一种基于BIM技术的可视化电子沙盘实现方法和系统与流程

本发明涉及基础设施施工技术领域，尤其涉及一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现方法和系统。

背景技术：

区别于相对集中的建筑工程，路桥隧工程呈带状，里程长，且涉及范围广，基础数据庞大，与地理信息关系密切，由于bim在智能建造方面以其信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性等优点，是路桥隧工程施工中优选的方式。

目前，bim开发的信息化管理在实施中遇到瓶颈，一方面，bim信息化系统的研发投入极大，而获得的经济价值确很有限，如何用好bim模型431是一个需要时间慢慢实践摸索的，另一方面，硬件的配置要求太高，而大多数普通电脑运行卡顿。然而传统的信息化平台只是实现了管理的信息化，没有实现相互协同和仿真模拟，数据得不到很好的利用，可视化程度低，整体的效果差。

近几年来，随着电子沙盘技术的快速发展，其在建筑、工业、农业上运用越来越广泛，以建筑为例，传统电子沙盘技术在使用时，只是实现了最基本的作为沙盘的功能，没有数据服务、管理的功能，造成电子沙盘可操作性差。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现方法和系统，bim与电子沙盘的结合，实现了数据在电子沙盘中可视化、施工模拟和技术方案的可视化表达，使得沙盘具备科学管理和形象化的展示的能力，提高沙盘的可操作性。

本发明提出的一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现方法，包括如下步骤：

在电子沙盘中打开预先构建的bim模型；

基于ebs分解原则，将bim模型划分成构件；

建立构件与电子沙盘数据库中存储的数据之间的映射关系；

根据映射关系，将电子沙盘数据库中存储的数据匹配到bim模型的构件上，进行可视化显示。

进一步地，所述建立构件与电子沙盘数据库中存储的数据之间的映射关系，包括如下步骤：

通过至少一个信息化系统获取模块化数据，并将模块化数据输送到电子沙盘数据库中；

对bim模型的构件进行编码；

将模块化数据与编码后的构件进行关联，建立模块化数据与构件的映射关系；

进一步地，通过主体识别将所述模块化数据与编码后的构件进行关联。

进一步地，所述对bim模型的构件进行编码时，包括如下步骤：

对构件进行标注，以添加构件属性信息；

在构件属性的弹出菜单中添加构件属性，并在电子沙盘显示。

一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现系统，包括建模模块、分解模块、电子沙盘数据库、映射模块和匹配模块；

所述建模模块，用于在电子沙盘中打开预先构建的bim模型；

所述分解模块，用于基于ebs分解原则，将bim模型划分成构件；

所述映射模块，用于建立构件与电子沙盘数据库中存储的数据之间的映射关系；

所述匹配模块，用于根据映射关系，将电子沙盘数据库中存储的数据匹配到bim模型的构件上，进行可视化显示。

进一步地，所述电子沙盘数据库包括信息化集成模块、数据采集层、业务服务层和平台服务层，业务服务层与数据采集层彼此连接，业务服务层与平台服务层彼此连接；

数据采集层与信息采集终端连接，用于获取构件参数；

信息化集成模块与模块化数据连接，用于获取模块化数据中的构件参数；

平台服务层与信息化集成模块连接，用于储存信息化集成模块所获取的构建参数。

进一步地，信息采集终端与编码后的构件连接，所述电子沙盘数据库还包括里程工具条和timeline工具条，电子沙盘数据库的输出端与渲染图像引擎连接。

进一步地，业务服务层包括bim模型、gis模型、智能构件查看模块和可视化模块；

所述智能构件查看模块，用于显示构件属性的弹出菜单；

所述可视化模块，用于对匹配到的构件进行可视化操作；

所述gis模型，用于显示构件的地理信息。

本发明提供的一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现方法和系统的优点在于：本发明结构中提供的一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现方法和系统，bim与电子沙盘的结合，实现了数据在电子沙盘中可视化、施工模拟和技术方案的可视化表达，使得沙盘具备科学管理和形象化的展示的能力，提高沙盘的可操作性；电子沙盘数据库中的构建参数来源于bim模型中的构建参数、信息采集终端和人工录入，较大丰富了电子沙盘数据库；电子沙盘可以进行模拟和简单的方案分析，模拟进度计划、分析拆迁、交通导改、便道规划等，便于结合地理信息进行辅助方案分析设计，提高了施工的进度安排计划和进度实时调整；电子沙盘具备信息化数据形象化管理的能力，通过对信息化系统的提取和识别，将数据引入，并赋予到构件上，通过构件进行形象化表达，进一步实现电子沙盘的可视化；通过将问题发送到里程工具条，实现现场问题的及时消化，提高了施工的进度和效率；将进度计划放入电子沙盘中，可以播放查看进度随时间变化，按时间先后顺序播放进度计划的安排。

附图说明

图1为本发明一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现方法的步骤流程图；

图2为本发明中步骤s3的细分步骤流程图；

图3为本发明一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现系统的流程图；

其中，2-建模模块，3-分解模块，4-电子沙盘数据库，5-映射模块，6-匹配模块，41-信息化集成模块，42-数据采集层，43-业务服务层，44-平台服务层，431、bim模型，432、gis模型，433、智能构件查看模块，434、可视化模块。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

参照图1，本发明提出的一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现方法，包括如下步骤s1至s4：

s1：在电子沙盘中打开预先构建的bim模型431；

bim模型431在电子沙盘中承担数据载体的功能，并可直观查看施工工程，实现电子沙盘的可视化。

s2：基于ebs分解原则，将bim模型431划分成构件；

将bim模型431按照ebs分解原则进行划分，划分成施工最小管理单元，即构件。

s3：建立构件与电子沙盘数据库4中存储的数据之间的映射关系；

建立构件与电子沙盘数据库4之间的映射关系，实现将构件作为承担数据载体的功能。

s4：根据映射关系，将电子沙盘数据库4中存储的数据匹配到bim模型431的构件上，进行可视化显示。

调用电子沙盘数据库4时，通过主体识别，在电子沙盘中匹配并显示相应的构件，同时通过电子沙盘数据库4可以直观的显示构件的构件属性，较大程度上实现了电子沙盘的可视化。

如图2所示，进一步地，所述步骤s3包括如下步骤s31至s33：

s31：通过至少一个信息化系统获取模块化数据，并将模块化数据输送到电子沙盘数据库4中；

传统存在功能单一的信息化系统，例如进度信息化系统、成本信息化系统、质量信息化系统等，将这些信息化系统中的相关数据提取出来形成对应的模块化数据。对模块化数据进行整合，然后输送到电子沙盘数据库4中储存。使得电子沙盘数据库4中存有的数据是多个功能单一传统信息化系统的整合。提高了电子沙盘的使用范围。

s32：对bim模型431的构件进行编码；

对构件进行编码，实现将构件转化为编码数据在电子沙盘数据库4中进行储存。

s33：将模块化数据与编码后的构件进行关联，建立模块化数据与构件的映射关系。

通过主体识别将所述模块化数据与编码后的构件进行关联。模块化数据与编码后的构件关联后，模块化数据获取编码后构件的属性，并将构件属性发送到电子沙盘数据库4，以丰富电子沙盘数据库4。

将模块化数据与构件绑定，等待电子沙盘的交叉调用；这样做既做到不影响传统系统的使用、功能单一、操作简单便捷、运行流畅、便于逐一系统的更新和推广，又实现数据使用价值的充分挖掘。

在电子沙盘需要进行可视化时，可以通过电子沙盘数据库4中存储的数据与该编码进行匹配，进而实现电子沙盘数据库4与bim模型431的构件的匹配。

通过s31至s33，实现构件与电子沙盘数据库4中存储的数据之间建立相应的映射关系。

进一步地，所述步骤s4中将电子沙盘数据库4中存储的数据匹配到bim模型431的构件上，进行可视化显示时，可以通过以下方式实现电子沙盘的可视化。

调取电子沙盘数据库4，匹配对应的构件，然后通过对模型构件进行着色、隐藏、几何坐标偏移、增加轮廓点、线、标识、箭头等来实现数据的形象化表达和可视化表现。例如对于构件的进度模块数据，可以将已经施工的模型显示出来，没有施工的模型隐藏，实现进度的可视化表达；例如对于构件的架梁路线，可以将架梁的顺序在模型上，通过箭头示意，形象表达架梁的路线；例如对于构件的结构物的沉降，将结构物给以竖直方向的偏移，并赋予不同的颜色来形象化表达沉降情况；例如对于构件的隧道净空收敛情况，可以将每个断面的收敛值放到模型对于里程的构件上，以强调的点的形式出现，这样就可以直观的查看点与设计拱形的偏差，进而直观查看收敛情况。

以上可视化操作后均通过渲染图像引擎处理，得到在大屏幕上显示的效果，常用的渲染图像引擎有unity3d、ue4或者ogre等。

进一步地，所述步骤s32中对构件进行编码时，包括如下步骤s321至s322：

s321：对构件进行标注，以添加构件属性信息；

s322：在构件属性的弹出菜单中添加构件属性，并在电子沙盘显示。

通过步骤s21至s22，实现构件进行编码，相应的构件属性能在电子沙盘上显示。

如图3所示，一种基于bim技术的可视化电子沙盘实现系统，包括电子沙盘数据库4、建模模块2、分解模块3、映射模块5和匹配模块6；

所述建模模块2，用于建立bim模型431，并在电子沙盘中打开bim模型431；

所述分解模块3，用于将bim模型431划分成构件；

所述映射模块5，用于将模块化数据与编码后的构件进行关联；

所述匹配模块6，用于调取电子沙盘数据库4，匹配对应的构件，实现电子沙盘的可视化。

进一步地，所述电子沙盘数据库4包括信息化集成模块41、数据采集层42、业务服务层43和平台服务层44，业务服务层43与数据采集层42彼此连接，业务服务层43与平台服务层44彼此连接；

数据采集层42与信息采集终端连接，用于获取构件参数；

信息化集成模块41与模块化数据连接，用于获取模块化数据中的构件参数；

平台服务层44与信息化集成模块41连接，用于储存信息化集成模块41所获取的构建参数。

进一步地，信息采集终端与编码后的构件连接，所述电子沙盘数据库4还包括里程工具条和timeline工具条，电子沙盘数据库4的输出端与渲染图像引擎连接。

通过拖拉里程工具条或者输入里程数值，实现任意里程切线的法线视角查看；同时里程工具条的设置，使得用户可以通过微信公众号进行图片文字发送，并填写具体里程，实现将现场发现的问题直接绑定到里程工具条上，便于开会时候打开对应里程来讨论和研究问题，实现对施工工程的远程操作。同时电子沙盘显示相应里程问题时，在大屏幕上会显示要解决问题所处的里程和实际图片，便于远程直观查看。

timeline工具条可以实现施工进度的模拟，通过操作电子沙盘上的进度选项，可以直观显示不同构件的进度计划，提高了电子沙盘可直观化的程度。

进一步地，业务服务层43包括bim模型431、gis模型432、智能构件查看模块433和可视化模块434；

所述智能构件查看模块433，用于显示构件属性的弹出菜单；

所述可视化模块434，用于对匹配到的构件进行可视化操作；

所述gis模型432，用于显示构件的地理信息。

智能构件查看模块433是通过点选构件以显示该构件的构件属性，构件属性包括构件名称、施工时间、工程数量等，该构件属性中数据的来源是电子沙盘数据库4。

将信息采集终端的数据与bim模型431构件关联，实现构件数据变形趋势分析，通过点选构件以显示该构件信息采集终端随时间变化的趋势曲线，进而实现查看该构件采信息采集终端随时间变化的趋势曲线的目的。该构件采信息采集终端随时间变化的趋势曲线的数据来源于对采集数据的统计分析，其主要将采集的数据值在折线图中进行表示，并根据该数据值分布来获取缩放比例，最终得到该曲线。例如某构件安装有力学传感器，就可以点击构件查看受力情况随时间的变化趋势。某些信息化采集终端如视频监控，不能进行统计的，可以实现直接查看即时数据，如当前的摄像头画面。

进一步说明地，gis(geographicinformationsystems)模型采用倾斜摄影测量方式建立；gis模型432在电子沙盘中起到查看真实现场的功能，可以运用距离测量、面积测量、体积测量等工具进行辅助方案分析，可以运用分块标识，绑定数据的功能，实现对拆迁管理、周边建筑物变形监控管理的目的。可以运用人流量箭线、车流量箭线、简单道路、防护栏杆等工具实现交通疏解、道路迁改、施工便道的形象化表达。gis模型432与bim模型431结合，实现在电子沙盘中施工真实场景的可视化，进一步提高了施工工程的远程指导和管理。

电子沙盘还包含距离测量、面积测量、体积测量、分块标识，绑定数据、人流量箭线、车流量箭线、简单道路、防护栏杆等工具，实现在沙盘里进行简单分析和形象化的模拟。

需要说明的是，电子沙盘数据库4中数据的来源除了构件的自定义属性外还包括两个方面，一个方面是从传统的信息化系统中获取来数据，即模块化数据中的数据，另一个方面是通过信息采集终端获取到的数据，当然如有必要也可以自行录入数据。

进一步说明地，为了增强电子沙盘的显示效果，电子沙盘的实现系统采用cs(client/server)架构搭建。cs架构，即client/server架构，即客户端/服务器架构，是通过将任务合理分配到client端和server端，降低了系统的通讯开销。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。