[发明专利]施工数据驱动的带状构造物建设过程自动化建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动建模技术和4D建模技术领域，特别涉及一种施工数据驱动的带状构造物建设过程自动化建模方法。

背景技术

施工过程的规划与监管对于建筑工程极为重要。早期，施工规划与监管的主要手段是查阅二维图纸和进度报表。它们缺乏三维信息，这致使工程师依赖经验和直觉做出抉择。3D计算机辅助设计技术很好的缓解了该问题。工程师可以通过3D模型来了解建筑的结构，工程的进度等信息。但，3D模型只能反映建筑某一时刻的状态，无法显示建筑工程任意特定时期的情况。1996年，美国斯坦福大学的CIFE(Center for Integrated Facility Engineering)实验室提出了4D理论。它在3D模型基础上，增加时间维形成的一种动态空间模型。经过十几年的研究，4D技术从简单的3D模型与时间轴叠加逐渐发展为更具潜力的复杂4D模型，也越来越多的应用到实际的建筑工程中。

带状建筑物的设计数据通常包括平、纵、横数据，它是建立带状构造物模型的基础。平面数据主要记录线形中各个线元的设计参数，它表述的是带状建筑物中线的平面位置。而纵断面数据则表达了线路中线在立面上的位置。横断面数据则是在带状构造物中线上相应位置处法线方向的建筑轮廓和设计形式。因为带状建筑物的平、纵、横数据分别记录，其相互之间的关联性较差。而带状建筑模型作为一个整体，在绘制时需要同时表达平、纵、横各个要素。其中，横断面数据对于描述带状建筑物外形最为重要。

发明内容

本发明的目的是：克服现有方法没有充分利用带状构造物的横断面数据难以高效地完成自动建模并体现建设过程的不足，提供一种施工数据驱动的带状构造物建设过程自动化建模方法，该方法充分利用了横断面数据，可以基于少量的施工数据自动生成带状构造物竣工和施工模型，提高建模效率和扩展性并能够体现建设过程。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种施工数据驱动的带状构造物建设过程自动化建模方法，该方法将带状构造物抽象为横断面模板，把连续的带状构造物离散化为横断面序列，根据少量的构造物参数生成横断面模型，并将其连接生成竣工模型，再基于少量的进度数据从竣工模型中提取施工模型，从而达到基于施工数据自动生成带状构造物的竣工和施工模型的目的，具体包含的步骤如下：

(1)根据构造物设计表定义构造物横断面的组成部分，并生成横断面模板；

(2)根据步骤(1)的横断面模板和施工单位提供的构造物横断面采样点坐标生横断面模型；

(3)根据构造物位置表提供的构造物空间位置信息，选取步骤(2)得到的横断面模型，并将其连接生成构造物模型；

(4)选定施工日期；

(5)根据步骤(4)设定的施工日期，在数据库中选取相应的建造进度报表，并结合构造物模型生成施工模型；

(6)绘制步骤(5)得到的施工模型，从而完成带状构造物建设过程自动化建模。

进一步的，所述步骤(1)中定义构造物横断面的组成部分的方法为：根据构造物设计表规定的横断面组成方式，利用树形结构描述横断面，将其划分为结构体structure、结构组件element、线段line和弧arc，横断面模板将结构复杂的横断面结构体structure按层级分为若干结构组件element，结构组件包含构成横断面的线段line和弧arc。

进一步的，所述步骤(2)中根据横断面模板和构造物横断面采样点坐标生横断面模型的方法为：根据采样点坐标和构造物参数表，利用公式(a)、(b)计算横断面中线段和弧；

l_i-b＝l_i-a+size·v(angle)·R                             (a)

p_i＝i·(radian/m)·radius·orientation·R+O(point)       (b)

其中，R为横断面坐标系到世界坐标系的转换矩阵；l_i-b、l_i-a为线段端点坐标，size为线段长度，v(angle)为线段方向向量；p_i为弧上顶点，radian为弧度，radius为半径，orientation为半径方向向量，O(point)为圆心坐标，m为弧上顶点数。