史版本信息，涵蓋全生命周期、全行業(yè)的數(shù)據(jù)描述框架，支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)化查詢，顯著提高了海量數(shù)據(jù)的存儲讀取效率。