道路工程建筑信息模型中交通标志自动建模系统和方法与流程

本发明涉及一种基于道路工程建筑信息模型的交通标志自动建模系统和方法。

背景技术：

交通标志是道路和交通参与者之间交流的无声语言，合理设置交通标志可以提高管理和疏导交通的效率。目前公路交通标志设置存在随意性、缺乏完整性、缺乏系统性和设置不规范等问题，造成这方面的原因有：交通标志的设置没有考虑到系统性、标志标牌相对于交通设施变更的滞后性。

另一方面，交通标志的设计者的工作量大，不仅需要考虑在什么地方设置交通标志，还需要进行交通标志的图纸设计，设计者通常是在的一条道路上或一个小的交通区域内进行标志牌的设计，具有局限性。对于牵一发动全身的交通设施变更缺少全局性的统筹和检验。同时对于交通标志设置的合理性过分依赖与交通设计者的设计经验。在bim模型被广泛应用于设计者和管理者的日常工作的时代，建立交通标志的bim模型又是一项在交通标志设计的基础上额外的工作量。

对于交通标志的设计，中山大学郑健团队在指路标志布设现状的基础上，提取了指路标志的布设规则，提出了基于城市交叉口的道路指路标志智能布设方案。

建模方面，纬地软件在图纸设计成果的基础上，可以自动生成标志标牌的三维模型，并且保留各个标志标牌的设计信息，并利用独立的编码进行存储，在一定程度上提高了bim建模的效率，但其实质上是一种翻模技术，没有充分发挥bim正向建模所带来的便利性。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于解决现有的目前公路交通标志设置存在随意性、缺乏完整性、缺乏系统性和设置不规范等问题，采用现有的软件建模实质上是一种翻模技术，没有充分发挥bim正向建模所带来的便利性的问题。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种道路工程建筑信息模型中交通标志自动建模系统，道路工程bim模型至少应包括坐标系、道路名称、道路几何信息、道路附属设施模型、路侧建筑物模型和重要地物信息，交通标志自动建模系统包括

设计限制条件的信息输入模块，用于输入特定的设计限制条件；

标志设计模块，用于设计交通标志内容、标志牌类型和形状尺寸、标志杆类型和形状尺寸、标志空间位置；

标志建模模块，用于根据所述标志设计模块的设计成果，建立交通标志bim模型。

进一步地，标志设计模块用到的除预先创建的构件库外，其他所有信息来自信息输入模块；信息输入模块包括两个部分：1)从bim模型中读取参数；2)用户输入，除了从bim模型中读取的参数以外的其他信息，包括限定需要自动设计的路段，选择需要自动建模的类型。

进一步地，还包括标志可见性检验模块，用于判断所述交通标志的可见性，即是否存在被遮挡的可能。

进一步地，所述标志设计模块包括标志牌bim模型构件库、模型信息处理模块、设计算法模块和设计输出模块；

所述标志牌bim模型构件库包括预先构建的常见类型、形状标志牌和标志零件的参数化模型，构件库中每个零件模型有独立的编码；

所述模型信息处理模块包括用于对信息输入模块中输入的道路工程bim模型中的路网进行数学模型描述的路网空间关系处理模块和用于将信息输入模块中获得的道路工程bim模型参数进行整理的模型数据整理模块；

这两个模块用于对输入模块中获得的道路bim模型参数进行预处理，预处理后的信息可被设计算法模块直接利用；

所述路网空间关系处理模块，用于对信息输入模块中输入的道路工程bim模型中的路网进行数学模型描述，以便于设计算法模块中计算机进行判断和计算。数学模型描述的内容包括路网中多条道路之间的拓扑关系、方向关系、邻近关系和距离关系；

所述模型数据整理模块，用于将信息输入模块中获得的道路工程bim模型参数进行整理，提供给设计算法模块直接使用；

所述设计算法模块的设计算法包括以下步骤：

s101输入经过处理的信息和设计限定条件；

s102确定标志牌版面形式、内容类型和内容条目数量；

s103确定标志牌内容详情；

s104确定所需标志牌模型对应的编码；

s105输出标志牌设计成果。

进一步地，所述标志建模模块读取标志设计模块提供的构件编码，在道路bim模型中特定坐标位置生成标志牌模型。

进一步地，所述标志可见性检验模块包括如下检验方法：

s201确定保证标志牌可见的净空v；

s202判断v和现有道路模型实体是否有碰撞；

s203若存在碰撞，则标志牌被遮挡，影响可见性；如没有，可见性得到保障，设计合理。

一种道路工程建筑信息模型中交通标志自动建模方法，包括以下步骤：

步骤s1，输入道路工程bim模型；

步骤s2，确定需要生成标志牌模型的路段范围和需要生成的标志牌类型；

步骤s3，通过标志牌建模系统，计算机自动进行标志牌的设计；

步骤s4，自动生成标志牌的bim模型；

步骤s5，自动检验所建标志牌的可见性，判断标志牌是否被遮挡；

步骤s6，根据s5检验结果调整标志牌模型的位置；

步骤s7，完成标志牌的bim建模。

有益效果：本发明与现有技术相比：利用本发明的基于道路工程建筑信息模型的一种交通标志自动建模系统，可以在道路工程bim建模的基础上，方便快捷的设计交通标志并建立交通标志的模型，提高了交通标志设计和建模效率。同时，本系统在整个路网和重要地物信息的基础上进行标志设计，与人工设计相比，降低了标志设计信息不全面的概率。所提供的可见性检验功能，在交通标志实际施工前，提供可见性检验，降低返工概率。

附图说明

图1为本发明系统的模块架构图；

图2为本发明系统中的标志设计模块算法流程图；

图3为本发明的建模方法的流程图；

图4为本发明净空v的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明专利做进一步的详细说明。

实施例1：

道路工程建筑信息模型中的一种道路工程建筑信息模型中交通标志自动建模系统，包括限定条件信息输入模块，标志自动设计模块、标志建模模块和标志检验模块。

所述道路工程bim模型至少应包括坐标系、道路属性、道路几何信息、道路附属设施模型、路侧建筑物模型和重要地物信息。

所述限定条件输入模块，输入限定信息包括选定需要进行标志建模的路段范围，所需设计的标志的类型(交叉路口指路标志为例)，标志设计成果保存的图层，设计成果的输出路径，与道路工程bim模型包括的坐标系、道路名称、重要地物信息共同构成系统的输入端信息。

所述标志设计模块包括标志牌bim模型构件库、模型信息处理模块、设计算法模块和设计输出模块。

所述标志牌bim模型构件库包括预先构建的常见类型、形状标志牌和标志零件的参数化模型，构件库中每个零件模型有无重复的编码。

所述模型信息处理模块包括用于对信息输入模块中输入的道路工程bim模型中的路网进行数学模型描述的路网空间关系处理模块和用于将信息输入模块中获得的道路工程bim模型参数进行整理的模型数据整理模块；

这两个模块用于对输入模块中获得的道路bim模型参数进行预处理，预处理后的信息可被设计算法模块直接利用；

所述路网空间关系处理模块，用于对信息输入模块中输入的道路工程bim模型中的路网进行数学模型描述，以便于设计算法模块中计算机进行判断和计算。数学模型描述的内容包括路网中多条道路之间的拓扑关系、方向关系、邻近关系和距离关系；

所述模型数据整理模块，用于将信息输入模块中获得的道路工程bim模型参数进行整理，提供给设计算法模块直接使用；

所述模型信息处理模块处理坐标系、道路属性、重要地物信息，形成路网和重要地物信息的空间关系数学模型，以及整理后的道路工程数据。

所述设计算法模块包括如下步骤：

步骤1，利用所述模型信息处理模块处理后的信息，通过标志类型和道路属性(包括所需建模路段的道路的等级和周围道路的等级、交叉口的类型、周围重要地物的类型)，确定指路标志版面的信息条目类型和数量、确定指路标志图标、确定标志版面布局；

步骤2，通过读取道路属性，确定标志信息条目内容；

步骤3，根据道路附属设施模型，选择相匹配的标志建模部件；

步骤4，输出所选择的标志版面布局、标志建模部件的编码。

如图2所示，为本发明系统中的标志设计模块算法流程图。

所述标志建模模块读取标志设计模块提供的构件编码，在道路bim模型中特定坐标位置生成标志牌模型。

所述标志位置合理性检验模块包括如下检验方法：

s201确定保证标志牌可见的净空v，并生成v的实体；

s202判断v和现有道路模型实体是否有碰撞；

s203-1若存在碰撞，则标志牌被遮挡，影响可见性；

s203-2若不存在碰撞，可见性得到保障，设计合理。

其中净空v定义如下：

如图4所示，车辆行驶过程中，由于驾驶员看到标志牌做出反应需要一定的时间，需要保证视认距离l范围内，驾驶员与标志牌之间不应存在其他遮挡物。当驾驶员视点在p1时，称视点与标志牌构成的空间为净空v1。车辆行驶时，不同的视点pi与标志牌形成的空间为vi，净空v是pi在视认距离l范围内时，所有vi的包络面所形成的空间。

其中s2o2判断v和现有道路模型实体是否有碰撞，是通过调用bim软件自带的碰撞检查功能实现的。即调用软件自带的功能，计算净空v和原有的道路工程实体是否存在碰撞。

实施例2：

本发明提供的道路工程建筑信息模型中交通标志自动建模方法包括如下步骤：

步骤s1，输入道路工程bim模型；

步骤s2，确定需要生成标志牌模型的路段范围和需要生成的标志牌类型；

步骤s3，通过本专利的标志牌建模系统，计算机自动进行标志牌的设计；

步骤s4，自动生成标志牌的bim模型；

步骤s5，自动检验所建标志牌的可见性，判断标志牌是否被遮挡；

步骤s6，根据s5检验结果调整标志牌模型的位置；

步骤s7，完成标志牌的bim建模。

如图3所示，为本发明中的建模方法的流程图。