一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明属于桥梁参数化设计领域，涉及桥梁bim正向设计软件的桥梁构件参数化建模与出图三维联动方法，尤其是涉及一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法、装置、设备及介质，主要应用于公路、市政、铁路等桥梁领域，还可应用于桥梁施工、运营管理等领域。


背景技术：

2.当前，随着桥梁工程领域的不断发展，桥梁形式愈加复杂，传统的桥梁出图模式及工程量统计的方法已经难以满足工程设计及建设的需要。长久以来，桥梁设计一直采用二维设计的方式，工程师依靠各种传统二维cad软件进行手动绘制图纸，依靠工程师空间想象力和设计经验对桥梁结构的关键剖面进行细部绘制。这种方法一方面是各种图件之间没有关联性，一旦局部发生修改，需要依靠工程师手动对相关联的图件进行修改，极易出错且效率低下。另一方面，目前桥梁设计软件的操作方法是输入设计参数，生成二维图纸，但本质上也是一种二维设计方法，其缺点是程序中图件的绘制自由度较低，同时二维图纸不够形象直观，工程师仍需通过空间想象力对桥梁结构进行检查。随着计算机技术的不断发展和工程三维设计技术的广泛应用，出现了采用三维模型进行辅助设计的方法，但是目前三维建模需要手动完成，工作量较大，出图能力亦无法满足工程需求。
3.桥梁构件构造复杂，其设计参数包括：两类：用户输入参数和系统自动计算参数。如现浇箱梁构件，仅用户输入参数就多达到一百多个，目前bim软件根据设计参数建立三维模型，但是，如何保证其设计参数（尤其是系统自动计算参数）完全正确，仅仅通过三维模型手动检查工作量巨大，若结合二维图纸，二三维联动检查，则将大大简化该过程。
4.根据调查，现有三维bim软件三维构件生成二维图形方法的原理是通过投影映射或者三维剖切视图。因此二维图生成的原理决定了图纸只能根据其几何信息生成相对应的二维线条，不能够满足桥梁出图规范中对于构件的折断表示要求，如图1所示，桥墩构件立面图墩身和桩基，墩身、桩基高度过高，在图面上若全部绘出，将占用过大图幅、甚至无法容纳，因此进行折断表示，不能满足规范对图层、颜色、线宽等的要求；同时，对于桥梁构件（如桥墩），其出图方式为将同一类构件采用一张图合并表示，该类构件中可能存在某些参数的取值不同，则一般将其在图形上标注为参数（如图1所示，桥墩构件立面图中墩顶高程h3~h6），再采用参数表格的形式给出各个桥墩该参数的具体取值。而对于更为复杂的上部构件，如多次倒角的现浇箱梁构件，仅采用剖切或者投影的方法更是无法生成清晰简洁的施工图纸。
5.因此，有必要提供一种设计方法，同时满足桥梁构件三维模型的自动创建和二维图纸的生成需求，并且二维图纸和三维模型能够实现数据联动，即在二维图纸或三维模型上对参数的修改，模型或者图纸都能同步更新，这样既能发挥bim模型的优势，又能充分利用二维图纸信息明确、标注清晰的优势，打通二维三维的隔阂，提高设计、出图的效率。


技术实现要素：

6.本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种基于构件参数化的桥梁建模与出图三维联动方法，帮助工程师高效完成桥梁构件三维模型的创建和二维工程图纸的生成，提高生产效率，减少人力投入并缩短工期。
7.为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法，包括：如下步骤：s1、桥梁构件参数化步骤，桥梁构件参数录入操作，用于交互输入桥梁构件设计所需要的所有参数信息，提供桥梁设计的基础数据；s2、基于构件参数的桥梁三维建模步骤，用于根据桥梁设计参数进行桥梁三维模型的创建、参数附加、修改；s3、基于经参数化的桥梁构件及桥梁三维模型，创建二维图纸步骤，用于上部构件、下部构件、附属构件出图信息的定义、二维图纸的生成、修改；s4、基于构件参数的模型-图纸联动修改步骤，用于桥梁构件三维模型和二维图纸参数变更后构件的实时修改。
8.步骤s1为桥梁设计参数输入步骤，当对构件参数进行了修改，并且当经进行过步骤s2和步骤s3后，将会自动触发构件二维图纸和三维模型动态更新。步骤s1中，桥梁构件参数化包括：创建桥梁构件定义，并设定其设计参数、建模参数和出图参数，其中，设计参数包括：构件的类型、型号、固定尺寸参数、设计标准、力学参数；建模参数包括：构件的定位参数、构件编码、可变尺寸参数；出图参数包括：出图方式、绘图样式（填充、花纹、线型、线宽、符号）、标注参数（样式、内容、字体、字高、颜色）、折断参数、附注参数。
9.步骤s2包括：桥梁构件三维模型生成、参数附加s2-1一个子步骤，步骤s1完成后进行步骤s2的操作。步骤s2中，创建桥梁模型包括：根据桥梁设计条件（地形、地质、周边环境、路线信息）确定工程的设计标准、工程等级、荷载信息，并据此调用步骤s1的参数化桥梁构件，根据工程实际确定桥梁的跨径组合，确定采用构件的具体型号、力学参数；并根据构件定义的定位参数，确定构件与路线、构件与构件之间的位置关系；综合设计条件、荷载信息、定位信息及固定尺寸参数，计算构件实例的可变尺寸参数，从而确定放置的构件实例的设计参数、建模参数和出图参数，根据定位参数，生成桥梁三维模型，并在模型上附加构件的编码信息，完成桥梁三维模型的创建。
10.步骤s3包括：定义合并出图规则s3-1、检索全桥构件，根据参数归并分类s3-2、分类成图、标注参数、参数附加s3-3、生成各构件参数取值表格s3-4四个子步骤；步骤s3在步骤s2完成后进行。
11.具体地，定义桥梁工程的合并出图规则，根据出图规则对桥梁三维模型中的构件进行分组，并对每一组内构件的参数进行统计；对每组构件根据模型关联的构件定义，确定绘制二维图纸时应采用的出图方式（剖切、示意）；按照出图方式，结合绘图样式参数确定构件绘制的图层、样式等信息，根据构件定义的标注参数信息，生成对应的标注，并结合模型，生成对应的附注信息，同时，生成每组构件的设计参数信息取表；从而生成该项目的图纸；其生成的二维图件具有构件的参数信息，二维图件为三维构件的等价表示，即构件的二维图形为由线条、标注、文字等组合构成的二维化桥梁构件。
12.桥梁工程的合并出图规则包括：单个桥梁项目中可能存在大量同类构件，根据出
图规范的要求，需将同类构件根据设计参数归并后分组，将同组构件在同一图纸上表示，用于定义分组的原则；对每一种构件（上部、下部、附属）的每一种图纸类别（构造图、钢筋图），分别定义其合并出图的规则，其规则包括：但不限于构件的几何尺寸、构件的元素数量、构件类型、配筋布置参数等及各规则的组合；通过定义合并出图规则，在生成桥梁图纸的时候实现自动合并，并汇总分组内构件参数，生成构件参数表。
13.桥梁的二维图纸生成包括：桥梁整体出图、上部构件出图、下部构件出图和附属构件出图；出图方式包括：透视出图、参数绘图出图、示意出图；透视出图即根据构件的三维模型，采用投影或剖切的方式进行构件轮廓的绘制，并进行可见边的判别；参数绘图是指读取桥梁模型构件上的实例参数，采用绘制的方式生成对应的二维图形；示意出图是指对该构件采用符号出图，而不是根据其几何参数出图。
14.步骤s4包括：构件检索s4-1和构件参数更新s4-2两个子步骤，该步骤在步骤s2和步骤s3后进行，对模型和图纸中对应的参数的构件进行实时更新。
15.步骤s4具体包括：两部分：桥梁模型变更驱动更新和桥梁图纸变更驱动更新；设计成果可以在模型和图纸上进行修改，模型和图纸通过在图元上附加构件编码参数进行关联，自动检索对应的关联设计参数、对同编码图元按照修改后参数进行修改；所有修改步骤均联动更新，一处修改，处处更新；该过程自动进行，无需手动干预，保证数据的一致性。
16.步骤s4联动修改可多次调用，对其操作将对其它过程（步骤s1、s2、s3）的成果（包括：二维图纸和三维模型）进行修改。可进行多次迭代，数据-模型-图纸实时联动，大大提高效率。综合采用二、三维设计手段，完成桥梁结构的设计过程。
17.本发明第二个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图装置。
18.为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图装置，包括：如下单元：桥梁构件参数化单元，所述桥梁构件参数化单元用于生成参数化桥梁构件定义；桥梁三维模型创建单元，所述桥梁三维模型创建单元用于基于经参数化的桥梁构件，创建桥梁三维模型；桥梁二维图纸创建单元，所述桥梁二维图纸创建单元基于经参数化的桥梁构件以及桥梁三维模型，生成桥梁的二维图纸；桥梁三维模型、桥梁二维图纸联动更新单元，所述桥梁三维模型、桥梁二维图纸联动更新单元用于通过桥梁三维模型变更设计参数，联动更新桥梁二维图纸或者，通过桥梁二维图纸变更设计参数，联动更新桥梁三维模型。
19.本发明第三个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种电子设备。
20.为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种电子设备，所述电子设备包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，所述处理器、通信接口、存储器之间通过通信总线完成相互间的通信，其特征在于：存储器，所述存储器用于存储计算机程序，处理器，所述处理器用于执行存储器上所存储的计算机程序以实现前文所述的二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法步骤。
21.本发明还有一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种计算机可读存
储介质。
22.为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前文所述的二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法步骤。
23.本发明提供一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法、装置、设备及介质，具有如下有益效果：通过参数定义，程序自动完成模型和图纸的创建，同时，可根据规则任意修改输入参数、三维模型或者二维图纸，对任意一处的修改，都会触发其它关联图元的更新操作，保证模型、图纸输出成果的一致性；同时，极大方便了对设计参数的检查校核，确保设计成果的正确性，实现真正意义的三维正向设计；具备强大的校核功能和实时动态更新功能，同时也可应用于设计变更过程，保证模型、图纸输出成果的一致性，为工程信息化提供强有力的数据支撑。
附图说明
24.图1为现有技术中根据出图规范生成的桥墩构件立面图。
25.图2为本发明所提供的二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法的过程图示。
26.图3为三维模型、二维图纸设计参数联动校核示意图。
具体实施方式
27.参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
28.一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法，包括：桥梁构件参数化步骤s1、基于构件参数的桥梁三维建模步骤s2、基于参数化构件创建二维图纸步骤s3、基于构件参数的模型-图纸联动修改步骤s4。具体地，如下所述：s1、桥梁构件参数化：参数包括：设计参数、建模参数、出图参数三大类，其中：设计参数包括：构件的类型、型号、尺寸参数、设计标准、力学参数、智能化设计参数；建模参数包括：构件的基点参数、接口参数、构件编码信息、尺寸计算参数；出图参数包括：出图方式参数、出图样式参数（填充、花纹、线型、线宽、符号）、标注参数（样式、内容、字体、字高、颜色）、折断参数、附注参数。
29.设计参数用于定义桥梁构件的选用标准、构造、钢束、配筋及荷载等信息；建模参数用于根据工程实际确定构件尺寸的计算原则，布置方法、布置数量等几何参数，从而生成具有工程属性的三维桥梁构件；出图参数主要是用于定义该构件在图纸中的表达样式，如构件是否折断绘制、是否对称绘制、颜色、粗细、大小等。通过定义设计参数、建模参数和出图参数，完成一个构件的语义表示构建，可保存为模板，作为构件库重复利用。
30.s2、基于构件参数的桥梁三维建模：程序根据桥梁构件语义表示桥梁参数，以及当前项目的工程信息（如地质、线路、地形、水文条件、净空信息等），生成具有属性信息的三维空间模型。同时，在各个构件上附加构件的编码信息及设计参数，用户点击生成的三维模型，可以对桥梁构件的设计参数进行修改，如桩长、桩径等。
31.s3、基于经参数化的桥梁构件及桥梁三维模型，生成桥梁的二维图纸：
s3-1子步骤主要是定义合并出图规则。在桥梁构件出图中，针对多个构件，一般需要采用合并出图的方式，本步骤主要是用于定义构件的合并筛选条件，如对下部结构构造图，其合并条件包括：但不限于结构形式、基础类型、是否设置系梁等，多个合并条件和进行排列组合，计算出图数量，同时根据合并出图原则统计构件的参数信息。同样，设置好的信息可以保存为模板，其它桥梁可以调用和修改。
32.步骤s3-2子步骤主要是检索全桥构件，根据参数归并分类，该步骤自动执行，当完成三维建模操作后，程序根据s3-1中定义的出图规则，对桥梁构件进行筛选分组。
33.步骤s3-3子步骤为下部构件图纸生成步骤，主要是分类成图、标注参数、参数附加，根据分组结果，程序将每组的成员采用合并出图的方式在同一二维图纸上表达，同一分组内的构件，对具有相同值的参数，则在图面上标注具体的取值，而对于具有不同取值的参数，则采用代号的形式表示，并在参数表中给出具体取值。同时，该子步骤进行参数附加的操作，即在二维图元上关联构件的设计参数，其标注元素对参数驱动的图元，当双击该标注时，可对关联设计参数进行修改。当进行了设计参数的修改，自动触发联动修改s4步骤。
34.s3-4子步骤主要是生成各构件参数取值表格。
35.s4、建模-出图联动修改：s4-1子步骤主要是构件检索，s4-2子步骤主要是构件参数更新，该步骤在步骤s2和步骤s3后进行，对模型和图纸中对应的参数的构件进行实时更新。当用户生成了桥梁构件的三维模型和二维图纸后，三维模型和图纸中的图元自动附加了相关的设计参数信息，用户可当点击三维模型或二维图纸中的图元对参数进行修改时，该图元自动完成更新，同时，程序根据编码信息对附加了该参数信息的相关二维、三维构件进行检索，对检索到附加了该信息的构件完成自动更新。
36.本发明还提供一种二、三维联动的桥梁参数化建模、出图装置，包括：如下单元：桥梁构件参数化单元，所述桥梁构件参数化单元用于生成参数化桥梁构件定义；桥梁三维模型创建单元，所述桥梁三维模型创建单元用于基于经参数化的桥梁构件，创建桥梁三维模型；桥梁二维图纸创建单元，所述桥梁二维图纸创建单元基于经参数化的桥梁构件以及桥梁三维模型，生成桥梁的二维图纸；桥梁三维模型、桥梁二维图纸联动更新单元，所述桥梁三维模型、桥梁二维图纸联动更新单元用于通过桥梁三维模型变更设计参数，联动更新桥梁二维图纸或者，通过桥梁二维图纸变更设计参数，联动更新桥梁三维模型。
37.本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，所述处理器、通信接口、存储器之间通过通信总线完成相互间的通信，其特征在于：存储器，所述存储器用于存储计算机程序，处理器，所述处理器用于执行存储器上所存储的计算机程序以实现前文所述的二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法步骤。
38.本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前文所述的二、三维联动的桥梁参数化建模、出图方法步骤。
39.上述计算机可读存储介质可以是电子设备中的处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括：但不限于磁性存储器如软盘、硬盘、磁带、磁光盘（mo）等、光学存储
器，如cd、dvd、bd、hvd等、以及半导体存储器如rom、eprom、eeprom、非易失性存储器（nand flash）、固态硬盘（ssd）等。
40.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
41.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括：指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
42.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
43.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括：优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
44.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。