基于云-BIM的数据融合技术研究

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随着我国工业化、信息化体系的不断调整,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术得到飞速发展。然而,BIM技术在建设工程全生命周期中的优势还未完全体现,其主要原因包括:建设工程中各参与方数据存储混乱、各地方BIM标准不一致;IFC标准虽为建筑数据的共享提供可能,但其庞大的数据体系在语义网下的传输与渲染存在问题,且几何数据与属性数据的融合不理想;BIM模型在数据转换、数据融合以及可视化过程中,难以实现在三维几何数据、模型语义数据的丰富性、文件转换大小、渲染适配性能以及应用平台架构之间维持平衡;建设工程的作业环境较为复杂,传统建设物资数据的记录模式容易造成数据遗漏、传递滞后,甚至计算错误,造成建筑信息的模型语义流失。针对上述问题,将本文的主要研究工作概述如下:(1)本文将面向BIM服务的云计算体系、软件架构分类和多维数据合策略进行融合,按照“高内聚、低耦合”高内聚、低耦合的架构思想,构建了云-BIM数据融合架构。(2)以云-BIM数据融合架构为指导,对BIM数据转换和语义网下数据可视化理论机制进行探究。在BIM数据转换阶段,将BIM模型分别转换为具有三维几何数据的gl TF文件、具有模型属性信息的属性数据库文件、可用于LOD模型手动调度的模型结构树文件;在语义网下数据可视化阶段,论述了基于Three.js的BIM-Viewer图形轻量化渲染引擎重构原理,且结合八叉树场景管理和后向面剔除等可见面判别算法用于提升图形引擎渲染性能;此外,介绍了光线投射算法在Three.js中的应用方法,并对原型HTML与视点坐标变换漏洞进行修复。(3)在结合云-BIM数据融合架构、BIM数据转换与可视化理论、物资数据流模型和约束模型的基础上,分别完成了面向PC端的“BIM数据轻量化”插件和面向Web端的云-BIM数据融合平台的研发,并依托云服务器完成了云-BIM数据平台的部署。鉴于上述工作,本文通过某住宅楼工程的Revit(建筑+结构)模型对平台功能进行验证。验证表明:在模型转换阶段,“BIM数据轻量化”插件可自动完成模型数据轻量化转换、坐标变换、语义映射、gl TF数据流的划分等工作,整个gl TF文件流的压缩效果明显;在语义网下数据可视化阶段,模型加载效率较高,渲染帧率处于较高范围,LOD模型手动调度运行良好。进一步地,通过模型构件的选取,自动调取模型属性、工程算量和建设物资的数据,且在此过程中物理内存曲线趋于平稳。此外,智能物资管理系统模块的物资业务报表与预警提示均表现良好,满足预期需求。综上所述,平台各项功能均表现良好,证实了本文提出的理论机制与方法策略切实有效,为BIM数据的共享和融合提供解决方案。
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