铁路BIM模型轻量化方法和装置与流程

技术邻域

本发明涉及一种铁路bim模型轻量化方法，同时涉及相应的铁路bim模型轻量化装置，属于建筑信息化技术领域。

背景技术：

bim(buildinginformationmodeling，建筑信息模型)是一种建筑全生命周期的数字信息模型。将其应用在铁路上，基于三维建筑信息，可以实现铁路线的可视化、综合管理、监控以及数据集成和共享。由于管理等方面的原因，铁路bim模型通常是按照铁路线进行设计，因此模型体量相对比较大，处理过程不仅占用资源较多，而且处理过程比较缓慢。为了能够在平板、手机等移动终端上应用铁路bim模型，通常的做法是对模型进行轻量化处理。

针对铁路bim模型在运维阶段的应用，不同专业的用户对bim的使用方法不同，同时对模型信息的关注点也不同：有的只关注设备的信息，有的更关注模型的尺寸等几何信息，有的更关注模型的材料等属性，因此通用的bim模型轻量化方法往往不能同时满足所有专业对模型轻量化的需求。

在申请号为201910801686.7的中国专利申请中，公开了一种基于构件实例合并的铁路bim模型轻量化方法及系统。该方法包括如下步骤：获取bim模型中的语义信息集合，包括bim模型中每一个构件的基本属性、属性集合和关联关系，将重复的语义信息进行合并，得到简化语义信息集合；基于简化语义信息集合，将每一个构件关联的几何表达进行归并，并根据实例号对几何形体相同而位置不同的构件进行标识，得到参数化几何表达模型；基于构件合并离散算法，将参数化几何表达模型转化为可供计算机直接显示的点、线、面等基本几何表达单元；基于基本几何表达单元得到轻量化bim模型。

技术实现要素：

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种铁路bim模型轻量化方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种bim模型轻量化装置。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种铁路bim模型轻量化方法，包括如下步骤：

根据bim模型中铁路沿线各建筑和设备的地理信息，将各建筑和设备切分成多个相互独立的单体模型；

基于铁路各专业所关注的单体模型，对各单体模型进行轻量化处理得到对应模型文件。

其中较优地，所述将各建筑和设备切分成多个相互独立的单体模型，具体包括如下步骤：

将bim模型中铁路沿线各建筑和设备分解成对应的基本几何体；

将逻辑上存在组合关系的基本几何体合并为一个实体；

将垂直投影后存在邻近、包含或重叠关系的实体，组合成为一个单体模型。

其中较优地，所述基于铁路各专业所需的模型信息，对各单体模型进行轻量化处理得到对应模型文件，具体包括如下步骤：

将各单体模型的模型信息中几何信息和非几何信息进行拆分；

针对当前专业，只保留当前专业所关注实体的几何信息和非几何信息；

对各单体模型的几何信息，进行压缩处理；

将几何信息和非几何信息分开保存，得到对应模型文件。

其中较优地，所述压缩处理包括如下步骤：

对当前单体模型设定多个显示层次，分别对应生成各层次的几何模型文件；

在每个层次的几何模型文件中，剔除小于预设边长的边，以及小于预设曲率的面。

其中较优地，还包括如下步骤：

为各专业对应的各单体模型的模型文件匹配单体模型的基础信息；

将各专业对应的各单体模型的模型文件和基础信息保存至bim服务器。

其中较优地，所述根据bim模型中铁路沿线各建筑和设备的地理信息，将各建筑和设备切分成多个相互独立的单体模型，之前还包括如下步骤：

指定bim模型参考点的经纬度。

其中较优地，所述根据bim模型中铁路沿线各建筑和设备的地理信息，将各建筑和设备切分成多个相互独立的单体模型，之后还包括如下步骤：

根据bim模型参考点的经纬度，计算各单体模型的经纬度数据。

其中较优地，还包括如下步骤：

bim客户端从bim服务器上下载对应专业所需的各单体模型的模型文件和基础信息；

bim客户端根据各单体模型的经纬度数据，将当前下载的各单体模型的模型文件和基础信息通过加载和渲染进行显示。

其中较优地，所述将当前下载的各单体模型的模型文件和基础信息通过加载和渲染进行显示，具体包括如下步骤：

根据当前各单体模型的过滤条件，进行加载；

计算各单体模型的实体遮挡关系，只渲染各单体模型中无遮挡的实体部分；

计算各单体模型当前显示区域，只渲染当前显示区域中的实体部分。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种铁路bim模型轻量化装置，包括bim管理终端、bim服务器和bim客户端；所述bim管理终端，包括处理器和存储器，所述处理器读取所述存储器中的计算机程序，用于执行以下操作：

根据bim模型中铁路沿线各建筑和设备的地理信息，将各建筑和设备切分成多个相互独立的单体模型；

基于铁路各专业所关注的单体模型，对各单体模型进行轻量化处理得到对应模型文件。

本发明所提供的铁路bim模型轻量化方法和装置，针对铁路不同专业在运维阶段对bim模型的不同需求，实现了铁路bim模型的差异化处理。同时，结合模型自动拆分、信息压缩、加载和渲染等方面的轻量化技术，实现铁路运维场景下对bim模型的高效处理。

附图说明

图1为本发明提供的铁路bim模型轻量化方法的流程图；

图2为本发明提供的铁路bim模型轻量化装置的结构图；

图3为本发明实施例中，bim管理终端的结构示意图；

图4为本发明实施例中，单体模型轻量化处理的流程示意图；

图5为本发明实施例中，铁路bim模型自动切分的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

如图1所示，本发明实施例提供的铁路bim模型轻量化方法，包括如下步骤：

101.根据bim模型中铁路沿线各建筑和设备的地理信息，将各建筑和设备切分成多个相互独立的单体模型；具体包括如下子步骤：

1011.将bim模型中铁路沿线各建筑和设备分解成对应的基本几何体；

在本发明实施例中，铁路沿线各建筑和设备指的是bim模型中的全部元素。例如，将bim模型中所有的建筑都分割为各个房间。

1012.将逻辑上存在组合关系的基本几何体合并为一个实体；

将同一栋楼的每层房间合并为一个实体。

1013.将垂直投影后存在邻近、包含或重叠关系的实体，组合成为一个单体模型。

在本发明实施例中，所述存在邻近关系的实体之间的距离小于预设距离。

接上例，将同一栋楼的各层实体以及附属设备组合成一个单体模型。

102.基于铁路各专业所关注的单体模型，对各单体模型进行轻量化处理得到对应模型文件；具体包括如下子步骤：

1021.将各单体模型的模型信息中几何信息和非几何信息进行拆分；

1022.针对当前专业：

1023.只保留当前专业所关注实体的几何信息和非几何信息；

1024.对各单体模型的几何信息，进行压缩处理；

在本发明实施例中，对本专业关注的实体，保留细节，同时进行适当压缩；对本专业不关注的实体，仅保留几何信息中基本的轮廓和外观(基本几何信息)，然后进行压缩。本专业不关注实体的几何信息压缩对应的压缩参数与本专业关注实体的几何信息的压缩参数不同。

例如，当前专业关注的单体模型为设备模型，不关注的单体模型为铁塔模型；则保留设备模型的全部几何信息和非几何信息；保留铁塔模型的几何信息。

所述压缩处理为：对当前单体模型设定多个显示层次，分别对应生成各层次的几何模型文件；

在每个层次的几何模型文件中，剔除小于预设边长的边，以及小于预设曲率的面。

在本发明实施例中，对模型设定多个显示层次，分别生成对应层次的模型文件。每个显示层次分别选取不同的最小尺寸、最小曲率等参数，通过剔除几何图形中小于最小尺寸的边，以及小于最小曲率的面实现对模型几何信息的压缩。

需要说明的是，本专业不关注实体的几何信息对应的压缩参数中预设边长和预设曲率与专业关注的实体不同。

在本发明实施例中，几何信息包括：顶点、三角面等信息；非几何信息包：材料、名称等属性。

1025.将几何信息和非几何信息分开保存，得到对应模型文件。

在本发明实施例中，将处理后的几何信息和非几何信息本别保存在不同的文件中。

所述铁路bim模型轻量化方法还包括如下步骤：

103.为各专业对应的各单体模型的模型文件匹配单体模型的基础信息；

所述基础信息包括：铁路线名称、地理位置、专业名称、模型名称、细节层次、模型缩略图等。

104.将各专业对应的各单体模型的模型文件和基础信息保存至bim服务器。

所述步骤101之前，还可以包括如下步骤：

105.指定bim模型参考点的经纬度。

所述步骤101之后，还可以包括如下步骤：

106.根据bim模型参考点的经纬度，计算各单体模型的经纬度数据。

在本发明实施例中，步骤101至步骤106中的所有操作都是bim管理终端执行，在执行步骤101之前，需要选择并打开指定铁路线的全线bim模型，并且指定模型指定参考点的经纬度。指定参考点的经纬度的目的是用于计算各单体模型的经纬度数据。在有了各单体模型的经纬度数据后，便于使各单体模型在gis地图上显示。

所述铁路bim模型轻量化方法，还包括如下步骤：

107.bim客户端从bim服务器上下载对应专业所需的各单体模型的模型文件和基础信息；

108.bim客户端根据各单体模型的经纬度数据，将当前下载的各单体模型的模型文件和基础信息通过加载和渲染进行显示；具体包括如下子步骤：

1081.根据当前各单体模型的过滤条件，进行加载；

所述过滤条件包括：楼层、实体类型、设备名称等。

1082.计算各单体模型的实体遮挡关系，只渲染各单体模型中无遮挡的部分；

1083.计算各单体模型当前显示区域，只渲染当前显示区域中的实体部分。

在本发明实施例中，用户通过bim客户端上打开指定模型时，bim客户端携带模型名称、专业名称、细节层次等信息通过bim服务器下载相关专业的模型文件，根据需要进行模型轻量化加载和渲染。

下面结合实例，进一步详述本发明实施例所提供的铁路bim模型轻量化方法：

步骤1.bim管理终端选择并打开指定铁路线的全线bim模型，并且指定模型参考点的经纬度；

步骤2.bim管理终端首先根据地理位置的不同，将铁路沿线所有建筑和设备自动切分成多个相互独立的子模型，并且计算各模型的经纬度数据；

如图5所示，根据地理位置对模型进行自动切分的方法包括如下步骤：

步骤2.1.首先将模型分解成基本的几何体；

步骤2.2.将逻辑上存在组合关系的几何体合并为一个实体；

步骤2.3.将垂直投影存在邻近(距离可以设置)、包含或重叠关系的实体合并成为一个单体模型，从而实现对模型的切分。

步骤3.bim管理终端将切分后的单体模型，按照铁路各专业的分工特点，针对不同专业所关注的模型信息，对模型进行轻量化处理，生成不同的模型文件；

如图4所示，模型轻量化处理方法包括以下步骤：

步骤3.1.将几何信息和非几何信息进行拆分，分别进行处理；

步骤3.2.对于本专业所关注的实体(如设备等)，保留全部模型的几何和非几何信息；对于本专业不专注的实体(如铁塔等)，仅保留基本几何信息，并且对模型几何信息进行压缩；

步骤3.3.将处理后的几何信息和非几何信息本别保存在不同的文件中。

bim终端对模型几何信息的压缩方法包括如下步骤：对模型表面几何数据(如三角形等)进行合并和简化，降低模型精度，减少几何数据的总量。

步骤4.bim管理终端将轻量化处理后的模型文件上传到bim服务器，同时将铁路线名称、地理位置、专业名称、模型名称、模型缩略图等信息保存到bim服务器；

步骤5.bim客户端从bim服务器查询指定铁路线的所有模型信息，并且将模型名称、模型缩略图按照模型位置显示在gis地图上；

步骤6.当用户在bim客户端上打开指定模型时，bim客户端携带模型名称、专业名称、细节层次等信息通过bim服务器下载相关专业的模型文件，根据需要进行模型轻量化加载和渲染；

bim客户端的模型轻量化加载和渲染方法包括如下步骤：

步骤6.1.根据当前选择的模型过滤条件进行分层加载，减少加载信息量，提高加载效率；

步骤6.2.通过计算模型实体的遮挡关系，只对没有遮挡的部分进行渲染，利用分层渲染提高渲染效率。

如图2所示，为实现本发明所提供的铁路bim模型轻量化方法，本发明还提供一种铁路bim模型轻量化装置，包括bim管理终端21、bim服务器22和bim客户端23；其中，

所述bim管理终端21，包括：

处理器31和存储器32，还可以根据实际需要进一步包括通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口。其中，存储器、通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口均与该处理器31连接。前已述及，节点设备中的存储器32可以是静态随机存取存储器(sram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、可编程只读存储器(prom)、只读存储器(rom)、磁存储器、快闪存储器等，处理器可以是中央处理器(cpu)、图形处理器(gpu)、现场可编程逻辑门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、数字信号处理(dsp)芯片等。其它通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件等均可以采用现有移动终端中的通用部件实现，在此就不具体说明了。

在本发明实施例中，bim服务器22和bim客户端23的硬件结构可以与bim管理终端21相同，同样都由处理器和存储器构成。

另一方面，在上述铁路bim模型轻量化装置中，bim管理终端21的处理器31读取所述存储器32中的计算机程序，用于执行以下操作：

根据bim模型中铁路沿线各建筑和设备的地理信息，将各建筑和设备切分成多个相互独立的单体模型；

基于铁路各专业所关注的单体模型，对各单体模型进行轻量化处理得到对应模型文件。

在本发明实施例中，bim管理终端21.bim服务器22.bim客户端23相互之间通过网络进行通信。

bim管理终端21，用于bim模型的导入和转换，并将转换后的模型上传到bim服务器22；

bim服务器22，用于处理bim客户端的上传、查询、下载请求。

bim客户端23，用于从bim服务器22查询和下载模型，并完成模型的展现；bim客户端23支持铁路不同专业用户的应用。

本发明针对铁路不同专业在运维阶段对bim模型的不同需求，实现了铁路bim模型的差异化处理。同时，结合模型自动拆分、信息压缩、加载和渲染等方面的轻量化技术，实现铁路运维场景下对bim模型的高效处理。

上面对本发明所提供的铁路bim模型轻量化方法和装置进行了详细的说明。对本邻域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。