[发明专利]一种基于BIM的仿唐宋古建异形屋面瓦参数化建模方法

摘要

本发明涉及一种基于BIM的仿唐宋古建异形屋面瓦参数化建模方法，通过Bezier曲线公式和Bezier曲面变量公式生成曲面自适应特征点曲面矢量切线，并关联屋面筒瓦构件形成参数化屋面筒瓦族，通过建立屋面结构体量生成屋面结构平面，利用UV坐标系划分屋面结构平面，形成对应每个筒瓦的空间自适应点网格单元，载入筒瓦族关联每个网格单元，形成屋面。本发明优化古建异形屋顶的参数化建模工作，从而减少古建屋顶建模的的重复工作，即时显示相应参数设置下形制尺寸的三维效果，设计直观，方便设计人员的快速建模。本发明设计学合理、构思巧妙，有效提高工作效率，且建模直观，具有广泛推广应用的价值。

主权项

1.一种基于BIM的仿唐宋古建异形屋面瓦参数化建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、通过体量框架线构建屋面整体曲面；步骤二、建立屋面瓦分隔，将整体屋面划分成对应每片筒瓦位置的网格单元，再由创建的自适应参数化屋面筒瓦族关联替换；首先通过两个公式定义出参数化屋面筒瓦族：⑴建立四边特征Bezier曲面：Bezier曲线公式为：其中：Pi是特征多边形顶点的位置矢量；Bi,n(t)是伯恩斯坦基函数；P(t)是贝塞尔曲线轨迹；t是曲线长度比例；Bezier曲面—由多边形面上的设计点所构成网格定义；特征多边形Bezier曲面——定义n次Bezier曲线的n条边组成的多边形，勾画出对应曲线的形状；通过四条相连的Bezier曲线建立对应屋面网格划分的特征Bezier曲面，即四边特征Bezier曲面；⑵在四边特征Bezier曲面边线上建立带动曲面变化的特征点，具体操作如下：Bezier曲面变量公式如下：定义：m×n次曲面公式为：其中－m,n决定曲面片的次数；Bi，m(u)、Bj，n(v)是伯恩斯坦基函数；Qi,j是控制网格顶点的(m+1)×(n+1)；P(u,v)是贝塞尔曲线变量值；u是u方向坐标值，v是v方向坐标值；上述公式定义Bezier曲面边线点变化带动整体Bezier曲面变化；在已建的四边特征Bezier曲面相对边线中点上分别添加一个特征点；⑶通过连接特征点与四边特征Bezier曲面的交点形成自适应特征点，再根据四边特征Bezier曲面上自适应特征点创建曲面矢量切线；⑷然后以曲面矢量切线为中心线建立筒瓦外形，形成屋面筒瓦自适应参数化族；⑸建立屋面瓦分隔，在步骤一中创建的屋面整体曲面上创建UV映射，形成屋面分隔；步骤三、采用自适应构件参数化族添加屋面瓦，对应每个UV纹理单元曲面填充生成筒瓦构件，形成屋面；步骤四、最后利用BIM建模的对称性模块生成整体古建屋面瓦模型的建立。