一种基于场景定制的BIM模型轻量化方法与流程

一种基于场景定制的bim模型轻量化方法
技术领域
1.本发明涉及bim技术领域，具体为：一种基于场景定制的bim模型轻量化方法。


背景技术：

2.bim(建筑信息模型,building information modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。现已成为建筑学、工程学及土木工程领域的实用新工具。
3.当bim被应用于三维展示及空间管理的时候，模型的信息量会直接导致展示及空间管理的效果和速率都严重下降。为解决这些应用效率问题，出现了“bim模型轻量化”概念。“bim模型轻量化”是通过一系列技术手段来减少bim原始模型的体量，比如减少模型涵盖的点、面数量等，来对原始bim模型进行轻量化处理。现有的bim模型轻量化方法虽然能够对bim原始模型实现适度的“瘦身”，但要利用bim轻量化模型进行3d快速展示、高效区域空间管理等，还很不理想。
4.在bim原始模型构建阶段，由于模型搭建者（包括应用方）无法全面预测对bim模型后期的应用需求，因此就不可能根据应用需要来对原始bim模型进行针对性的空间切割。现有的bim模型轻量化技术方案也并不支持在轻量化后的bim模型上直接进行可定义的空间切割并把切割后的空间模型保存为独立的轻量化模型。
5.现有技术下，如果需要获得整体模型中的局部空间模型，只能采用以下两种手段：一、单独构建这个局部空间的原始bim模型，比如单独的报告厅、单独的会议室等。局部空间bim模型的轻量化也只能单独进行。这种方式灵活性差、建模周期长，还会因为原始bim修改,导致整体bim模型和局部bim模型出现不一致。
6.二、通过“隐藏”轻量化整体bim模型的某些构件信息，而只展示应用场景需要的相关构件，比如某一个楼层等等来取得“局部空间模型”。但是这种隐藏方式不能改变轻量化模型本身的体量，因此不会减小模型的大小或者加快模型加载的速度。
7.另外，如果要利用传统的bim模型实现空间管理应用，那么在bim建模时就需要添加今后被管理的设备实体极其相应的属性。这需要在bim建模前就对后期被管理设备的种类、数量、参数、品牌及应用场景等了如指掌，这明显是不大现实的。本发明同时提供了如下的一种可能性：对于同样的空间管理需求，用户可以在切割好的空间模型上添加设备实体及其相应的属性来满足需求。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于场景定制的bim模型轻量化方法，具备可根据实际的应用场景对模型进行切割，更加贴近用户需求等优点。
9.为实现上述可根据实际的应用场景对模型进行切割，更加贴近用户需求的目的，本发明提供如下技术方案：一种基于场景定制的bim模型轻量化方法，该方法包括以下步
骤：步骤1:将专业人员建立的原始的bim模型文件，通过bim模型转换api进行上传，所述原始的bim模型文件为ifc模型文件；步骤2:bim模型转换api将ifc模型文件上传到bim轻量化引擎，以生成轻量化模型；步骤3:将生成的轻量化模型保存到轻量化服务器，以对轻量化模型进行统一管理；步骤4:通过轻量化模型展示api，将轻量化服务器上的轻量化模型展示给用户；步骤5:用户将轻量化模型通过网页客户端下载到本地，针对不同的场景需求对同一个轻量化模型通过轻量化模型展示工具进行展示和编辑，以得到场景定义的切割定义模型；步骤6:用户将所述切割定义模型传递给轻量化模型切割api；步骤7:轻量化模型切割api将所述切割定义模型和原始轻量化模型一起传递给轻量化模型切割引擎；步骤8:轻量化模型切割引擎根据所述切割模型对原始的轻量化模型进行切割以得到新的轻量化模型，将所述新的轻量化模型文件保存到轻量化服务器。
10.可选的，所述步骤2具体包括：bim模型转换api将ifc模型文件上传到bim轻量化引擎，先将ifc文件转换成dae文件，再将dae文件转换成gitf文件；接着从ifc文件中提取bim模型元数据信息，将gitf文件和bim模型元数据信息合并，生成轻量化bim数据模型可选的，该方法还包括：将整个轻量化pipeline部署到云服务器，并通过标准webapi方式提供文件上传、转化、存储以及下载服务。
11.可选的，该方法还包括：所有轻量化模型的操作均可以在云服务器上完成，并通过webapi的方式提供模型构件的提取、移除、导出以及存储服务。
12.可选的，所述步骤6具体包括：不同的用户根据不同的应用需求，通过轻量化模型切割api来筛选轻量化模型中的控件，以满足客户的具体要求。
13.可选的，所述的步骤7还包括：通过轻量化模型切割api，对所述切割定义模型的图形边界进行切割以及添加人工标注操作。
14.有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种基于场景定制的bim模型轻量化方法，具备以下有益效果：该方法通过对bim模型进行逻辑空间的定义和切割并保存成独立的轻量化模型，使处理后的轻量化bim模型文件较小，模型的加载和显示速度更快。同时该方法还能避免bim模型的轻量化处理必须由专业的bim建模人员实施，缩短了整个轻量化的周期和成本。
15.本发明将原有的专业bim模型进行轻量化后，再根据具体的应用场景进行切割，使得切割的场景发生在应用侧，而不是在原始建模侧。空间切割可以针对实际的应用场景进行，更加能贴合用户需求。
16.同时，根据具体的应用场景进行的空间切割可以直接在轻量化的展示器上进行，而不是必须通过专业的bim软件（如revit），节约人力成本的同时缩短了制作流程。由于切
割过的模型只包含场景需要的bim构件，可以最大化地缩小文件的体量，这样模型文件加载和展示速度均得到了极大的提高。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的一种基于场景定制的bim模型轻量化方法的流程图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，下文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本实施例中首先介绍一种构建bim建筑物轻量化方法的步骤：1、通过专业bim建模人员构建完整的包含建筑、结构和机电等信息的模型，并且将该模型通过建模工具转换成 ifc 格式。
20.其中，ifc是国际协同工作联盟（international alliance for interoperability，iai）发布的建筑业国际工业标准ifc（industry foundation class，工业基础类），作为建筑行业的数据交换标准，提供了建筑工程实施过程所处理的各种信息描述和定义的规范。这里的信息既可以描述一个真实的物体，如建筑物的构件，也可以表示一个抽象的概念，如空间、组织、关系和过程等。
21.2、建立一个模型自动轻量化 pipeline。
22.具体的，首先编程开发 ifc 接口，把 ifc 转化为 dae 格式文件；接着编程开发 dae 接口，将 dae 文件格式转化为 gltf 格式。最后通过编程开发 ifc 接口，从 ifc 文件中提取 meta 数据文件，将 gltf 文件和 meta 数据合并，生成轻量化的 bim 模型文件。整个轻量化 pipeline 部署到云服务器，并通过标准 web api 方式提供文件上传、转化、存储和下载等关于整个轻量化模型生命周期管理的服务。
23.其中，dae（digital asset exchange）文件格式是3d交互文件格式，一般用于多个图形程序之间交换数字数据。dae是一科3d模型，定义了xml命名空间和数据库模式，以便在不丢失信息的情况下轻松地在应用程序之间传输3d资产，从而将各种3d创作和处理工具组合到内容生成管道中。它被设计为内容管道中所有工具的中间格式。
24.gltf代表graphics language transmission format（图形语言传输格式）。这一文件描述了整个3d场景的内容。它包含了对场景结构进行描述的场景图。场景中的3d对象通过场景结点引用网格进行定义。材质定义了3d对象的外观，动画定义了3d对象的交换操作（比如选择、平移操作）。蒙皮定义了3d对象如何进行骨骼交换，相机定义了渲染程序的视锥体设置。
25.3、建立一个基于轻量化模型的自动化切割流程。
26.通过开发轻量化模型的引擎，实现对建筑模型的选取和切割。
27.通过编程开发，不仅能够保留或者移除特定的建筑构件，而且能够保留或者移除 3d 模型信息，其中包括 mesh 和模型所共用的 geometry。
28.移除不需要的模型构件帮助减小模型，使得模型更加贴合具体的场景和管理需
求。
29.对于轻量化模型的操作均可以在云服务器上完成，并通过 web api 的方式提供模型构件的提取、移除、导出和存储等服务。
30.4、选取轻量化模型中的构件通过开发 api，允许用户通过 id、名字、属性和关系等信息来筛选模型中的控件。最后将筛选后的构件转换成相应的 api 调用，传递给自动轻量模型的 pipeline。
31.5、自动化 pipeline 生成新的独立的轻量化模型。
32.自动化 pipeline 根据传入的构件信息对原有轻量化模型进行筛选，切割，并将结果保存成新的轻量化模型文件。
33.6、对自动化切割的结果进行优化。
34.通过提供一款图形化工具，对生成的新的轻量化模型进行优化。包括对图形边界的切割，添加人工标注，满足最终用户的需求。
35.具体参见图1，一种基于场景定制的bim模型轻量化方法，包括以下步骤：步骤1、将专业人员建立的原始的bim模型文件，通过bim模型转换api进行上传；步骤2、bim模型转换api将ifc模型文件上传到bim轻量化引擎，通过下列步骤，首先通过将ifc文件转换成dae文件，其次再将dae文件转换成gitf文件，从ifc文件中提取模型相关元数据信息，将gitf文件和模型元数据信息合并，生成轻量化bim数据模型；步骤3、将生成的轻量化数据模型保存到轻量化服务器，并对轻量化模型进行统一管理；步骤4、通过轻量化模型展示api，将轻量化服务器上的轻量化模型展示给用户；步骤5、用户将轻量化模型通过网页客户端下载到本地，通过轻量化模型展示工具进行展示和编辑，用户可以针对不同的场景需求对同一个轻量化模型进行不同的编辑（切割）工作；步骤6、用户将切割的定义模型传递给轻量化模型切割api；步骤7、轻量化模型切割api将切割模型和原始轻量化模型一起传递给轻量化模型切割引擎，步骤8、轻量化模型切割引擎更加场景定义的切割模型对原始的轻量化模型进行切割，将产生的新的轻量化模型文件保存到轻量化服务器。
36.实施例一采用上述方法对会议场景进行控制：1、首先在云平台部署bim轻量化pipeline，包括上述说明的轻量化api，模型裁剪api等；2、在通过bim建模中心获取32层商用/办公建筑模型，格式ifc文件；3、将该文件上传至云平台，通过pipeline转化成轻量化bim模型，并通过网页bim展示器展示整个模型效果；4、本建筑中有多个多功能会议厅需要进行自动化场景设计，包括制动空调、新风控制、影像设备控制、灯光控制和门禁控制等等；5、基于特定的场景要求，通过利用楼层、区域和房间名字等信息筛选轻量化模型，选取一号多功能会议厅中的建筑构件以及房间内的设备，如空调控制器、投影仪设备和照
明电器等；6、点击生成会议室轻量化模型的按钮，在弹出的模型预览窗口中确认新生成的模型将只会包含刚才选取的一号多功能会议厅的相关构件和设备，最后点击导出模型按钮；7、点击按钮查看一号多功能会议厅的轻量化模型，可以在bim模型展示器上只显示一号多功能会议厅和其相关的构件，用户可以选择对应的构件对空调、照明、投影仪等设备进行控制。
37.实施例二采用上述方法对房间使用场景改造：1、首先通过bim建模中心获取32层商用/办公建筑模型，格式ifc文件；2、将该文件上传至云平台，通过pipeline转化成轻量化bim模型，并通过网页bim展示器展示整个模型效果；3、本建筑中某一房间为出租房间，经客户要求改造成会议室使用，但是在原始的bim模型上该房间并没有定义为会议室；4、基于这样的需求，通过利用楼层、区域和房间名字等信息筛选轻量化模型，选取该房间中的建筑构件以及房间内的设备，点击生成会议室轻量模型按钮，在模型预览窗口中确认选择，最后点击导出模型按钮；5、新生成的模型中将只包含与选取的房间相关的构件，并被命名为xx会议室，现在通过选择展示xx会议室，可以在bim模型展示器上只显示xx会议室和其相关的细节构件，用户可以选择对应的构件对空调、照明、投影仪等设备进行控制。
38.本发明的有益效果是：通过对专业的原始bim模型进行逻辑空间的定义和切割并保存成独立的轻量化模型，使处理后的轻量化bim模型文件较小，模型的加载和显示速度更快。同时该方法还能避免bim模型的轻量化处理必须由专业的bim建模人员实施，缩短了整个轻量化的周期和成本。
39.本技术将原有的专业bim模型进行轻量化后，再根据具体的应用场景进行切割，使得切割的场景发生在应用侧，而不是在原始建模侧。空间切割可以针对实际的应用场景进行，更加能贴合用户需求。同时，这样的切割可以直接在轻量化的展示器上进行，而不是必须通过专业的bim软件（如revit），节约人力成本的同时缩短了制作流程。
40.由于切割过的模型只包含场景需要的bim构件，可以最大化地缩小文件的体量，这样模型文件加载和展示速度均得到了极大的提高。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。