交通基础设施的三维快速建模方法与流程

本发明属于工程建设技术领域，具体涉及一种交通基础设施的三维快速建模方法。

背景技术：

随着我国经济建设的迅猛发展，道路、桥梁、隧道等交通基础设施建设在不断加强，其工程建造与管理至关重要。为满足施工管理需求，需对交通基础设施建立实体三维模型。

目前，通过采集设计图纸信息，将道路、桥梁、隧道等交通基础设施的建模实体分割成多个构件，逐一建立每个构件的模型，选取其中的一个主要模型为固定模型，将其他的构件模型旋转、移动后，拼接到该固定模型中，最终获得完整的三维模型。但整个建模过程完全依靠人力，建模时间长。且在后期设计或施工过程中，如需对三维模型进行修改与调整，可能还要对某些构件模型重新建模，仍会耗费大量时间。此外，在对部件模型进行旋转、移动时，容易出现人工操作带来的偏差。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够缩短建模时间，避免人工操作偏差，保证建模快速可调整性的交通基础设施的三维快速建模方法。

本发明提供了一种交通基础设施的三维快速建模方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤1，根据设计图纸，确定交通基础设施中各种构件的定位线，将每个构件拆分为多个拼装构件，获得每个拼装构件在定位线上的定位点的空间坐标；步骤2，创建各种构件包含拼装构件的定位点的空间坐标和空间角度参数的自适应族；步骤3，确定每个拼装构件的空间角度；步骤4，根据拼装构件的定位点的空间坐标、空间角度和自适应族进行各种构件的旋转和移动，建立三维模型。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，空间角度包含三个方向的旋转角度的值，三个方向两两垂直，且其中一个方向为构件的定位线的方向。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，自适应族中各种构件的定位线为直线，该直线为x轴，垂直于该直线的另外两条相互垂直的直线分别为y轴和z轴。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，拼装构件的空间角度通过以下方法得到：

步骤3-1，根据相邻的两个定位点的空间坐标得到该两点的向量，

其中，为相邻的两个定位点的三维空间向量，x为定位点的x轴坐标，y为定位点的y轴坐标，z为定位点的z轴坐标，n为定位点计数编号。

步骤3-2，计算该向量的三维空间投影，

其中，vectorx为x轴旋转平面上的向量，即yz平面上的向量，vectory为y轴旋转平面上的向量，即xz平面上的向量，vectorz为z轴旋转平面上的向量，即xy平面上的向量，[x]为空间向量vector的x轴坐标值，[y]为空间向量vector的y轴坐标值，[z]为空间向量vector的z轴坐标值。

步骤3-3，根据该向量的三维空间投影基于预定规则得到拼装构件在三维空间上的正确旋转角度，

其中，rx为向量vectorx在x轴旋转平面上的旋转角度，ry为向量vectory在y轴旋转平面上的旋转角度，rz为向量vectory在z轴旋转平面上的旋转角度。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4中，三维建模采用以下方法得到：(1)将每个拼装构件放置在坐标系原点上；(2)将拼装构件根据拼装构件对应的空间角度进行旋转；(3)将旋转后的拼装构件移动至拼装构件的定位点的空间坐标。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，获得每个拼装构件的定位点的空间坐标后建立坐标文件，获得与每个拼装构件的空间角度值后建立旋转角度文件。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，通过revitapi进行各种构件的旋转与移动。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，自适应族为revit族。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，每个构件拆分时，均匀拆分为多个拼装构件。

进一步，在本发明提供的交通基础设施的三维快速建模方法中，还可以具有这样的特征：其中，拼装构件的定位点位于拼装构件的中心、表面边长的中心或重心。

本发明的优点如下：

根据本发明所涉及的交通基础设施的三维快速建模方法，因为将交通基础设施建模实体的各种构件拆分为多个拼装构件，获取每个拼装构件定位点参数、空间角度参数，通过对该参数的设定与调整，来实现各个构件的旋转和移动，建立三维模型，因此，本发明的交通基础设施的三维快速建模方法能够有效避免人工操作产生的偏差，大大缩短建模时间，保证建模的快速可调整性，满足施工管理需求。

附图说明

图1是本发明中交通基础设施的三维快速建模方法的流程图。

图2是本发明的实施例中隧道管片拼接构件的示意图。

图3是本发明的实施例中定位点坐标csv文件界面图。

图4是本发明的实施例中道路板拼接构件的示意图。

图5是本发明的实施例中自适应族模型属性窗口图。

图6是本发明的实施例中模型自动拼装插件的开启操作界面图。

图7是本发明的实施例中模型自动拼装插件的运行操作界面图。

图8是本发明的实施例中隧道三维模型示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明交通基础设施的三维快速建模方法作具体阐述。

交通基础设施的三维快速建模方法通过设定与调整拆分后拼装构件的参数，进行构件的旋转与移动，从而快速获得三维模型，可大大提高建模速度，避免人工操作带来的偏差，且便于模型的后期修改。如图1所示，交通基础设施的三维快速建模方法包含以下4个步骤：

步骤s1，根据设计图纸，确定交通基础设施中各种构件的定位线，将每个构件拆分为多个拼装构件，获得每个拼装构件在定位线上的定位点的空间坐标。

获得每个拼装构件的定位点的空间坐标后，建立坐标文件。

每个构件拆分时，均匀拆分为多个拼装构件。拼装构件的定位点位于拼装构件的中心、表面边长的中心或重心。

以隧道为例，根据设计图纸中的隧道平面线位图和纵剖面图，运用civil3d软件创建隧道的定位线，将隧道均匀的拆分成若干个隧道管片拼装构件，参阅图2，隧道的拼装构件的定位点为其中心点。获得每个隧道的拼装构件的中心点的空间坐标，然后将这些空间坐标存储入一个坐标的csv文件中，参阅图3，文件内没有表头，a、b、c列分别为各拼接构件中心点在x、y、z轴上的坐标值，单位为毫米。

在道路三维快速建模实施例中，根据设计图纸中的道路平面线位图以及纵剖面图，运用civil3d软件确定道路的定位线，将道路均匀的拆分成若干个道路板拼接构件，参阅图4，道路板拼接构件的定位点为其表面一侧边长的中心点，获得每个道路板拼接构件的中心点的空间坐标，然后将这些空间坐标存储入另一个坐标的csv文件中。

在其它构件的定位线和与各构件相对应的拼装构件的定位点的选择上，根据具体构件的形状进行确定。优选拼装构件的中心、表面边长的中心或重心，但是也可以选择其它地方，只要构件绕定位点旋转后能够确定唯一的位置和角度即可。

步骤s2，创建各种构件包含拼装构件的定位点的空间坐标和空间角度参数的自适应族。

空间角度包含三个方向的旋转角度的值，三个方向两两之间相互垂直，且其中一个方向为构件的定位线的方向。在各构件的拼装构件旋转和调整定位点之前，自适应族中各种构件的定位线为直线，如图8所示，当构件为隧道时，在没有对隧道进行移动之前，隧道为一条直隧道。并且另该直线为x轴，垂直于该直线的另外两条相互垂直的直线分别为y轴和z轴。

本专利中，自适应族可为revit族。

在本实施例中，根据隧道管片拼装构件定位点坐标参数和空间角度参数，运用revit软件，创建隧道管片构件自适应族，并且如图5所示，该自适应族模型具有“旋转角度”的可赋值属性。

步骤s3，确定每个拼装构件的空间角度。

本专利中，通过以下方法得到拼装构件的空间角度：

(1)根据相邻的两个定位点的空间坐标得到该两点的向量，

其中，为相邻的两个定位点的三维空间向量，x为定位点的x轴坐标，y为定位点的y轴坐标，z为定位点的z轴坐标，n为定位点计数编号。

(2)计算该向量的三维空间投影，

其中，vectorx为x轴旋转平面上的向量，即yz平面上的向量，vectory为y轴旋转平面上的向量，即xz平面上的向量，vectorz为z轴旋转平面上的向量，即xy平面上的向量，[x]为空间向量vector的x轴坐标值，[y]为空间向量vector的y轴坐标值，[z]为空间向量vector的z轴坐标值。(3)根据该向量的三维空间投影基于预定规则得到拼装构件在三维空间上的正确旋转角度，

其中，rx为向量vectorx在x轴旋转平面上的旋转角度，ry为向量vectory在y轴旋转平面上的旋转角度，rz为向量vectory在z轴旋转平面上的旋转角度。

获得与每个拼装构件的空间角度值后，建立旋转角度文件。由于隧道的拼装构件是按照一定角度进行错缝拼装的，计算得到每个隧道的拼装构件的旋转角度值后，将所有旋转角度值存储入一个旋转角度csv文件。而道路板拼接构件的旋转角度值均为0，旋转角度csv文件内数值为0，因此也可以不建该旋转角度csv文件，当该构件没有对应的旋转角度csv文件时，该构件的个拼装构件的旋转角度值默认为0。

步骤s4，根据拼装构件的定位点的空间坐标、空间角度和自适应族进行各种构件的旋转和移动，建立三维模型。

具体采用以下方法得到三维模型：

(1)将每个拼装构件放置在坐标系原点上；

(2)将拼装构件根据拼装构件对应的空间角度进行旋转；

(3)将旋转后的拼装构件移动至拼装构件的定位点的空间坐标。

循环进行(1)～(3)，直到所有交通基础设施的各种构件被拼装完成，三维模型生成完毕。

本专利中，可通过revitapi进行各种构件的旋转与移动。

在本实施例中，运行revit软件，载入隧道管片构件自适应族、定位点坐标csv文件以及旋转角度csv文件，选中需要自动拼装的构件，参阅图6，单击菜单栏上方“附加模块”标签页中的“assembly”按钮，开启模型自动拼装插件。参阅图7，在“中心坐标点文件”栏下，导入隧道管片拼接构件定位点坐标csv文件。在“角度文件”栏下，导入隧道管片拼装构件旋转角度csv文件，如不选择该栏导入文件，则默认旋转角度为0。同时，通过在“基于x轴排列”、“基于y轴排列”中二选一，来指定隧道管片拼装构件在平面上的排列方式。最后，单击“开始”按钮，revit软件自动运算每环隧道管片拼装构件的空间角度，并在坐标系原点上，对每环隧道管片拼装构件按照所算得的空间角度进行旋转，再移动至该环隧道管片拼装构件定位点空间坐标上，隧道管片拼装构件得以一一拼接，等拼装完成后，点击“关闭”按钮，视角自动聚焦在拼装结束的图形上，此时隧道三维模型生成完毕。

在道路三维快速建模实施例中，由于道路板拼接构件的旋转角度值均为0，在“角度文件”栏下不选择文件导入，或者导入旋转角度csv文件内数值均为0的文件。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围。