基于bim的公路參數(shù)化自動建模方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種基于BIM的公路參數(shù)化自動建模方法和系統(tǒng)。該方法包括：利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型；將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)；根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到對應(yīng)的單元模型；按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型；通過預(yù)設(shè)算法將公路三維模型與地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型；將公路真三維模型中的單元模型與屬性信息進行關(guān)聯(lián)并顯示。本發(fā)明實施例還提供一種基于BIM的公路參數(shù)化自動建模系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)可實現(xiàn)公路自動化建模，提高建模效率，以及提供逼真的三維立體顯示效果。
【專利說明】
基于BIM的公路參數(shù)化自動建模方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及公路三維建模技術(shù)，尤其涉及一種基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑信息模型(Building Informat1n Modeling，簡稱BIM)技術(shù)是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進行建筑模型的建立。B頂涵蓋了幾何學(xué)、空間關(guān)系、地理信息系統(tǒng)(Geographic Informat1n System，簡稱GIS)、各種建筑組件的性質(zhì)及數(shù)量。B頂可以用來展示整個建筑生命周期，包括了興建過程及營運過程，提取建筑內(nèi)材料的信息十分方便。建筑內(nèi)各個部分、各個系統(tǒng)都可以呈現(xiàn)出來。
[0003]近年來，我國交通事業(yè)飛速發(fā)展，公路更是進入跨越式發(fā)展階段。隨著公路和鐵路建設(shè)的不斷加快，對其設(shè)計、建設(shè)、及運營管理提出了更高的要求。公路三維可視化技術(shù)把公路平、縱、橫等設(shè)計信息，以及地形地貌、沿線景觀等信息結(jié)合在一起，以三維可視化的方式形象直觀的表達出來，從而使觀察者快速準確的獲取所需要的信息，提高生產(chǎn)效率。
[0004]傳統(tǒng)的三維建模過程中存在以下兩個問題:由于三維建模時的非自動化導(dǎo)致模型的更新困難，因此一旦模型需要更改只能重新建模，效率較低；并且難以逼真地呈現(xiàn)公路建成后的效果和線路行經(jīng)區(qū)域的地形、地貌環(huán)境。
[0005]目前，B頂技術(shù)在公路建模中的應(yīng)用還很少，因此如何利用B頂技術(shù)解決公路建模時存在的上述問題，是本發(fā)明需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例提供一種基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模方法和系統(tǒng)，用以實現(xiàn)自動化建模，提高建模效率，以及提供逼真的三維立體顯示效果，以呈現(xiàn)真實的公路建成后的效果和線路行經(jīng)區(qū)域的地形、地貌環(huán)境。
[0007]本發(fā)明實施例一方面提供一種基于BIM的公路參數(shù)化自動建模方法，包括:
[0008]利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型；
[0009]將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)；
[0010]根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元豐旲型；
[0011]按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型；
[0012]通過預(yù)設(shè)算法將所述公路三維模型與所述地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型；
[0013]通過每個部件的標識，將所述公路真三維模型中的每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)；
[0014]將所述公路真三維模型通過三維GIS平臺進行顯示。
[0015]本發(fā)明實施例另一方面還提供一種基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模系統(tǒng)，包括:
[0016]地形建模模塊，用于利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型；
[0017]參數(shù)提取模塊，用于將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)；
[0018]自動建模模塊，用于根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型；
[0019]所述自動建模模塊，還用于按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型；
[0020]融合模塊，用于通過預(yù)設(shè)算法將所述公路三維模型與所述地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型；
[0021]關(guān)聯(lián)模塊，用于通過每個部件的標識，將所述公路真三維模型中的每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)；
[0022]三維可視化模塊，用于將所述公路真三維模型通過三維GIS平臺進行顯示。
[0023]本發(fā)明實施例提供的基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模方法和系統(tǒng)，將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，并獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)，而后根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)為各個部件建立對應(yīng)的單元模型，再將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，即可得到公路三維模型，最后將公路三維模型與地形場景模型進行融合即可得到公路真三維模型，將公路真三維模型中的單元模型與屬性信息相關(guān)聯(lián)并進行展示，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化建模，提高建模效率，以及能夠提供逼真的三維立體顯示效果，以呈現(xiàn)真實的公路建成后的效果和線路行經(jīng)區(qū)域的地形、地貌環(huán)境，還能實現(xiàn)公路結(jié)構(gòu)與屬性信息之間的互操作，可視化實現(xiàn)雙向查詢和索引。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模方法的流程圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種基于BIM的公路參數(shù)化自動建模方法的流程圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實施例提供的一種基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實施例提供的一種基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]本發(fā)明實施例一方面提供一種基于WM的公路參數(shù)化自動建模方法，如圖1所示，本發(fā)明實施例的方法包括以下步驟:
[0031]步驟101:利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型。
[0032]步驟102:將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)。其中，應(yīng)理解，部件可以為公路的構(gòu)筑物，也可是構(gòu)筑物的一部分，構(gòu)筑物可以包括路面、路基、橋梁、互通立交、涵洞、防護工程和公路附屬設(shè)施等。
[0033]步驟103:根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型。
[0034]步驟104:按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型。
[0035]步驟105:通過預(yù)設(shè)算法將公路三維模型與地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型。
[0036]步驟106:通過每個部件的標識，將公路真三維模型中的每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)。
[0037]步驟107:將公路真三維模型通過三維GIS平臺進行顯示。
[0038]其中，步驟101與步驟102?步驟104沒有固定的執(zhí)行順序，在步驟105之前執(zhí)行步驟101即可。
[0039]本發(fā)明實施例提供的基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模方法，將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，并獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)，而后根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)為各個部件建立對應(yīng)的單元模型，再將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，即可得到公路三維模型，最后將公路三維模型與地形場景模型進行融合即可得到公路真三維模型，將公路真三維模型中的單元模型與屬性信息相關(guān)聯(lián)并進行展示，可見，本方法以公路的各個部件(構(gòu)筑物或構(gòu)筑物的一部分)為工程實體單元，實現(xiàn)基于B頂?shù)墓啡S參數(shù)化自動建模，其生成過程簡單、工作量較小、生成快速，精確程度高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)自動化建模，提高建模效率，以及能夠提供逼真的三維立體顯示效果，以呈現(xiàn)真實的公路建成后的效果和線路行經(jīng)區(qū)域的地形、地貌環(huán)境，還能實現(xiàn)公路結(jié)構(gòu)與屬性信息之間的互操作，可視化實現(xiàn)雙向查詢和索引，所以在公路全生命周期的各個階段應(yīng)用價值都非常大，模型也更加精確。因此，綜上所述，本發(fā)明實施例提供的方法不僅可提高建模效率，縮短建模時間，尤其對公路的建設(shè)、養(yǎng)護、運營、安全評價等奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，具有不可替代的重要意義。
[0040]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更清楚地理解本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，下面通過具體的實施例，對本發(fā)明的實施例提供的基于BIM的公路參數(shù)化自動建模方法進行詳細說明，如圖2所示，該方法包括:
[0041]步驟201:利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型。
[0042]其中，數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(Digital Elevat1n Model，簡稱DEM)，是一個按一定結(jié)構(gòu)組織在一起的數(shù)據(jù)組，代表地形特征的空間分布；進一步地，空間分布為由平面坐標系統(tǒng)(X，Y)與各個平面坐標系統(tǒng)中的地面點的高程(Z)所形成空間三維數(shù)據(jù)，也就是說，DEM是地形起伏的數(shù)字表達，由對地形表面取樣所得到的一組三維數(shù)據(jù)(x，y，z)的坐標數(shù)據(jù)以及對地形表面提供連續(xù)描述的算法組成。影像數(shù)據(jù)可以為多分辨率遙感衛(wèi)星影像及其他各類影像。
[0043]示例性的，影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)可以具有多層級，多層級的影像數(shù)據(jù)在影像分辨率上不同；最高層級的影像數(shù)據(jù)，可清晰的辨別公路周邊的環(huán)境信息。通過將影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)疊加可以建立整體的地形場景模型，實現(xiàn)可視化的基本效果。同時可利用DEM數(shù)據(jù)糾正多層級的影像數(shù)據(jù)。示例性的，利用多層級影像數(shù)據(jù)構(gòu)建多級金字塔，并按照點對點的紋理映射與多層級的DEM數(shù)據(jù)進行匹配，建立整體的場景模型，真實展示地形地貌和環(huán)境。
[0044]可選的，也可采用數(shù)字正射影像圖(Digital Orthophoto Map，簡稱DOM)數(shù)據(jù)建立地形場景模型，DOM是對掃描處理后的數(shù)字化的航空像片或者高分辨率衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)制作形成本發(fā)明實施例中所述的影像數(shù)據(jù)，對逐像元進行幾何糾正和鑲嵌后，具有精度高、信息豐富、直觀真實的特點，同時是具有地圖幾何精度和影像特征的圖像。
[0045]可選的，也可采用數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)或數(shù)字線劃地圖數(shù)據(jù)等建立地形場景模型。
[0046]步驟202:將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)。
[0047]示例性的，首先，可將公路建設(shè)過程中的設(shè)計、施工圖紙、交竣工資料、現(xiàn)場實際公路調(diào)查或者導(dǎo)航數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，將公路結(jié)構(gòu)按工程分解結(jié)構(gòu)(Work BreakdownStructure，簡稱WBS)分成多個部件，其中每個部件可以是路面、路基、橋梁、互通立交、涵洞、防護工程和公路附屬設(shè)施中的一種構(gòu)筑物，也可以是前述任一種構(gòu)筑物的一部分。其中，公路附屬設(shè)施主要包括和公路相關(guān)的排水設(shè)施、安全設(shè)施、防護設(shè)施、監(jiān)控設(shè)施、通訊設(shè)施、收費設(shè)施、綠化設(shè)施、服務(wù)設(shè)施、管理設(shè)施、照明設(shè)施、消防設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施、渡口碼頭、交叉道口、苗圃菜地、界粧、測粧、里程碑、界碑等。
[0048]其次，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)，設(shè)計數(shù)據(jù)包括各點的三維坐標及點與點的連接關(guān)系O
[0049]可選的，可以先將數(shù)據(jù)源直接存儲至數(shù)據(jù)庫中，再將數(shù)據(jù)源按工程分解結(jié)構(gòu)分成多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)。
[0050]可選的，也可以在獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)后，將設(shè)計數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。
[0051]可選的，設(shè)計數(shù)據(jù)可通過公路逐粧坐標對照表獲取。具體的，先確定公路各粧號點的準確三維坐標，再將依照該三維坐標確定的其他設(shè)計數(shù)據(jù)的三維坐標按統(tǒng)一標準格式，錄入到數(shù)據(jù)庫中。
[0052]可選的，設(shè)計數(shù)據(jù)還可通過接口接收其他建模軟件制成的不同格式的模型設(shè)計數(shù)據(jù)。該接口分為兩類:一類是用于接收傳統(tǒng)公路設(shè)計軟件(如瑋地、CARD/1等設(shè)計軟件)生成的公路設(shè)計參數(shù)，通過這類接口可以自動提取和分解公路建模參數(shù)，獲得設(shè)計數(shù)據(jù)并存儲在數(shù)據(jù)庫中；另一類是用于兼容不同3D模型格式，由于模型是由其他非傳統(tǒng)建模軟件制成，因此會包含不同的模型格式:如DWG格式矢量數(shù)據(jù)、TIF格式影像數(shù)據(jù)、Shp格式矢量數(shù)據(jù)、興趣點POI數(shù)據(jù)、3DS模型數(shù)據(jù)等，通過此類接口可導(dǎo)入不同格式的公路構(gòu)筑物設(shè)計數(shù)據(jù)。
[0053]其中，DWG格式數(shù)據(jù)是AUTOCAD導(dǎo)出的地形圖矢量數(shù)據(jù)；TIF格式是遙感影像的數(shù)據(jù)格式的一種；Shp格式數(shù)據(jù)是ARCGIS導(dǎo)出的地質(zhì)圖矢量數(shù)據(jù)；興趣點POI是用戶感興趣的點，興趣點POI數(shù)據(jù)包含該點所有相關(guān)的信息；3DS模型數(shù)據(jù)是三維的模型數(shù)據(jù)，文件后綴可以為.X，.xpl，.skp，.3ds 等。
[0054]可選的，還可獲得每個部件的標識信息和其他屬性信息，并將每個部件的標識信息和屬性信息一一對應(yīng)的存儲在數(shù)據(jù)庫中，且標識信息與設(shè)計數(shù)據(jù)亦具有對應(yīng)關(guān)系。其中，標識信息可以為粧號或ID號。其中，粧號是本領(lǐng)域技術(shù)人員在工程中表示特定區(qū)域的位置
[0055]步驟203:根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型。
[0056]可選的，在進行單元式建模時，對每個部件進行建模結(jié)構(gòu)單元劃分，以每個部件為一個工程實體單元，按各個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)建立BIM模型，得到每個部件對應(yīng)的單元模型。
[0057]示例性的，當需要建模的部件為路面時，首先，由各點的三維坐標及點與點的連接關(guān)系，可確定路面的平面、縱斷面、橫斷面等數(shù)據(jù)，由平面數(shù)據(jù)和縱斷面數(shù)據(jù)，得到路面中心線上任意點的三維坐標。然后，由橫斷面數(shù)據(jù)，得到橫斷面上各特征點相對于路中心點的平距和高差，在計算出路中心點的坐標和高程后，可得到該些特征點的坐標和高程；這些特征點包括:橫斷面上的路中心點、分隔帶綠化帶邊緣點、車行道的內(nèi)外側(cè)端點、人行道內(nèi)外側(cè)端點、邊坡線上的變化點、坡腳點、邊坡兩側(cè)的地面高程變化點等。然后，根據(jù)相鄰兩個橫斷面上各個特征點構(gòu)建多邊形曲面，形成路面各個路段的三維模型。最后，將各個路段的三維模型連接起來，并對不同的多邊形面根據(jù)屬性信息映射不同的紋理，形成整體的路面的單元模型。
[0058]對于其他類型的部件的建模方法，與上述路面的建模方法相似，不再一一列舉。
[0059]可選的，在得到每個部件對應(yīng)的單元模型之后，還可將類型為公路附屬設(shè)施的每個部件對應(yīng)的單元模型存儲在模型庫中。方便模型的重復(fù)使用，實現(xiàn)了資源共享，減少了數(shù)據(jù)冗余。當模型庫中，已有對應(yīng)類型的公路附屬設(shè)施的單元模型時，可不再進行該類型的公路附屬設(shè)施的建模，直接調(diào)用即可，既減少了模型庫中的數(shù)據(jù)冗余，又縮短了建模時間。
[0060]其中，模型庫中包括紋理庫、綠化庫、附屬設(shè)施庫、交安工程庫、橋涵隧庫等。
[0061]可選的，還可以通過交通工程設(shè)計圖紙，或者現(xiàn)場實際公路調(diào)查，獲取公路上所使用的公路附屬設(shè)施的種類、數(shù)量、位置等其他數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建單個附屬設(shè)施模型；或利用3DMAX或其他建模工具，構(gòu)建單個附屬設(shè)施模型。然后，將這些模型保存在模型庫中。
[0062]可選的，還可對模型庫中的模型進行增加、刪除、修改、更新等編輯操作。并能夠以獨立模型或沿公路走向布置批量模型的方式自動或半自動添加到公路三維模型中。
[0063]步驟204:按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型。
[0064]具體的，公路建設(shè)規(guī)范可依據(jù)公路等級的不同，依照不同的標準進行組裝。示例性的，可依據(jù)各部件間的空間位置關(guān)系、施工時間順序進行邏輯聯(lián)結(jié)、組合生成完整的公路三維模型。
[0065]每個部件對應(yīng)的單元模型可以為步驟203中得到的單元模型，也可以為來自模型庫中的單元模型。
[0066]步驟205:對公路三維模型進行優(yōu)化，該優(yōu)化包括:模型面數(shù)優(yōu)化、模型個數(shù)優(yōu)化和紋理優(yōu)化中的至少一種。
[0067]由于三維模型面的數(shù)量決定著模型的表現(xiàn)效果。因此，三維建模所需面的數(shù)量越多，建模的表現(xiàn)效果越細膩、越貼近真實，而為了達到以最少的模型數(shù)據(jù)體現(xiàn)最佳的表現(xiàn)效果的目的，有必要從模型正確性、美觀性及占用空間等多方面來對模型數(shù)據(jù)進行優(yōu)化。
[0068]示例性的，為減少模型存儲所占用的空間，主要從以下三方面來優(yōu)化:模型面數(shù)優(yōu)化、模型個數(shù)優(yōu)化和紋理優(yōu)化。
[0069]其中，模型面數(shù)優(yōu)化包括以下至少一種:刪除或減少公路三維模型中不可見的面，刪除或減少部件之間相交的面。
[0070]示例性的，對于模型面數(shù)優(yōu)化中的刪除或減少模型構(gòu)成內(nèi)不可見的面，可采用光線追蹤算法，從多個角度向模型的所有面投射光線，光線與面相交時被反射。利用此算法將投射光線與所有面進行求交運算，當光線始終與面無法相交被反射的情況下，此面即為不可見面，可將其刪除。
[0071]示例性的，對于模型面數(shù)優(yōu)化中的刪除或減少部件之間相交的面，可通過兩相交面的合并操作來快速實現(xiàn)。當兩個面的邊線存在相交情況時，則取兩個面的所有頂點以及邊線交點，并排除所有落在兩個面內(nèi)部的點，從而將兩個面合并為一個面，達到模型面數(shù)優(yōu)化的目的。
[0072]模型個數(shù)優(yōu)化包括:將材質(zhì)相同的單元模型進行批量合并。
[0073]紋理優(yōu)化包括以下至少一種:將所有紋理貼圖設(shè)置為統(tǒng)一規(guī)格，對需要重復(fù)應(yīng)用的紋理貼圖從同一文件路徑下調(diào)用同一紋理貼圖文件。
[0074]示例性的，對于紋理優(yōu)化，紋理貼圖的優(yōu)化包括貼圖的大小和數(shù)量的優(yōu)化。在不破壞貼圖的質(zhì)感與清晰度的前提下，可將貼圖的大小統(tǒng)一在256KB以內(nèi)；當需要對特定紋理重復(fù)應(yīng)用的時候，直接調(diào)用同一文件路徑下的紋理，以減少紋理的數(shù)量，從而達到優(yōu)化模型的目的。
[0075]步驟206:通過預(yù)設(shè)算法將公路三維模型與地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型。
[0076]由于公路和地形是不可分離的整體，因此，需要將公路模型與地形模型進行融合，以增強公路場景顯示的真實感。示例性的，可以通過計算公路模型與地形模型的交點，由該些交點組成閉合曲線，以圈定受影響的地形模型范圍，對受影響的局部地形模型紋理進行消隱和裁剪處理，從而實現(xiàn)公路實體三維模型與地形場景模型的無縫融合，形成融合后的公路真三維模型。
[0077]步驟207:通過每個部件的標識，將公路真三維模型中的每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)。
[0078]通過每個部件的標識，將每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)，可以實現(xiàn)公路真三維模型與其屬性信息的雙向索引，及可視化實現(xiàn)雙向查詢和索引。
[0079]可選的，每個部件的屬性信息可以為存儲在數(shù)據(jù)庫中的屬性信息，也可為存儲在其他信息庫中的屬性信息。
[0080]步驟208:將公路真三維模型通過三維GIS平臺進行顯示。
[0081]可選的，步驟201也可調(diào)整至步驟206之前的任意一步之前，或與任意一步同時執(zhí)行。
[0082]本發(fā)明實施例提供的基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模方法，將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，并獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)，而后根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)為各個部件建立對應(yīng)的單元模型，再將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，即可得到公路三維模型，最后將公路三維模型與地形場景模型進行融合即可得到公路真三維模型，將公路真三維模型中的單元模型與屬性信息相關(guān)聯(lián)并進行展示，可見，本方法以公路的各個部件為工程實體單元，實現(xiàn)基于WM的公路三維參數(shù)化自動建模，其生成過程簡單、工作量較小、生成快速，精確程度高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)自動化建模，提高建模效率，以及能夠提供逼真的三維立體顯示效果，以呈現(xiàn)真實的公路建成后的效果和線路行經(jīng)區(qū)域的地形、地貌環(huán)境，還能實現(xiàn)公路結(jié)構(gòu)與屬性信息之間的互操作，可視化實現(xiàn)雙向查詢和索引，所以在公路全生命周期的各個階段應(yīng)用價值都非常大，模型也更加精確。因此，綜上所述，本發(fā)明實施例提供的方法不僅可提高建模效率，縮短建模時間，尤其對公路的建設(shè)、養(yǎng)護、運營、安全評價等奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，具有不可替代的重要意義。
[0083]本發(fā)明實施例另一方面還提供一種基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模系統(tǒng)。圖3為本發(fā)明實施例所提供的一種基于BIM的公路參數(shù)化自動建模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖3所示，該自動建模系統(tǒng)系統(tǒng)包括:地形建模模塊31，參數(shù)提取模塊32，自動建模模塊33，融合模塊34，關(guān)聯(lián)模塊35，三維可視化模塊36。
[0084]地形建模模塊31，用于利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型。
[0085]參數(shù)提取模塊32，用于將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)。
[0086]自動建模模塊33，根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型。其中，該自動建模模塊34，還用于按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型。
[0087]融合模塊34，用于通過預(yù)設(shè)算法將公路三維模型與地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型。
[0088]關(guān)聯(lián)模塊35，用于通過每個部件的標識，將公路真三維模型中的每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)；
[0089]三維可視化模塊36，用于將公路真三維模型通過三維地理信息系統(tǒng)平臺進行顯不O
[0090]可選的，如圖4所示，該自動建模系統(tǒng)還包括:模型優(yōu)化模塊37。該模型優(yōu)化模塊37用于在通過預(yù)設(shè)算法將公路三維模型與地形場景模型進行融合之前，對公路三維模型進行優(yōu)化，優(yōu)化包括:模型面數(shù)優(yōu)化、模型個數(shù)優(yōu)化和紋理優(yōu)化中的至少一種。
[0091]其中，模型面數(shù)優(yōu)化包括以下至少一種:刪除或減少公路三維模型中不可見的面，刪除或減少部件之間相交的面；模型個數(shù)優(yōu)化包括:將材質(zhì)相同的單元模型進行批量合并；紋理優(yōu)化包括以下至少一種:將所有紋理貼圖設(shè)置為統(tǒng)一規(guī)格，對需要重復(fù)應(yīng)用的紋理貼圖從同一文件路徑下調(diào)用同一紋理貼圖文件。
[0092]可選的，自動建模系統(tǒng)還包括模型庫，自動建模模塊33還具體用于:
[0093]在根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型之后，將類型為公路附屬設(shè)施的每個部件對應(yīng)的單元模型存儲在模型庫中。
[0094]可選的，自動建模系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫，參數(shù)提取模塊具體用于將所述每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。可選的，參數(shù)提取模塊，也可先將所有數(shù)據(jù)源存儲在數(shù)據(jù)庫中，再獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)。
[0095]本發(fā)明實施例提供的基于B頂?shù)墓穮?shù)化自動建模系統(tǒng)，將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，并獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)，而后根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)為各個部件建立對應(yīng)的單元模型，再將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，即可得到公路三維模型，最后將公路三維模型與地形場景模型進行融合即可得到公路真三維模型，將公路真三維模型中的單元模型與屬性信息相關(guān)聯(lián)并進行展示，可見，本方法以公路的各個部件為工程實體單元，實現(xiàn)基于WM的公路三維參數(shù)化自動建模，其生成過程簡單、工作量較小、生成快速，精確程度高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)自動化建模，提高建模效率，以及能夠提供逼真的三維立體顯示效果，以呈現(xiàn)真實的公路建成后的效果和線路行經(jīng)區(qū)域的地形、地貌環(huán)境，還能實現(xiàn)公路結(jié)構(gòu)與屬性信息之間的互操作，可視化實現(xiàn)雙向查詢和索引，所以在公路全生命周期的各個階段應(yīng)用價值都非常大，模型也更加精確。因此，綜上所述，本發(fā)明實施例提供的方法不僅可提高建模效率，縮短建模時間，尤其對公路的建設(shè)、養(yǎng)護、運營、安全評價等奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，具有不可替代的重要意義。
[0096]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0097]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于建筑信息模型BIM的公路參數(shù)化自動建模方法，其特征在于，包括: 利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型； 將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)； 根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型； 按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型；通過預(yù)設(shè)算法將所述公路三維模型與所述地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型； 通過每個部件的標識，將所述公路真三維模型中的每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)； 將所述公路真三維模型通過三維地理信息系統(tǒng)平臺進行顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通過預(yù)設(shè)算法將所述公路三維模型與所述地形場景模型進行融合之前，所述方法還包括: 對所述公路三維模型進行優(yōu)化，所述優(yōu)化包括:模型面數(shù)優(yōu)化、模型個數(shù)優(yōu)化和紋理優(yōu)化中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 所述模型面數(shù)優(yōu)化包括以下至少一種:刪除或減少所述公路三維模型中不可見的面，刪除或減少部件之間相交的面； 所述模型個數(shù)優(yōu)化包括:將材質(zhì)相同的單元模型進行批量合并； 所述紋理優(yōu)化包括以下至少一種:將所有紋理貼圖設(shè)置為統(tǒng)一規(guī)格，對需要重復(fù)應(yīng)用的紋理貼圖從同一文件路徑下調(diào)用同一紋理貼圖文件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個部件的類型包括路面、路基、橋梁、互通立交、涵洞、防護工程和公路附屬設(shè)施，在所述根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型之后，還包括: 將類型為公路附屬設(shè)施的每個部件對應(yīng)的單元模型存儲在模型庫中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括，將所述設(shè)計數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。6.一種基于建筑信息模型BIM的公路參數(shù)化自動建模系統(tǒng)，其特征在于，包括: 地形建模模塊，用于利用影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)建立地形場景模型； 參數(shù)提取模塊，用于將公路結(jié)構(gòu)分解為多個部件，獲取每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)； 自動建模模塊，用于根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型； 所述自動建模模塊，還用于按照預(yù)設(shè)的公路建設(shè)規(guī)范將每個部件對應(yīng)的單元模型進行組裝，得到公路三維模型； 融合模塊，用于通過預(yù)設(shè)算法將所述公路三維模型與所述地形場景模型進行融合，得到融合后的公路真三維模型； 關(guān)聯(lián)模塊，用于通過每個部件的標識，將所述公路真三維模型中的每個部件的屬性信息與該部件對應(yīng)的單元模型進行關(guān)聯(lián)； 三維可視化模塊，用于將所述公路真三維模型通過三維地理信息系統(tǒng)平臺進行顯示。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動建模系統(tǒng)，其特征在于，所述自動建模系統(tǒng)還包括: 模型優(yōu)化模塊，用于在所述通過預(yù)設(shè)算法將所述公路三維模型與所述地形場景模型進行融合之前，對所述公路三維模型進行優(yōu)化，所述優(yōu)化包括:模型面數(shù)優(yōu)化、模型個數(shù)優(yōu)化和紋理優(yōu)化中的至少一種。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動建模系統(tǒng)，其特征在于， 所述模型面數(shù)優(yōu)化包括以下至少一種:刪除或減少所述公路三維模型中不可見的面，刪除或減少部件之間相交的面； 所述模型個數(shù)優(yōu)化包括:將材質(zhì)相同的單元模型進行批量合并； 所述紋理優(yōu)化包括以下至少一種:將所有紋理貼圖設(shè)置為統(tǒng)一規(guī)格，對需要重復(fù)應(yīng)用的紋理貼圖從同一文件路徑下調(diào)用同一紋理貼圖文件。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動建模系統(tǒng)，其特征在于，所述多個部件的類型包括路面、路基、橋梁、互通立交、涵洞、防護工程和公路附屬設(shè)施，所述自動建模系統(tǒng)還包括模型庫，所述自動建模模塊還具體用于: 在所述根據(jù)每個部件的設(shè)計數(shù)據(jù)對每個部件進行單元式建模，得到每個部件對應(yīng)的單元模型之后，將類型為公路附屬設(shè)施的每個部件對應(yīng)的單元模型存儲在所述模型庫中。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動建模系統(tǒng)，其特征在于，所述自動建模系統(tǒng)還包括: 存儲模塊，用于將所述設(shè)計數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。
【文檔編號】G06T19/00GK105989198SQ201510047670
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】于洪武, 郭力, 袁卓亞, 陳志超, 龔曉暉, 秦濤
【申請人】中交宇科（北京）空間信息技術(shù)有限公司, 中國交通建設(shè)股份有限公司西北分公司