桥梁BIM模型构建系统及方法

本发明涉及智能建造，具体地指一种桥梁bim模型构建系统及方法。

背景技术：

1、随着建筑行业快速发展，bim的应用越来越广泛。bim(building informationmodeling)是智能建筑领域的核心技术之一，覆盖设计、施工和维护等全生命周期的各个阶段，它通过将几何、材料、构造以及其他相关信息整合到一个一体化的数字实体中，实现对全过程的综合管理。bim在设计、施工和运营的各个阶段都发挥着重要作用。在设计阶段，bim可以帮助设计师更快速地创建，并对不同方案进行比较和决策。通过可视化的方式，工程师可以更好地与客户和团队沟通，并及时获取反馈。在施工阶段，bim可以用于生成图纸、规划工作过程以及协调不同专业之间的工作。在运营阶段，bim可以用于设备维护、能源管理和场地管理等方面。借助bim进行施工，可以提高工作效率、降低成本，并实现可持续发展。

2、目前有关bim的研究中，一些学者基于点云进行研究，这种方法能够准确表达结构特点和纹理渲染，但只适用于已有现成实体参考的情况，无法应对"从无到有"的模型构建需求。另外，一些学者尝试基于参数化文件进行研究，通过修改文件使其适用于多个项目，但这种方式仅适合专业工程师，且修改文件的过程复杂繁琐。另有学者使用一些建筑软件进行制作，但这种情况存在一经设计完成就无法修改的问题。目前，大多数关于bim构建的研究侧重于几何信息和纹理渲染，缺乏对bim基础部件之间内在约束关系的研究，导致构件之间的空间限制关系无法很好地呈现，无法满足精细化管理的需求。此外，传统方法存在输入过多和耗时长的问题。

3、总的来说现有技术的缺点如下：

4、1，传统方法存在输入过多和运行时间长的问题。输入过多可能导致参数设置的复杂性增加，难以准确地确定数值的取值范围和关联关系。而运行时间长则可能导致模型生成的效率低下，尤其是在处理大型项目时更为明显。

5、2，基于三维扫描生成桥梁模型。点云扫描需要使用专业的设备和传感器，但这种方式只适合于有现成建筑参考的情况，并且扫描的精度和分辨率受到设备和传感器的限制。

6、3，基于参数化文件生成桥梁模型。修改参数化文件需要专业的建筑领域与计算机领域的知识，需要理解和掌握建筑元素的属性和限制条件。同时修改过程比较繁琐，无法达到快速的目标。

7、4，通过专业的制作软件生成桥梁模型。首先手动设计方法的速度较慢，同时存在一经设计就很难修改的问题。并且目前的研究缺乏对基础构件间的关系的研究，无法满足精细化管理的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要提供一种桥梁bim模型构建系统及方法，本发明具有更高的建模效率。

2、为实现此目的，本发明所设计的桥梁bim模型构建系统，它包括参数化建模单元构建模块、bim模型数据读取模块、特征提取模块、权重分配模块和模型匹配模块；

3、所述参数化建模单元构建模块用于进行目标桥梁bim建模参数与gis模型之间的信息融合形成bim与地形模型的整体模型，融合过程中gis模型为目标桥梁bim建模参数提供地形信息以及选线信息，地形信息决定桥墩的高度，选线信息决定着桥梁的位置与走向；

4、bim模型数据读取模块用于从bim模型库中读取各个历史桥梁bim模型的模型数据，并由各个历史桥梁bim模型的模型数据组成数据集，各个历史桥梁bim模型的模型数据包括各个历史桥梁建模参数和各个历史桥梁bim模型的总面积；

5、特征提取模块用于对所述数据集利用随机森林算法进行特征提取，提取出对各个历史桥梁bim模型的总面积影响最大的若干建模参数；

6、权重分配模块用于对建模参数利用mhpo算法进行权重分配，为各个建模参数分配一个权重值；

7、模型匹配模块用于根据各个建模参数的权重值和所述数据集并利用欧氏距离相似度算法，计算bim模型库中各个历史桥梁bim模型与目标桥梁bim模型的相似度，如果存在相似度大于阈值的一个或多个历史桥梁bim模型，则选择其中相似度最大的历史桥梁bim模型进行复用。

8、本发明的有益效果：

9、本发明使用特征提取算法以及mhpo算法对建模参数进行权重分配，通过合理地分配权重提高模型匹配的精度。模型匹配模块将目标桥梁与模型库中的桥梁模型进行模型匹配。如果在搜索过程中发现有相似度大于阈值的模型，则根据搜索结果对模型库中的历史桥梁模型进行复用与修正。如果模型库中不存在与目标桥梁模型相似的模型，则使用本体推理模块中的建模规则进行参数推理，实现主要建模参数推理得到全部建模参数，最后经过参数化建模系统建立最终的桥梁模型，达到提高建模效率的目的。

10、本发明通过将参数化驱动与模型匹配和本体推理结合的方法，提高了模型建立过程的灵活性与可扩充性，实现了从无到有的快速构建，使得创建出来的模型既能体现几何信息，也可以体现构件之间的约束关系。同时将专业知识抽象为数学公式来减少输入，进一步提高效率。

技术特征：

1.一种桥梁bim模型构建系统，其特征在于：它包括参数化建模单元构建模块、bim模型数据读取模块、特征提取模块、权重分配模和模型匹配模块；

2.根据权利要求1所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：它还包括推理建模模块，在模型匹配模块的相似度计算中，如果不存在相似度大于阈值的历史桥梁bim模型，则推理建模模块利用建模规则进行参数推理，得到目标桥梁bim模型的全部建模参数。

3.根据权利要求2所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：所述推理建模模块利用建模规则进行参数推理，得到目标桥梁bim模型的全部建模参数的具体方法为：

4.根据权利要求1所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：bim模型与gis模型之间通过revit软件中的族实例familyinstance与gis模型中的地形表面topographysurface实现交互。

5.根据权利要求1所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：bim模型与gis模型之间的信息融合的具体方法为：

6.根据权利要求1所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：bim模型数据读取模块用于从bim模型中通过自定义脚本或第三方插件读取bim模型的模型数据。

7.根据权利要求1所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：所述权重分配模块对建模参数利用mhpo算法进行权重分配，为各个建模参数分配一个权重值的具体方法为：

8.根据权利要求1所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的桥梁bim模型构建系统，其特征在于：特征提取模块对所述数据集利用随机森林算法进行特征提取的具体方法为：

10.一种基于权利要求1所述系统的桥梁bim模型构建方法，其特征在于：它包括如下步骤；

技术总结
本发明公开了一种桥梁BIM模型构建系统，它的参数化建模单元构建模块进行目标桥梁BIM建模参数与GIS模型之间的信息融合形成BIM与地形模型的整体模型；BIM模型数据读取模块从BIM模型库中读取各个历史桥梁BIM模型的模型数据；特征提取模块对所述数据集利用随机森林算法进行特征提取；权重分配模块对建模参数利用MHPO算法进行权重分配；模型匹配模块根据各个建模参数的权重值和所述数据集并利用欧氏距离相似度算法，计算BIM模型库中各个历史桥梁BIM模型与目标桥梁BIM模型的相似度，如果存在相似度大于阈值的历史桥梁BIM模型，则选择其中相似度最大的历史桥梁BIM模型进行复用。本发明具有更高的建模效率。

技术研发人员：严俊伟,张浩,艾青松,孟伟,包图宇
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15