基于三角剖分算法的BIM模型高精度显示方法

BIM模型在Web前端的渲染问题是BIM技术在实际应用中的重要问题,利用三角面片来加快模型前端渲染效率（模型轻量化）是该问题的解决方案。根据Revit二次开发技术中BIM模型的三角面片网格平均质量系数较低的问题,针对BIM模型轻量化和基于Web端共享的应用需求,提出结合Revit二次开发和Delaunary剖分算法的改进算法。通过在Revit二次开发得到的BIM模型原始点上增加点,使得原始点与增加的点按照B-W算法符合Delaunay准则,生成更为精细的三角面片,同时避免了域外三角形的产生,改进了算法实际应用效果。实验结果表明改进算法得到的三角面片的网格平均质量系数和网格关联质量系数相较于原始算法均有提高。最后设计利用WebGL将BIM模型按照优化算法生成的三角面片的方式进行渲染,实现BIM模型在Web端的渲染,验证该方法的有效性。     

BIM 模型相似度计算方法

针对从业者不论是想从本地模型库还是线上共享网站获取所需的BIM 模型只能靠 逐个查找、人工识读的方法,而模型的数量越来越多,获取符合需求的模型需要花费大量的时 间和人力的问题,提出了一种构件级BIM 模型相似度计算方法。从模型的构件出发,以BIM 通用交互格式工业基础类(IFC)文件作数据源,以通用数据标准IFC 2×3 为数据基础,首先提取 模型中构件的几何信息、语义信息等,并利用改进的方向包围盒(OBB)碰撞检测算法查找相连 构件;然后以构件为顶点、构件间连接关系为边将BIM 模型构建为邻接图模型,并用图编辑距 离算法计算邻接图模型的编辑距离;最后即可计算出不同模型之间的相似度。该方法以构件级 BIM 模型的相似度为依据可以大大提升BIM 模型的检索速度与准确率。     

面向 Web 的建筑三维模型可视化方法研究

针对当前工业基础类(IFC)标准文件与 WebGL 框架集成方案存在模型语义完整性差及数据互操 性弱等问题,提出一套建筑信息模型(BIM)数据网络可视化实施方案。该方案以 IFC 标准文件作为输入数据源, 首先对 BIM 模型进行重构,并提出基于 IFC 结构树的构件实例层次拆分策略将原始 IFC 文件实施数模分离; 然后,将重构后的 IFC 模型文件向 glTF 格式文件进行转换,并在转换过程中完成几何空间和语义属性的双重 关系映射;最后,提出基于层次包围体(BVH)结构的 BS-AB 场景构件可视性检测算法对建筑构件进行可见性剔 除。实验结果表明：该方法能够显著减少 BIM 模型数据冗余,且高效完成了对复杂 BIM 场景不可见构件的剔 除工作,降低了渲染管线的开销,为基于 IFC 标准与 WebGL 框架集成方案的 BIM 模型数据网络可视化提供了 一种可行的参考方案。     

面向三维模型轻量化的自私羊群优化算法研究

针对传统三维仿真模型优化的费时、费力、占用大量内存以及渲染时的画面丢帧、报错等问题,提出一种基于自私羊群智能优化的三维模型轻量化方法3DL-SHO,在确保三维数据准确性的基础上,降低冗余类型、减少场景的数据量、加快模型的优化速度,同时利用3DMax脚本语言MAXScript实现了轻量化处理方法,方便烘焙。通过对BIM系统以及电厂三维仿真系统的几种智能优化算法的对比实验证明,采用该方法可快速执行所有3DMax批量化操作,显著提高了建模和优化的效率。     

ROAM动态地形渲染算法的改进

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点课题,研究了基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染算法,采用了基于地形块包围盒的可见性投影剔除技术的实时优化策略,提出了嵌套包围球方法和屏幕空间误差法相结合的优化算法来改进误差判据,以提高地形绘制的快速性,给出了该层次细节模型在地形渲染中的实现方法。实验证明,通过对实时优化自适应网格算法的实现和优化,在保证一定的地形渲染效果的前提下,减少了开销同时提高了实时渲染速度。     

基于构件形状分布和配准位置的BIM 模型对比方法

建筑全生命周期的各个阶段中会出现各种不同版本的BIM 模型,其间的差异可以 对建筑的施工和运维阶段提供决策支持。大部分BIM 模型对比都是基于目视检查、手动计数和 选择性属性检查。尽管目前有学者和相关机构研究了一些自动比较BIM 模型的方法,但大多依 赖于模型中构件的ID,而且比较的结果无法直观地体现到具体构件、具体属性上。针对以上问 题,提出了一种基于形状分布和位置配准的BIM 模型对比方法,即提取构件特征进行构件匹配, 从构件级进行BIM 模型对比。首先根据构件的几何信息构造构件的形状分布,计算类型相近构 件的形状分布之间的相似度;再配准构件的位置,计算位置之间的相似度;然后结合2 个相似 度进行构件匹配,比较匹配构件之间的差异;最后得出模型间的差异,并利用WebGL 进行可 视化展示。该方法忽略了构件ID 变化对模型对比的影响,并且能得出模型构件级别的差异。     

基于WebGL的BIM轻量化关键技术研究

由于BIM数据通常被设计在OS平台上解析和生成,无法直接被WebGL读取和渲染,借助第三方工具往往需要支付昂贵的费用或数据用于特定的平台,使用中间格式进行数据交换会造成一定的数据损失和数据冗余。针对上述情况,基于应用的角度,通过分析Autodesk Revit模型信息的组织方式与GLTF数据结构,设计Revit数据转化成GLB格式的程序接口。几何数据经过顶点以及几何体在族实例内部和族实例间不同层级的复用,有效降低数据冗余度;利用Draco压缩,实现BIM模型的轻量化存储;通过Three.js与Cesium实现在浏览器端的可视化渲染。对目标数据进行评估发现有较小的几何数据损失,实验结果证明此方法具有应用价值,对研究BIM信息提取与模型可视化有一定的意义。     

三维模型轻量化技术

针对三维模型数据量增大时加载速度降低且浏览不流畅的问题,在分析Cesium模型格式3DTiles的基础上,提出了一种三维模型轻量化技术。将模型中的纹理图片依据材质和模型网格进行合并,实现正确纹理贴图,降低了DrawCall调用次数;将纹理和顶点进行压缩,降低了纹理图片文件大小;采用Mipmap生成不同分辨率的纹理图片,有利于网络传输;使用LOD和三角面简化技术,逐级降低模型的顶点和三角面数量;根据模型复杂程度,自适应选择八叉树深度,按需加载模型的某一部分,从而降低GPU的渲染数据量,提高三维场景流畅性。基于Cesium平台对三维模型轻量化处理前后的帧速率进行测试,结果表明,三维模型经轻量化处理后帧速率有所提高,达到了三维模型高效加载且浏览流畅的目的。     

建筑运维阶段信息模型的轻量化方法

BIM 技术引入我国以来,在建设项目中的普及率远低于推广的力度,导致这种现 状的原因之一,是贯穿全生命周期的BIM 模型拥有大量的数据,对计算机的要求过高。通过利 用Revit API 外部功能扩展方式实现二次开发,以及使用网格模型简化算法从内外两方面分别对 建筑运维阶段信息模型进行轻量化处理,降低使用时对硬件的要求,使BIM 全生命周期模型更 加具有普适性,对BIM 在国内的发展具有相当的意义。实验结果证实,该方法能够在不影响运 维阶段使用的情况下,实现建筑信息模型的轻量化。     

基于自适应云粒子群算法的Wiener模型辨识

针对非线性系统Wiener模型的系统辨识问题,提出一种基于自适应云模型的粒子群优化(ACMPSO)算法的辨识方法。ACMPSO算法利用云模型实现优秀粒子的遗传和进化操作,根据进化状况动态调整云模型的参数,自适应地控制云模型算法的寻优范围和精度,有较强的全局搜索和局部求精能力。仿真实验证明该算法寻优精度高于其他主要PSO算法;将该算法应用于Wiener模型的系统辨识,通过实验证明了该辨识方法优于当前其他方法。     

基于IFC的室内地图模型构建研究

室内地图构建属于一项基础性研究,可为导航、疏散等建筑室内智能化应用提供 数据与技术支持。室内环境的复杂性,存在信息提取耗时且成本高,提取的室内信息不完整等 问题,而已有的室内地图模型通常体量庞大,数据复杂且冗余严重,实用性较低。为此,将 BIM 技术与室内地图研究相结合,以 BIM 通用交互格式工业基础类(IFC)文件为数据源,提取几何 与语义信息,提出一种室内地图模型的构建方法。内分类定义地图节点,完成对建筑室内信息 的抽象表达;通过设置阈值来简化地图中节点数量以达到模型的优化。该模型中可导入经典寻 路算法生成最短路径,并且设计路径优化方法。     

基于最优采样模式的自适应光线投射法

三维直接体显示算法是显示三维数据体的一种重要显示方法,已广泛应用在医学图象生成和科学可视化领域之中。光线投射法又是三维直接体显示算法中最基本的一种方法。然而由于光线投射法需要大量的计算而受到限制。该文从减少光线投射数目的角度出发,提出了一种基于最优采样模式的频率投射算法。它的优点是不仅可以利用人的简单的视觉模型和强大的傅立叶分析工具,而且在采样模式上也更能符合人类视觉特点,减少了假模式,从而使更多     

基于BIM的钢筋骨架语义设计点云自动生成算法

当前预制构配件钢筋骨架质量检查主要依靠人工,存在效率低、容易出错的问题。建筑信息模 型(BIM)、三维重建等技术为改进预制构配件钢筋骨架质量检查方法提供可能。运用这些技术时,有必要由钢 筋骨架 BIM 模型生成可区分每根钢筋的点云。为此,提出了语义设计点云的概念,并构建了基于 BIM 的钢筋 骨架语义设计点云自动生成算法。该算法首先从钢筋骨架 BIM 模型中提取每根钢筋并分别存储于不同的文件, 然后对每根钢筋所在文件进行格式转换,接着生成每根钢筋的语义设计点云,最后基于每根钢筋的语义设计点 云生成钢筋骨架语义设计点云。分别用简单钢筋骨架和复杂钢筋骨架对基于 BIM 的钢筋骨架语义设计点云自 动生成算法进行实验验证,结果表明,该算法能够自动并快速地生成准确的钢筋骨架语义设计点云。      

基于 BIM 及 3D GIS 的城市水务应用项目管理平台

通过分析上海市2018年水务重大工程建设项目的现状及水务重大工程2019年建设计划,上海市水务水利工程数量、体量和复杂度逐年增加。为了贯彻落实上海市及水务局关于推广BIM应用技术的文件精神,顺应政府工程监管信息化的发展,缓解工程管理监管难度,上海市水务局在前期已开展的相关BIM模型轻量化展示、3D GIS等关键技术预研的基础上,决定建设BIM数据中心及相应的水务应用管理协同平台。项目管理平台利用云架构,大数据,BIM,3D GIS,无人机数据采集等技术,系统基于B/S结构,BIM模型轻量化采用WebGL 3D绘图协议,实现二维与三维结合、实景和BIM模型结合。该平台在模型共享、工程数据共享、工程展示及监管中发挥了一定作用。     

基于VB6．0和OpenGL的DXF文件读取与交互控制

DXF文件格式是传统图形开发中最常用的图形交换格式之一,众多第三方开发的图形软件均加入了对DXF文件的支持。为开发一套三维可视化仿真数据分析软件,首先就必须解决对DXF文件的读取及显示问题。文章详细分析了ASCII码格式DXF文件的数据结构特点,然后,使用VB6．0从中读取数据,并利用OpenGL的模型绘制和渲染功能,实现了三维模型的重构以及交互控制。这种处理方法既能满足快速建模的需要,又能高效地实现友好的交互功能。     

基于面向对象八叉树的飞机虚拟维修场景渲染

为了加速大规模虚拟场景的渲染速度,采用基于面向对象八叉树的方法对场景进行渲染。该方法将面向对象技术与传统八叉树技术相结合,采用面向对象八叉树剖分虚拟场景,对场景进行管理;将物体结构树的最小零部件作为最小存储单元,采用叶节点保存对象信息,减小树的存储量和处理时间,降低算法的计算负担;在面向对象八叉树的基础上,采用模型遮挡裁剪算法对位于视域范围内的模型进行遮挡裁剪,减小实际渲染的物体数量,提高渲染速率。通过对飞机虚拟维修场景进行渲染实验,证明了该方法的有效性。