[发明专利]一种基于BIM的跨楼层路网提取方法

说明书

本发明公开了一种基于BIM的跨楼层路网提取方法,采用X‑Z平面投影、边界提取、X‑Z平面拓扑路径生成、拓扑路径与BIM构件交互四个步骤从任意形状的跨楼层构件中提取三维跨楼层拓扑路网；X‑Z平面投影采用自顶部向下的视图将跨楼层建筑构件的三维形状映射到X‑Z平面；边界提取采用一种全新的边界提取算法从X‑Z平面投影图中提取边界线；X‑Z拓扑路径生成则是从X‑Z投影边界图中生成二维拓扑路径；这条二维拓扑路径也是三维跨楼层拓扑路径在X‑Z平面的投影，拓扑路径与BIM构件交互将生成的X‑Z拓扑路径与BIM模型中跨楼层构件的三维形状相交来获取最终的三维跨楼层拓扑路网。

技术领域

本发明涉及数据挖掘、图像识别及信息可视化领域，特别是涉及一种基于BIM的跨楼层路网提取方法。

背景技术

当前，室内路网在室内定位、室内路径规划、室内机器人智能作业和三维地理信息系统等领域具有广泛的应用需求。室内路网的自动化提取是室内基于位置的服务的技术基础。然而，目前大多数室内路网都是依赖于手工建模，这种方法不仅繁琐耗时，而且极易出现错误。建筑信息模型(Building Information modeling,BIM)包含多维的计算机辅助设计信息，其为室内路网的自动化构建提供了可能。完整的三维室内路网包括同楼层路网和跨楼层路网。当前，研究者们提出的室内路网提取方法大多数只考虑同楼层路网的提取，少数研究者提出的跨楼层路网提取方法不能应用于具有不规则几何形状的跨楼层构件路径提取。

跨楼层构件(例如楼梯和坡道)连通两个不同的楼层，跨楼层构件上存在的路径能够将不同楼层的平面路网连接起来，形成完整的三维室内路网。因此，从BIM跨楼层构件中自动化地提取拓扑路径是构建跨楼层路网的一种有效方法。一些研究者试图通过寻找和连接跨楼层构件两端边界上的几何中心点来获得跨楼层路网。诚然，这种方法可以从具有规则几何形状的跨楼层构件中提取跨楼层拓扑路径。但是，这种方法不能应用于具有不规则几何形状的跨楼层构件，如弯曲楼梯。为此，从具有不规则几何形状的BIM跨楼层构件中自动化地提取跨楼层路网仍然是一项极具挑战性的任务。

发明内容

本发明是从跨楼层构件投影图的边界图中生成二维拓扑路径，然后将生成的二维拓扑路径与BIM构件进行交互，最终提取出完整的跨楼层路径。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于BIM的跨楼层路网提取方法，包括以下步骤：

X-Z平面投影：将跨楼层建筑构件的三维形状从Y轴的负方向投影到X-Z平面，得到X-Z平面投影图；

边界提取：从X-Z平面投影图中提取边界线，得到X-Z投影边界图；

生成X-Z拓扑路径：从所述X-Z投影边界图中生成二维拓扑路径；

平面拓扑路径与BIM构件交互：将所述X-Z拓扑路径与BIM模型中跨楼层构件的三维形状相交来获取最终的三维跨楼层拓扑路网。

优选地，所述X-Z平面投影是将跨楼层建筑构件C的三维形状从Y轴的负方向投影到X-Z平面，即将跨楼层建筑构件C的三维形状中Y轴坐标设置为y＝0，获得跨楼层建筑构件在X-Z平面上的投影。

优选地，所述跨楼层建筑构件C在BIM模型中连接两个不同楼层，BIM模型中的建筑构件由若干个三角形组成，所述三角形用t₁,t₂,…,t_n表示，则建筑构件C是一系列三角形的集合，即：

优选地，所述跨楼层建筑构件C的每一个几何平面由若干个三角形表示，将相应的三角形的点和线的Y轴坐标值设置为y＝0，得到跨楼层构件C在X-Z平面上的投影图C^T，即：