[发明专利]一种基于倾斜摄影和体素的建筑群火灾模拟建模方法

说明书

本发明提供一种基于倾斜摄影和体素的建筑群火灾模拟建模方法，包括：以建筑群的倾斜摄影模型作为数据源，进行单体化操作，将建筑群的倾斜摄影模型分割为单体建筑倾斜摄影模型；遍历所述单体建筑倾斜摄影模型的每一个三角网格，对所述三角网格进行体素化操作，得到建筑群的体素模型；利用所述体素模型进行建模，建立火灾数值模拟模型，并赋予燃烧属性。本发明利用体素化方法实现由建筑的倾斜摄影模型得到建筑群的数值模拟建模，快速地建立建筑群的火灾数值模型，进而给出建筑群火灾蔓延的具体过程，不仅能够节省大量人工建模的工作量，并且可进一步得到区域火灾模拟更精细的结果，为更科学防灾、降低灾后损失提供依据。

技术领域

本发明涉及土木工程防灾减灾技术领域，特别涉及一种基于倾斜摄影和体素的建筑群火灾模拟建模方法。

背景技术

近年来，国内外发生了多起严重的建筑群火灾事故，造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失，如2014年云南独克宗古城发生严重的火灾，造成343栋木结构房屋烧毁，经济损失约8983.93万元。许多学者构建了建筑群的火灾蔓延模型(CHENG L,LI S,MAL,etal.Fire spread simulation using GIS:Aiming at urban natural gas pipeline[J].Safety Science,2015,75:23-35；赵思键,熊利亚,任爱珠,等.基于GIS的城市特大火灾蔓延模拟[J].火灾科学,2006,15(3):128-137)，可以预测火灾发展的过程与最终蔓延范围，对于火灾防控有重要意义。

不过，当前的建筑群火灾模拟无法给出更精细的结果，如火从一栋建筑蔓延到另一栋建筑的过程等。如果能对建筑群进行更精细的火灾数值模拟，给出以上结果，这将为火灾防控、灾后应急救援、降低火灾发生后损失提供依据，进而降低火灾的人员伤亡及经济损失。

基于计算流体动力学的火灾数值模拟方法可以有效再现火灾发展的状态及特性，得到火灾发生过程中各物理量的变化等信息。不过，建筑群的数值模拟建模工作繁重、效率低下。倾斜摄影技术能够高效快捷建立建筑物三维模型，如果将倾斜摄影测量模型用于火灾数值模拟，这将大大节省建模工作。然而，倾斜摄影测量得到的建筑模型是由三角网格表示的建筑外轮廓模型，只有表面，没有实体，无法直接用于数值模拟。

体素化是用体积集合表示离散的表面，可以从建筑的倾斜摄影模型得到体素模型，实现建筑群火灾数值模拟的快速建模。目前，并没有利用体素方法实现倾斜摄影模型体素化并进行建筑群火灾数值建模的先例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于倾斜摄影和体素的建筑群火灾模拟建模方法，实现从建筑的倾斜摄影模型得到建筑的体素模型，并快速建立火灾模拟模型，以应用于建筑群的火灾蔓延模拟，为科学的防火减灾提供决策依据。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种基于倾斜摄影和体素的建筑群火灾模拟建模方法，包括以下步骤：

S1、以建筑群的倾斜摄影模型作为数据源，进行单体化操作，将建筑群的倾斜摄影模型分割为单体建筑倾斜摄影模型；

S2、遍历所述单体建筑倾斜摄影模型的每一个三角网格，对所述三角网格进行体素化操作，得到建筑群的体素模型；

S3、利用所述体素模型进行建模，建立火灾数值模拟模型，并赋予燃烧属性。

优选地，所述步骤S2包括：

遍历所述单体建筑倾斜摄影模型的每一个三角网格，计算三角网格与三角网格包围盒中体素的距离，具体为体素中心到三角网格的顶点、边、面的距离；

利用上述三个距离的大小判断体素是否与三角网格相交；

在与三角网格相交的体素的位置处生成立方体体素，实现三角网格的体素化，得到建筑群的体素模型。