一种建筑物的工程建模方法

专利名称：一种建筑物的工程建模方法
技术领域：
本发明涉及计算机硬件及应用软件，具体属于建立和编辑建筑物的数字模型的相关领域。
背景技术：
现有的在计算机上建立建筑物工程模型的方法，大都采用计算机辅助设计系统(CAD)，以画图方式交互建立建筑物的数字模型。它以直接操作显示器屏幕上的图形对象为主要操作过程，并在需要时以输入文本或者文字为辅助操作，如输入构件名称。采用这种方法的典型软件产品如著名的AutoCAD。这种方法以其直观、灵活为特点在计算机辅助设计领域广为应用。但它存在的缺点是(1)在直接操作图形的过程中需要频繁地控制图形光标在显示器屏幕的二维空间内精确地寻找、确定建筑构件定位点的位置，诸如此类的图形操作需要操作者有较高的鼠标控制技能，并容易使操作者疲劳。(2)由于显示器屏幕尺寸一般比设计蓝图小很多，以及显示器屏幕分辨率有限等因素，在控制光标确定构件定位点等有效操作过程中，不得不频繁更改显示器屏幕上的图形显示区域，以适应操作要求。并且，经常必须进行的在使用鼠标和使用键盘之间的切换，降低了操作效率。(3)由于各种形状的图形都有不同的参数和不同的参数输入方式，使得整个操作过程比较复杂，需要操作者具有足够的图形操作知识，实际应用中，这种方法在工程设计领域之外也显示出有较大的阻力。
工程设计领域以外的技术人员一般具备看图和识图的能力，但不具备CAD系统的应用能力，同时，由于建模的过程是把建筑工程设计蓝图上的内容抄录到计算机中，这和使用CAD方式的建模方法进行工程设计的过程差别比较大，因此工程设计领域以外的技术人员使用画图方式的CAD建模系统显得不太适应。另一方面，建筑工程设计蓝图对于每个建筑构件完整信息的表达，一般分散在多张图纸上，每张图纸的幅面以A2、A2+、A1、A1+居多，使用现有建模方法和系统时，必须比较频繁的更换手中的蓝图，也大幅度降低了建模效率。
因此，无疑需要一种更为简单的工程建模方法，以满足工程设计以外的诸多相关领域的信息化应用。

发明内容
1、在现有工程建模系统已经公开的技术手段和技术效果的基础上，本法发明着重要解决如下的问题。
(1)基于公知的计算机软硬件系统，让操作者用最直接的输入方法把工程蓝图上的设计信息输入计算机；(2)由于每个建筑构件的完整信息分散在不同的设计蓝图页面上，在单台计算机上进行工程建模操作时，允许操作者把一张图纸上的所有准确信息录入计算机，其间不必要翻阅其它的工程设计蓝图；(3)针对一套完整的工程设计蓝图由若干页面构成的事实，允许若干人在若干台通过各种类型的网络相互连通的客户机上，分别抄录不同的工程设计蓝图。
(4)针对工程设计蓝图的尺寸一般比较大的事实，允许使用手持型电脑(HPC)从设计蓝图上抄录工程设计信息。
2、本发明所涉及到的技术术语(1)建筑构件平面定位字符串是本发明所使用的建筑构件平面定位数据，它由建筑构件所在的轴线名称、相对距离、构件个数以及关联字符组成，更详细的解释见“本发明提供的建筑构件平面定位规则”。
(2)建筑构件描述数据描述建筑构件的几何、物理特征的数据。建筑构件包括墙体、梁、柱、基础等不同的种类，建筑构件描述数据对不同的构件有不同的描述方式，其中任何种类的构件，都包括以下内容平面定位数据，高度或厚度，材料及材料指标，大部分构件包括断面形状和尺寸数据，本发明使用的建筑构件描述数据因为包含建筑构件平面定位字符串而区别于其它。
(3)建筑构件图形对象建筑构件的计算机可读数据形式，主要由几何形状、尺寸、位置以及内嵌于几何数据中的物理等其它方面的数据构成。这种数据的特征是可以直接由计算机驱动图形显示系统以形象的图形方式显示在显示器上，也可以由打印输出设备打印输出图形。本文中建筑构件图形对象有时简称为图形对象或构件图形对象。
(4)建模、交互、交互建模三个概念都是过程。在本发明中，建模和交互建模特指建筑物建模和建筑物交互建模，建模是在计算机上形成建筑物数字模型的过程；交互在计算机应用领域一般指操作者和计算机进行数据交换的过程和概念，操作者通过输入设备输入数据，计算机通过显示器或打印设备输出数据供操作者查看；交互建模是操作者在计算机上交互输入建筑物相关数据继而形成建筑物数字模型的过程。
(5)工程建模建立建筑物的相对完整的、准确地模型，所建立的模型可用于工程施工、工程管理等与工程过程相关的领域。工程建模是为了与建立一座建筑物的相对不完整的、不准确的模型的建模相区分的概念。
(6)建筑构件图形对象驱动数据是构造建筑构件图形对象的控制性数据，包括几何控制数据和物理描述数据，几何控制数据包括几何形状描述、控制点坐标等数据，物理控制数据包括材料种类、材料等级等。例如，建筑构件的几何形状大多是立方体，对于立方体形状的建筑构件，建筑构件图形对象驱动数据包括立方体中心点的空间坐标、长度、宽度、高度、一个楞的方位角、以及材料名称等，不同的建模系统采用的具体数据组织形式可能不相同，但所需要的驱动数据内容基本相同。
(7)建筑物数字模型由计算机可读数据构成的建筑物模型，此模型可以在计算机显示器、打印设备等相关输出设备上输出建筑屋整体以及各构成要素一建筑构件的图形、图像，根据图形表达的空间维数又可分为二维数字模型和三维数字模型，本发明所提交的文档中，建筑物数字模型指三维数字模型，可以看出，建筑物数字模型就是由建筑构件图形对象组合而成的，因此，多数上下文中，建筑物数字模型和建筑构件图形对象表示相同的内容。建筑物数字模型也叫做建筑物的可视化模型。
(8)建筑构件描述数据文件建筑构件描述数据在计算机可读介质上的存储对象。
(9)建筑构件图形对象文件由建筑构件图形对象组成的在计算机可读介质上的存储对象，建筑构件图形对象文件也可以称作建筑物数字模型文件。
(10)绘图方式是工程建模领域的习惯术语。它是指操作者在交互建模过程中，通过控制显示器屏幕上的图形光标，确定几何体的控制点在显示器屏幕上的对应点位置，从而产生几何体的交互建模方式，是一种由操作者直接输入几何体控制点坐标的交互建模方式。
3、根据本发明的一个方面，提供一种建筑物的工程建模系统。该系统包括(1)由公知的计算机和程序代码装置构成的建筑构件描述数据编辑器，该所述编辑器以电子表格形式提供交互编辑界面，用于产生或者编辑建筑构件描述数据。在实际应用系统中，该所述数据编辑器可以和下述蓝图数据采集器共同工作，也可以独立工作，该所述编辑器可选。
(2)由公知的计算机和程序代码装置构成的建筑构件描述数据解释器，该所述解释器用于将建筑构件平面定位字符串解释成对应构件的平面形状描述数据和定位点数据，这些平面形状描述数据和定位点数据与建筑构件描述数据中的其它字段，一起构成建筑构件图形对象驱动数据。
(3)由与公知的计算机建立了通讯关系的手持型电脑(HPC)和运行于手持型电脑的程序代码装置构成的蓝图数据采集器，该所述采集器用于收集工程设计蓝图上的建筑构件数据，即输入或者编辑建筑构件描述数据，该所述采集器与建筑构件描述数据编辑器的不同之处是操作者的操作对象是手持式电脑所具有的输入设备，而不再是公知计算机上的输入设备。在实际应用系统中，该所述采集器可以和所述建筑构件描述数据编辑器共同工作，也可以独立工作，该所述采集器可选。
(4)由公知的计算机和程序代码装置构成的建筑物数字模型生成器，用于生成或更新建筑构件图形对象。
该系统的构成如图1所示。该系统的软件原型的计算机屏幕显示画面如图2所示，该系统的软件原型的蓝图采集器的屏幕显示画面如图3所示。
4、根据本发明的另一个方面，提供一种建筑物的工程模型建立方法，该方法用于把工程设计蓝图描绘的建筑物相关内容输入计算机，建立建筑物的数字模型，它包括以下两项内容(1)交互建模步骤使用建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器建立一条建筑构件描述数据记录，使用建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器编辑该所述记录的建筑构件平面定位字符串字段或其它字段，必要并且建筑构件平面定位字符串字段值有效时，由建筑构件平面定位字符串解释器把该所述记录的建筑构件平面定位字符串字段解释成该所述记录相关构件的平面形状描述数据和定位点数据，由建筑物数字模型生成器生成该所述记录相关构件的图形对象。
(2)自动建模步骤读入建筑构件描述数据文件，如果存在建筑构件图形对象文件，读入建筑构件图形对象文件，针对每一条建筑构件描述数据记录，比较该所述记录与该所述记录所对应的建筑构件图形对象的一致性，当得到不一致的比较结果时，由建筑构件平面定位字符串解释器把该所述记录的建筑构件平面定位字符串字段解释成该所述记录相关构件的平面形状描述数据和定位点数据，由建筑物数字模型生成器重新生成或更新该所述记录相关构件的图形对象。
该所述方法的更详细过程如图4、图5所示。
5、根据本发明的另一个方面，提供具有计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质在其中记录有使用本发明方法和系统建立建筑物的工程建模的计算机程序。计算机程序产品包括可选的用于建立和编辑建筑构件描述数据的计算机程序代码装置；以及将建筑构件平面定位字符串解释成对应建筑构件的几何形状描述数据和定位点数据的计算机程序代码装置；以及用于生成建筑构件图形对象的计算机程序代码装置；以及可选的手持式电脑程序代码装置，用于建立和编辑建筑构件描述数据。
6、根据本发明的另一个方面，提供建筑构件平面定位规则。
制定建筑构件平面定位规则所遵循的制订原则如下(1)一个字符串中的内容能在同一张蓝图上清楚地找到，并符合应用领域的技术规定和表达习惯；(2)一个字符串至少能清楚表达一个完整构件的平面位置，并容易使用扩充规则在一个字符串内表达符合某种平面布置规则的多个同类构件；(3)联字符不能包含施工蓝图上的相关字符，并考虑键盘输入、笔输入的方便性。
建筑构件平面定位规则的构成要素由建筑构件所关联的轴线名称、与轴线或其它构件的相对距离、构件个数以及联字符组成。
建筑构件平面定位规则涵盖了建筑工程中可能包含的多种类型的构件，不同类型的构件有不同的具体平面定位规则，规则说明中的“*”为可选的连接字符，在“[ ]”中的内容为可选的。
(1)条形构件，包括梁、墙体、基础梁、圈梁、屋架，其基本规则为所在轴线名称*起始端轴线名称*终止端轴线名称；扩充规则之一基本规则*起止端点相同的构件所在轴线名称或轴线名称组；扩充规则之二所在轴线名称之一*所在轴线名称之二*所在轴线名称之三…*所在轴线名称之一，其中的轴线相交。例如，符合基本规则的字符串“A:1，6”表示在A轴线上、起于1轴线终于6轴线的一段连续条形构件；符合扩充规则之一的字符串“A:1，6[B，C，D]”除了表示A轴线上、起于1轴线终于6轴线的一段连续条形构件外，还表示了起于1轴线终于6轴线的另外三段连续条形构件，分别在B、C、D轴线上；符合扩充规则之二的字符串“A:8:E:1:A”，表示第一个构件位于A轴线，起于1轴线，终于8轴线，第二个构件位于8轴线，起于A轴线，终于E轴线，第三个构件位于E轴线，起于1轴线，终于8轴线，第四个构件位于1轴线，起于A轴线，终于E轴线。
(2)点状构件，包括柱、构造柱、独立基础、桩、桩承台、墙垛，其基本规则为所在轴线之一*与所在轴线之一相交的所在轴线之二[*与所在轴线之一相交的所在轴线之三，…]，扩充规则为基本规则*与所在轴线之一不相交的其它轴线。例如，符合基本规则的字符串“A，1”表示在轴线A和轴线1交点上的一个点状构件，而符合基本规则的字符串“A，1，2，3”则表示了三个点状构件，分别在轴线A与轴线1交点、轴线A与轴线2交点、轴线A与轴线3交点上；符合扩充规则的字符串“A，1，2，3[B，C]”则表示，除了“A，1，2，3”所表达的三个构件以外，还包括位于B轴线、C轴线上，分别与轴线1，2，3相交的6个构件。
(3)面域构件和房间，面域构件包括楼板、阳台、楼地面、顶棚、屋面等，其基本规则为边缘所在轴线1[*偏移距离1]*边缘所在轴线2[*偏移距离2]…*边缘所在轴线1。如，符合基本规则的字符串“A*0.6，2，B，1，A”，表示边界分别在轴线A、轴线2、轴线B、轴线1上的面域构件或房间，其中，在A轴线的边界向外扩展0.6个计量单位，如0.6m。
(4)嵌入墙体的构件，如门窗、过梁等，有多种规则，其中一种规则为墙体所在轴线名称*距墙体起点距离[*相同构件的重复间距*相同个数]，例如，“A:0.85，0.6*3”，表示在A轴线的墙体上的3个嵌入构件，第一个距离墙体起点距离为0.85m，三个构件之间的净距离为0.6m。
其它未列在上面四种类型之中的构件，可以按照建筑构件平面定位规则的三条制定原则扩充。
7、建筑构件描述数据和建筑构件图形对象数据建筑构件描述数据可以直接或者间接地完整描述建筑构件主体的空间位置、几何形状和物理属性，间接描述指借助于其它的建筑构件描述数据来描述，构件平面定位字符串就是借助轴线的描述数据和其它构件的描述数据间接描述平面位置的。为了便于理解、编辑，并结合建筑物所含构件的普遍规律，一个构件的完整描述数据分为三个方面，一方面是所在楼层的相关数据，如楼层号、层高、标高；一方面是以描述平面布置为主要目的的数据；一方面是构件分组数据，因为多数构件具有相同的属性，分组描述便于编辑。与建筑构件图形对象的存储量相比，建筑构件描述数据很小。例如，一段墙体的完整的构件描述数据为如下三行“1 3.60 0.00”，此行为所在楼层数据“A:1，4 ZQ24 0.00 3.60 0.00”，为平面布置数据，分组名称，两个高度和偏心。
“ZQ24 0.24 JZ M10 SJ MU5”，此行为厚度和材料数据以上数据存储量共计67个字节，实际应用中一般以数据库格式使用，但存储量不会比上述文本格式大。
而一个立方体的图形对象数据的体积却大得多，以下所列是著名的三维建模软件ACIS产生的立方体图形对象所包含的数据内容1个体(body)记录，32字节；1个块(lump)记录，32字节；1个壳(shell)记录，40字节；6个面(face)记录，264字节；24个有向边(coedge)记录，1056字节；12个边(edge)记录，864字节；8个顶点记录(vertex)记录，192字节；12个曲线(curve)记录，1344字节；
8个点(point)记录，384字节；合计存储量为5360字节。
以上有关ACIS图形对象的相关内容摘自《基于ACIS的几何造型技术与系统开发》一书，詹海生等著，清华大学出版社出版。
另一个例子是，著名的AutoCAD软件产生的一个立方体的存储量为5276字节。可以看出，建筑构件描述数据的存储量与建筑构件图形对象相比，约为1∶80，接近两个数量级，由于建筑构件描述数据的存储量非常小，把它作为交互编辑、存储、传输的数据对象，比用建筑构件图形对象更加轻便，可以应用于各种传输速度的网络。使用建筑构件描述数据作为数据处理器之间的传输数据，也是实现以手持式电脑终端为硬件的蓝图数据采集器的必要条件。
下面将结合说明书附图，详细介绍本发明的诸多方面。


图1是本发明方法的系统构成图，其中，公知的计算机101与手持型电脑(HPC)102相连，相连的方法可以是计算机101与手持型电脑102所能连接的任何一种通讯形式，例如，以RS232相连或者通用USB接口相连。手持型电脑102作为计算机101的一个终端使用，由于大多数使用windows CE操作系统或者Pocket PC系列操作系统的手持式电脑，都具有电子表格编辑功能和同步传输能力，所以在手持式电脑上的实现蓝图数据采集功能不存在技术障碍。
图2是本发明系统中，软件原型的计算机屏幕显示画面。其中，区域201是交互编辑区域，即系统中建筑构件描述数据编辑器的界面，本软件原型的界面采用种电子表格界面。区域202是建筑物数字模型显示区域的平面图显示窗口，区域203是建筑物数字模型显示区域的三维显示窗口。此图还反映出，操作者在公知的计算机上输入建筑构件描述数据的方法，和一般的电子表格软件的使用方法相同，其中不包含绘图方式的操作。
图3是本发明系统中，软件原型的蓝图数据采集器的屏幕显示画面，由于手持型电脑的显示屏幕比较小，蓝图数据采集器的主要显示内容被设计成构件记录卡的形式，对于字段不多的构件描述数据，可以同时放置两个记录卡，如图中所示的墙体。此图反映出，操作者在手持电脑上输入建筑构件描述数据的方法，和简易的电子表格相同，其中不包含绘图方式的操作。
图4是本发明方法中交互建模的工作程序框图，包括步骤401操作者选择所使用的输入设备。共有两种选择，公知的计算机输入设备，或者与计算机建立了通讯连接的手持式电脑。
步骤402和步骤404在建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器上新建一条建筑构件描述数据记录；步骤403和步骤405在建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器上编辑所述建筑构件记录的建筑构件平面定位字符串字段；步骤406判别是否要生成建筑构件图形对象；步骤407建筑构件描述数据解释器同步解释所述建筑构件记录的平面定位字符串字段，产生构件平面形状描述数据和定位点数据，保存于计算机内存储器；步骤408建筑构件图形生成器由计算机存储器提取该所述记录对应的建筑构件平面形状描述数据和定位点数据，从所述记录的其它字段提取对应建筑构件的其它属性值，构成构件图形对象驱动数据，用该所述构件图形对象驱动数据生成对应建筑构件的图形对象；步骤409在显示器屏幕的图形显示窗口上，显示出所述建筑构件图形对象；步骤411和步骤412在建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器上编辑所述的建筑构件记录的其他字段；步骤413判别是否重新生成或者更新建筑构件图形对象；步骤414建筑构件图形对象生成器更新建筑构件的图形对象，并在显示器上显示建筑构件图形对象；步骤415判断是否停止工作，任务完成或者操作者强行要求停止；由于建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器，所采用的编辑界面都是电子表格(grid)，对于一条记录中各个字段的编辑顺序无要求，可以以任何顺序编辑其中的任何字段，在本发明中，由于允许即时通过显示器显示图形对象以便向操作者反馈所编辑的字段对建筑构件图形对象的影响，而建筑构件平面定位字符串既包含平面位置信息索引，又包含构件形状信息索引，如果一条记录的建筑构件平面定位字符串字段的值为空或者无效，则无法生成与所需要的建筑构件图形对象相同或相似的图形对象，所以，本框图把每一条记录的第一个编辑字段确定为建筑构件的平面定位字符串字段。但是，由于在每一个字段编辑时，系统可以在步骤406和步骤413中自动探测建筑构件平面定位信息的有效性从而决定是否即时生成图形对象，所以操作者仍然能够以任意顺序编辑电子表格中的任何字段，而不会在图形显示区看到错误的图形，另一方面，当操作者不惜希望过于频繁地刷新图形显示时，可以通过关闭控制图形更新的开关参数，强制性地禁止即时更新建筑构件图形对象功能。
图5是本发明方法中，由已经存在的建筑构件描述数据文件自动建模的程序框图，包括如下步骤
步骤501从存储介质中读取建筑构件描述数据文件；步骤502如果存在建筑构件图形对象文件，则从存储介质中读取建筑构件图形对象文件；步骤503对逐条建筑构件描述数据记录循环；步骤504和步骤505查找当前记录所对应的建筑构件图形对象，并检查该所述记录与该所述记录所对应的建筑构件图形对象的一致性。该所述一致性包括该所述记录所包含的建筑构件对象与可以找到的建筑构件图形对象所对应的建筑构件主体的一致性，以及该所述记录的各个字段值与该所述记录所对应的建筑构件图形对象属性值的一致性；步骤506重新生成或者更新该建筑构件描述数据所对应的一个或多个建筑构件的图形对象。
图5所示的框图解释了对于没有即时生成图形对象的建筑构件描述数据的自动处理过程，或者由其它建模系统产生的建筑构件描述数据文件自动建模的过程。与本框图所表示的自动建模过程相比，一种简单的方式是不执行步骤502、步骤503、步骤504、步骤505，而直接由步骤501跳到步骤506执行，也能够产生完整的、与建筑构件描述数据匹配的建筑构件图形对象，但这样的自动生成过程要消耗更多的自动执行时间，不便于在实际中应用。
图6是本发明中，建筑构件描述数据解释器的工作框图，它描述了该所述解释器的工作步骤。
图7是一张建筑工程的建筑平面设计图蓝图样张，可以看出，在此图中明确地表达出来的内容主要是墙体、门窗与建筑轴线的平面关系，墙体的平面位置可以表示如下“1:A:E:7:A:1”表示全部外墙，“B:1，7[C]”、“2:C，E[3，5，6]”、“3:A，B[5]”、“D∶3，5”、“1/2:1/A，B[1/5]”、“1/A:1/2，3”、“1/A:1/5，6”表示全部内墙。6个C2窗的平面位置可以表达如下“A:1.16，2.2*3，1.6，2.2，2.65”，等。用图1试图说明用建筑构件的平面定位规则表达构件的平面位置，符合工程界人员看图、读图的习惯，并能在键盘上、手持式电脑(HPC)的手写板上方便地输入。
图8是操作者把工程设计蓝图上的设计信息输入计算机时，使用现有交互建模系统和方法，输入建筑构件平面位置的行为过程。操作者的行为步骤801和思维步骤802是工程技术人员识图的必要步骤，即，不论是否向计算机输入信息，如果想看懂图纸，这两个步骤是无法省略的。步骤803是采用现有绘图方式的建模系统独有的交互步骤，它是消耗操作者时间和精力较大的一个步骤。
图9是操作者把工程设计蓝图上的设计信息输入计算机时，使用本发明方法和系统，输入建筑构件平面位置的行为过程。步骤901和步骤902与所述的步骤801和步骤802相同，步骤903可以在建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器上完成。
从图8和图9的对比可以看出，由于电子表格的编辑焦点定位直观并可以自动聚焦，与查找图形窗口内准确定位点的操作相比，采用本发明方法向计算机输入建筑构件的平面位置，不仅仅是输入方式的改变，更重要的是这种输入方式的改变，减轻了操作者交互操作的工作量。另外，采用电子表格方式录入数据，也是手持式电脑最方便的一种信息录入方式。
图10是一幅试图解释采用蓝图数据采集器的优势的示意图。图中，1001是公知的计算机的15英寸显示器屏幕，1002代表操作者头部，1003是一张A1幅面的工程设计蓝图，1004是一台手持式电脑。这样一种图纸与计算机系统的布置关系，是按照比较紧凑的原则布置的，蓝图悬挂起来，图纸中心高度与操作者眼睛平齐，以尽量使操作者在操作计算机的同时，方便查看蓝图。可以看到，操作者在操作计算机的同时观看图纸，需要扭转一个比较大的方向，并且，操作者眼睛与图纸中心的距离，至少在0.67m以上，已经超过了0.3-0.5的最佳阅读距离，意味着，要看清图纸上的大多数内容，操作者必须离开操作位置。实际工作中，由于图纸页数比较多，人们习惯于把图纸摊开在平台上查看内容，便于在多页图纸之间切换，按照这种实际情况，在操作计算机的同时查看图纸则更加麻烦，工作效率也会因空间位置关系而降低。如果按照人们的习惯把图纸铺开在平台上，将手持式电脑放置在图纸上面，在看图纸的同时把蓝图上的相关内容输入手持式电脑的过程中，其操作方式与人们习惯的把蓝图上的内容记录在纸质的笔记本上的操作方式相同。手持式电脑的外形尺寸一般在13cm*8cm*2cm左右，相当于一本袖珍笔记本，对图纸内容基本无遮挡，并且由于手持式电脑本身可以随时显示所输入的内容，所以不必频繁地去观察计算机的显示器，操作者可以专心于图纸内容和输入操作。
图11是本发明方法的软件顶层数据流图的一部分，它反映出数据加工活动和数据之间的主要关系节点1从建筑构件描述数据文件中读取建筑构件描述数据，把建筑构件描述数据分别传递给节点2和节点4，而把建筑构件定位字符串传递给节点3；节点2的加工内容是输入或者编辑建筑构件描述数据，它包括使用公知的计算机输入设备和使用手持式电脑，把编辑过的建筑构件描述数据传递给节点4和节点6，把编辑过的建筑构件定位字符串传递给节点3；节点3的加工内容是解释建筑构件平面定位字符串，产生的建筑构件平面形状描述数据和定位点数据传递给节点4；节点4的加工内容是生成建筑构件图形对象，输出的数据是建筑构件图形对象，分别传递给节点5和节点7；节点5的加工是显示建筑图形对象；
节点6的加工内容是把建筑构件描述数据保存到文件中；节点7的加工内容把建筑图形对象保存到文件中；节点8的加工内容是从文件中读取建筑构件图形对象，用于其它形式的输出，如计算机屏幕显示。
从以上数据流程中可以看出，对建筑构件的编辑过程，在系统内部只赖于建筑构件描述数据，而和建筑构件图形对象不存在系统内部的依赖关系，在编辑过程中建筑构件图形对象存在的意义是在显示器上的显示出来，以便让操作即时看到编辑结果，因此，在多终端协作交互建模、以及网络环境下多客户机协作交互建模的过程中，仅传输建筑构件描述数据即可，这与现有技术传递图形对象的方法不同。
图11还从数据流的角度再次说明，由于交互编辑操作不直接操作图形对象数据，所以也就不需要使用画图方式。
图12是单台计算机与多台手持式电脑协同工作的交互建模系统。
图13是在网络支持下的多客户机协作工作的交互建模系统。
图14是自动建模步骤的触发机制，包括建筑构件描述数据编辑器中字段值变更事件1401，是由操作者编辑建筑构件描述数据编辑器中的建筑构件描述数据所引发的事件；蓝图数据采集器中字段值变更事件1402，是由操作者编辑蓝图数据采集其中的建筑苟安描述数据所引发的事件；在编辑过程中后台数据变更事件1403，在单机工作状态下，可能是由计算机程序自动更新建筑构件描述数据所引发的，在含有蓝图数据采集器的协作状态下，还可能是由蓝图数据采集器对建筑构件描述数据的更新引发的，在网络协作状态下，还可能是由其它客户机更新共享数据库中的建筑构件描述数据所引发的；发送强行指令1404，任何状态下，操作者可根据需要，向系统强制发送命令，引发自动建模步骤的执行。
以上四种事件，都可以单独触发自动建模步骤的执行，这将使得自动建模步骤的应用很灵活，可适用于多种场合。例如，在系统初始化时，首先需要发送强行指令，执行自动建模步骤，以便达到建筑构件描述数据与建筑构件图形对象相一致的目的，当需要由外部程序产生的建筑构件描述数据文件生成建筑物数字模型式，一般也需要发送强行指令。
图15是通过生成建筑构件图形对象时所保存的对应建筑构件描述数据记录的副本，检查构件描述数据与建筑构件图形对象一致性的原理图，其中，建筑构件描述数据中的当前记录1501通过当前记录的对应图形对象1502中所包含的所述当前记录的身份号ID1，来识别图形对象1502是否是当前记录1501的一个图形对象，其次，通过图形对象1502中当前记录副本的身份号ID2查找当前记录的副本，如果当前记录的副本的某字段值与当前记录1501的对应字段值不同，则说明需要更新图形对象1502。
具体实施例方式
以下是两个应用实例，将综合阐述本发明方法的具体实施方式
和相应功效。
在附图12所表示的单台计算机与多台手持式电脑协同工作的系统中，一台计算机可以连接多台手持式电脑，连接数量只受计算机I/O接口数量的限制，一般最多可以连接3-4台手持式电脑。在工作状态下，计算机加载建筑构件描述数据编辑程序代码装置、建筑构件平面定位字符串解释程序代码装置、建筑构件图形对象生成程序代码装置以及必要的通讯协调控制程序，手持式电脑加载蓝图数据采集程序代码装置，就构成了一个由单台计算机与多个手持式电脑终端组成的协同交互建模系统。使用该所述系统，允许多人同时从不同的施工蓝图页面上收集数据，分别通过计算机键盘和手持式电脑输入系统，产生相应的建筑构件描述数据。系统运行过程中，只有建筑构件描述数据在计算机与手持式电脑终端之间传输，建筑构件的图形对象显示在计算机的显示其的图形窗口内，为操作者提供最直接的编辑结果反馈，同时，手持式电脑终端的显示屏也会以电子记录卡的形式，清晰地显示所输入的图纸数据，最终，建筑构件描述数据以文件方式保存在计算机数据库中，建模产生的建筑物数据模型也以图形文件格式保存在计算机硬盘上；在单机与手持式电脑终端协作建模的过程中，灵活的自动建模步骤的触发机制，会使整个协作过程比流畅。当主机前的操作者不想被手持式电脑的操作打扰时，可以关闭事件1401、1402和事件1403的触发通道，仅保留强制命令启动自动建模步骤的操作，同时关闭蓝图数据采集器引发即时生成建筑构件图形对象的开关，这样，手持式电脑的所有编辑结果，仅能在建筑构件描述数据编辑器的电子表格界面上被反映出来，而不会引发主机显示器图形窗口的频繁更新，图形显示窗口仅对主机的编辑操作做出即时反应。当手持式电脑申请查看图形时，可以通过菜单命令强行启动自动建模过程，一次性生成或者更新所有的建筑构件图形对象；当主机前的操作者需要看到手持式电脑终端的即时操作效果时，可以打开蓝图数据采集器引发即时生成建筑构件图形对象的开关，在此操作中绑定开启和关闭事件1402的触发通道的操作，这样，当手持式电脑发生有效的编辑时，系统首先由事件1402触发一次自动建模步骤的执行，然后关闭事件1402的触发通道，即而转入通过图形对象显示更直观地随时观察手持式电脑终端的所有有效编辑的状态；在手持式电脑与计算机主机不连机接的情况下，手持式电脑加载蓝图数据采集程序代码装置，可以独立工作，所编辑的建筑构件描述数据暂存在手持式电脑的存储装置上，如CF闪存卡上，当与计算机主机联通时，建筑构件描述数据传送到计算机主机上，叠加在计算机主机的建筑构件描述数据上，系统通过建筑构件描述数据记录的ID号或者建筑构件平面定位字符串识别由手持式电脑传来的数据可强行触发事件1404的通道，执行一次自动建模步骤，从而完成手持式电脑终端由脱机运行到联机运行的过程。
这样一种功能，可用于建筑工程的图纸会审，参与图纸会审人员紧把手持式电脑带入会场，在图纸会审过程中用手持式电脑记录会审对图纸的更改内容，即更改建筑构件描述数据，之后带回到主机上，其实用性是显而易见的。
这样一套系统，与单人单机的交互建系统模型相比，建模时间会大为缩短。对于建筑施工行业很有意义施工企业或组织经常被要求在接到施工蓝图以后很短的时间内，做出工程投标书，时间非常紧迫，很需要这样的快速的交互建模系统。
在图13所示的在网络支持下的多客户机协作交互建模系统中，建筑构件描述数据文件保存在数据服务器1304的储存介质上，建筑构件图形对象数据文件既建筑物数字模型文件保存在每个客户机的储存介质上。客户机可以带有手持式电脑终端，如图中的客户机1301或者客户机1303所示。在工作状态下，客户机加载建筑构件描述数据编辑程序代码装置、建筑构件平面定位字符串解释程序代码装置、建筑构件图形对象生成程序代码装置以及必要的通讯协调控制程序，手持式电脑加载蓝图数据采集程序代码装置。客户机通过网络共享数据服务器1304上的建筑构件描述文件，客户机上的手持式电脑终端通过其所连接的客户机间接访问服务器1304上的建筑构件描述数据。由于网络上仅传输建筑构件描述数据，所以协作过程中，不论是局域网、还是INTENET宽带网，其传输速度都不会影响操作者的操作。协作过程中，当客户机1301不希望受其它客户机的编辑影响时，可以关闭事件1403对自动建模步骤的触发通道，这样，客户机1302和客户机1303的编辑操作只能引发它们自己显示器上图形更新；不影响客户机1301的显示器屏幕上的图形更新，但建筑构件描述数据编辑器上可以显示出其它客户机的编辑结果；这一点不仅解决了在使用现有技术进行协作建模时，各客户机更新图形时相互干扰的问题，还增进了协作的深度；这样一种系统，适用于具备网络条件的建筑施工企业和组织对将要承接或者将要施工的建筑工程的交互建模，特别是在较大的建筑工程中应用，会有更好的效果，还可以用于城市建设档案馆建立建筑物的电子档案、房地产开发部门用于开发楼盘的电子化管理等应用领域。
权利要求
1.一种建筑物的工程建模方法，用于把建筑工程设计蓝图上的设计内容输入计算机，建立建筑物的数字模型，包括以下步骤交互建模的步骤，使用建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器建立一条建筑构件描述数据记录，使用建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器编辑该所述记录的建筑构件平面定位字符串字段或其它字段，必要并且建筑构件平面定位字符串字段值有效时，由建筑构件平面定位字符串解释器把该所述记录的建筑构件平面定位字符串字段解释成该所述记录相关构件的平面形状描述数据和定位点数据，由建筑物数字模型生成器生成或更新该所述记录相关建筑构件的图形对象，该所述图形对象可以即时显示在显示器屏幕上；以及自动建模的步骤，针对建筑构件描述数据中的每一条记录，比较该所述记录与该所述记录所对应的建筑构件图形对象的一致性，得到不一致的比较结果时，由建筑构件平面定位字符串解释器把该所述记录的建筑构件平面定位字符串字段解释成该所述记录相关构件的平面形状描述数据和定位点数据，由建筑物数字模型生成器生成或更新该所述记录相关构件的图形对象。
2.如权力要求1所述的方法，其特征在于，操作者可以单独使用建筑构件描述数据编辑器或者蓝图数据采集器中的任何一种，单独编辑建筑构件描述数据，也可以同时使用建筑构件描述数据编辑器和蓝图数据采集器，以协作方式编辑建筑构件描述数据；在建筑构件描述数据编辑器和蓝图数据采集器中均以电子表格编辑编辑方式工作。
3.如权力要求1所述的方法，其特征在于，建筑构件描述数据记录中包含一个建筑构件平面定位字符串，该所述字符串符合建筑构件平面定位规则的制定原则和构成要素。
4.如权力要求1所述的方法，其特征在于，建筑构件描述数据与建筑构件图形对象可以分别存储于相互独立的计算机可读文件中；在网络环境中多客户机协作建模的方式下，网络传输对象包括建筑构件描述数据记录，而不包括建筑构件图形对象。
5.如权力要求1所述的方法，其特征在于，所述自动建模的步骤，可以分别由以下事件启动建筑构件描述数据编辑器中字段值变更事件；蓝图数据采集器中字段值变更事件；在建筑构件描述数据编辑过程中，后台数据变更事件；强行指令事件。
6.如权力要求1所述的方法，其特征在于，在所述的生成建筑够构件图形对象的时候，保存一份对应建筑构件描述数据的副本，用于自动维护建筑构件描述数据与建筑构件图形对象的一致性。
7.一种建筑物的工程建模系统，包括可选的，由公知的计算机和程序代码装置构成的建筑构件描述数据编辑器，用于产生或者编辑建筑构件描述数据；可选的，由手持型电脑(HPC)和运行于手持型电脑上的程序代码装置构成的蓝图数据采集器，该所述采集器用于输入或者编辑建筑构件描述数据；由公知的计算机和程序代码装置构成的建筑构件描述数据解释器，用于将建筑构件平面定位字符串解释成对应构件的平面形状描述数据和定位点坐标；由公知的计算机和程序代码装置构成的建筑物数字模型生成器，用于生成或更新建筑构件图形对象。
8.如权力要求7所述的系统，其特征在于，所述建筑构件描述数据编辑器和所述蓝图数据采集器可以协同工作，用于编辑建筑构件描述数据；其中的任何一个也可以单独工作，用于编辑建筑构件描述数据；
9.如权力要求7所述的系统，其特征在于，所述蓝图数据采集器通过与公知的计算机的通讯连接，共享计算机上的建筑构件描述数据，蓝图数据采集器作为计算机的终端。
10.一种建筑物的工程建模软件产品，包括可选的用于建立和编辑建筑构件描述数据的计算机程序代码装置；以及将建筑构件平面定位字符串解释成对应建筑构件的几何形状、定位点数据的计算机程序代码装置；以及用于生成建筑构件图形对象的计算机程序代码装置；以及可选的运行于手持式电脑的程序代码装置，用于建立和编辑建筑构件描述数据。
11.如权力要求10所述的软件产品，其特征在于，所述可选的用于建立和编辑建筑构件描述数据的计算机程序代码装置，以及可选的运行于手持式电脑的程序代码装置，均含有电子表格方式的交互界面。
12.如权力要求10所述的软件产品，其特征在于，运行于手持式电脑上的程序代码装置，可以在手持式电脑与计算机主机不连通的状态下，独立工作。
全文摘要
一种建筑物的工程建模方法，用于把设计蓝图上的信息输入计算机。主要特点是采用电子表格输入工程信息，所输入的工程信息中包括建筑构件平面定位字符串，输入过程中系统将此字符串解释成几何形状和定位点数据，并生成、显示构件的图形对象，本系统包括手持式电脑终端，用于从设计蓝图上采集数据，终端可以和计算机主机协同工作。
文档编号G06Q10/00GK1752983SQ20041007793
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月20日 优先权日2004年9月20日
发明者刘守奎 申请人:刘守奎