Web端建筑信息模型日照强度模拟方法、装置和计算机设备

技术领域

本发明涉及建筑信息化技术领域，具体涉及一种Web端建筑信息模型日照强度模拟方法、装置和计算机设备。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)为近年来建筑信息化领域核心的理念之一，其数据的基础即为建筑的三维信息模型。相比于传统的二维设计、绘图，BIM技术全面利用三维图形技术，以建筑物(建筑构件、建筑整体)的三维图形为载体进一步挂接各种建筑信息参数，形成建筑信息模型，然后进行建筑物、甚至构件的全生命周期管理。对于三维图形渲染来说，所要渲染的对象可以称为构件，而构件的集合称为场景。BIM技术通过对建筑的数据化、信息模型整合，实现建筑模型的可视化，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

Ecotect是一款建筑设计及分析工具，支持建筑热环境、光环境、日照、声环境、气象数据等重要建筑环境的计算机模拟分析。通过将设计好的BIM模型的专有数据格式(如RVT、RFT等格式)转换成gbxml格式并导入到Ecotect中，再设置好日照相关参数，即可进行日照强度模拟分析。

Ecotect在使用中，可以满足基础的仿真需求，但是仍存在以下几个问题：

1、仿真依赖本地客户端程序，用户必须安装相应的客户端软件，且需要较高的硬件支持，才能进行仿真作业。

2、仿真操作以及仿真结果均为客户端操作，无法通过轻量化的BIM引擎进行结果渲染，不利于仿真结果共享和实现设计协同。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种Web端建筑信息模型日照强度模拟方法、装置和计算机设备，可以实现基于Web端的BIM模型日照强度模拟，且可以通过轻量化的BIM引擎进行动态渲染。

根据本发明的第一方面，本发明实施例提供了一种Web端建筑信息模型日照强度模拟方法，包括如下步骤：在Web端构建初始化场景；将预先获取的源建筑信息模型加载至所述初始化场景中；将预先根据所述源建筑信息模型获取的日照强度结果模型加载至所述初始化场景中；以及在所述初始化场景中融合所述日照强度结果模型与所述源建筑信息模型，以模拟建筑信息模型日照强度。

在基于上述技术方案的基础上，还可以做进一步的改进。

在本发明的至少一些实施例中，采用建筑设计软件设计建筑信息模型，获取所述源建筑信息模型，其中，所述源建筑信息模型的数据格式为第一格式；以及采用BIM引擎将所述源建筑信息模型加载至所述初始化场景中。

在本发明的至少一些实施例中，所述的将预先根据所述源建筑信息模型获取的日照强度结果模型加载至所述初始化场景中的步骤进一步包括：将第一格式的源建筑信息模型数据转换为第二格式的目标建筑信息模型数据；将所述目标建筑信息模型数据导入至目标建模软件中；采用所述目标建模软件基于气象数据建立天空模型；以及根据所述天空模型和所述目标建筑信息模型数据，进行建筑物日照强度分析，获取所述日照强度结果模型。

在本发明的至少一些实施例中，所述的采用所述目标建模软件基于气象数据建立天空模型的步骤进一步包括：导入气象数据、并采用所述目标建模软件的可视化编程语言制作日照强度仿真脚本；根据所述气象数据以及所述日照强度仿真脚本，获取预设时间段的日光可照射空间的辐射矩阵；以及设置仿真周期，并基于所获取的预设时间段的日光可照射空间的辐射矩阵，建立所述天空模型。

在本发明的至少一些实施例中，所述的根据所述天空模型和所述目标建筑信息模型数据，进行建筑物日照强度分析，获取所述日照强度结果模型的步骤进一步包括：获取所述目标建筑信息模型数据中建筑物与所述天空模型中日光可照射空间的位置关系；根据所述位置关系以及所述日光可照射空间的辐射矩阵，获取建筑物日照强度数据；以及根据所述建筑物日照强度数据、所述目标建筑信息模型数据、所述天空模型，获取所述日照强度结果模型。

在本发明的至少一些实施例中，所述的在所述初始化场景中融合所述日照强度结果模型与所述源建筑信息模型，以模拟建筑信息模型日照强度的步骤进一步包括：在所述初始化场景中建立所述日照强度结果模型与所述源建筑信息模型的映射关系，并进行场景渲染，以模拟建筑信息模型日照强度。

根据本发明的第二方面，本发明实施例提供了一种Web端建筑信息模型日照强度模拟装置，包括：场景构建单元，用于在Web端构建初始化场景；加载单元，用于将预先获取的源建筑信息模型加载至所述初始化场景中，以及将预先根据所述源建筑信息模型获取的日照强度结果模型加载至所述初始化场景中；以及模型融合单元，用于在所述初始化场景中融合所述日照强度结果模型与所述源建筑信息模型，以模拟建筑信息模型日照强度。

根据本发明的第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明任一实施例所提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的步骤。

本发明的优点在于：本发明照强度结果模型的构建可以在云端执行，通过云端的目标建模软件，包括但不限于基于曲面网格的高级建模软件Rhino，使用云端算力进行分析，实现日照下不同建筑结构的BIM模型的日照强度模拟，并获取日照强度结果模型。用户只需提供原始的BIM模型，客户端无需安装执行BIM模型的日照强度模拟及渲染的专业软件，降低了对客户端软硬件支持的要求。Web端轻量化的BIM引擎让BIM模型摆脱了庞大的BIM软件客户端，能够让用户在网络环境下即可对模型进行查询与管理。日照强度模拟仿真结果可以保存在云端，并输出为通用模型文件格式的数据文件，有利于仿真结果共享和设计协同；且可以通过轻量化的BIM引擎进行动态渲染。本实施例满足了Web端基于BIM模型的日照强度模拟及渲染的需求，可以将建筑和建筑将要建造的地理信息结合，提前分析预知该建筑的日照强度，为BIM的合理性和建筑建材的选择提供早期建议，以及进行最佳建筑朝向分析等。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本发明第一实施例提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的步骤示意图；

图2为本发明加载源建筑信息模型的步骤示意图；

图3为本发明获取日照强度结果模型的步骤示意图；

图4为本发明一实施例提供的获取日照强度结果模型方法的流程图；

图5A～图5B为本发明建筑信息模型日照强度模拟的示例图；

图6为本发明第二实施例提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟装置的架构示意图；

图7为本发明第三实施例提供的计算机设备的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟方法，可以适用于计算机设备中。所述计算机设备可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或个人数字助理等具有安装画图应用程序的电子设备，本实施例对计算机设备的具体形式不做限定。

需要说明的是，本发明实施例提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟方法，其执行主体可以是Web端建筑信息模型日照强度模拟装置，所述装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为计算机设备的部分或者全部。下述方法实施例的执行主体以计算机设备为例来进行说明，以实现基于Web端的BIM模型日照强度模拟，且可以通过轻量化的BIM引擎进行动态渲染。同时，计算机设备可以通过高级计算机语言实现以下方法，上述高级计算机语言可包括CSharp和JavaScript。

请参阅图1，其为本发明第一实施例提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的步骤示意图。如图1所示，本实施例所述的Web端建筑信息模型日照强度模拟方法包括如下步骤：步骤S1、在Web端构建初始化场景；步骤S2、将预先获取的源建筑信息模型加载至所述初始化场景中；步骤S3、将预先根据所述源建筑信息模型获取的日照强度结果模型加载至所述初始化场景中；以及步骤S4、在所述初始化场景中融合所述日照强度结果模型与所述源建筑信息模型，以模拟建筑信息模型日照强度。以下将进一步描述本实施例所述方法的每一步骤。

关于步骤S1，在Web端构建初始化场景。

在此步骤中，可以先进行Web端环境初始化；在Web端可以采用BIM引擎，包括但不限于Revit，Sketchup等建筑类软件，定位三维场景中的摄像机、配置摄像机视角、灯光、BIM框架等，以构建初始化场景。其中，Revit是专为BIM构建的系列软件。

关于步骤S2、将预先获取的源建筑信息模型加载至所述初始化场景中。

在此步骤中，源建筑信息模型可以采用建筑设计软件设计获取；建筑设计软件包括但不限于Revit，Sketchup等。具体为：采用建筑设计软件基于建筑信息建模技术，建立拟仿真建筑空间的形态模型，进而对空间中各界面进行材料与构造建模，建立拟仿真建筑空间信息模型，并应用参数化编程技术建立模型中门窗、墙体、屋面和楼板构件的参数化关联，建立各界面材质参数与构建几何参数的关联，完成拟仿真建筑空间的建筑信息模型构建。其中，所述源建筑信息模型的数据格式为第一格式。所述第一格式为建筑软件文件格式，可以为BIM建模软件的专有数据格式(如Revit的RVT、RFT等格式)，以保证数据的完整性，应保持原有的数据格式，尽量避免数据转换造成的数据损失；也可以为通用的轻量化数据格式(如NWD、IFC、DWF等)。

进一步的实施例中，所述步骤S2包括以下子步骤：步骤S21、采用建筑设计软件设计建筑信息模型，获取源建筑信息模型；以及步骤S22、采用BIM引擎将所述源建筑信息模型加载至所述初始化场景中。加载源建筑信息模型的步骤示意图如图2所示。

关于步骤S3、将预先根据所述源建筑信息模型获取的日照强度结果模型加载至所述初始化场景中。

在此步骤中，可以将源建筑信息模型导出至云端，通过云端的目标建模软件，包括但不限于基于曲面网格的高级建模软件Rhino，使用云端算力进行分析，实现日照下不同建筑结构的BIM模型的日照强度模拟，并获取日照强度结果模型。用户只需提供原始的BIM模型，客户端无需安装执行BIM模型的日照强度模拟及渲染的专业软件，降低了对客户端软硬件支持的要求。Web端轻量化的BIM引擎让BIM模型摆脱了庞大的BIM软件客户端，能够让用户在网络环境下即可对模型进行查询与管理。日照强度模拟仿真结果可以保存在云端，并输出为通用模型文件格式的数据文件，有利于仿真结果共享和设计协同；且可以通过轻量化的BIM引擎进行动态渲染，满足了Web端基于BIM模型的日照强度模拟及渲染的需求，为建筑设计的合理性提供技术支持。

具体地，所述步骤S3包括以下子步骤：步骤S31、将第一格式的源建筑信息模型数据转换为第二格式的目标建筑信息模型数据；步骤S32、将所述目标建筑信息模型数据导入至目标建模软件中；步骤S33、采用所述目标建模软件基于气象数据建立天空模型；以及步骤S34、根据所述天空模型和所述目标建筑信息模型数据，进行建筑物日照强度分析，获取所述日照强度结果模型。其中，步骤S33以及步骤S34可以在云端执行，使用云端算力进行分析。获取日照强度结果模型的步骤示意图如图3所示。

具体地，气象数据中包含了地址、经纬度数据、历史的一年中每天的每小时的日照信息(包含日光强度、日地距离等信息)。气象数据可以通过从网络上下载获取；例如从EnergyPlus官网上下载，其数据是开源的。

进一步的实施例中，所述步骤S33包括以下子步骤：步骤S331、导入气象数据、并采用所述目标建模软件的可视化编程语言制作日照强度仿真脚本；步骤S332、根据所述气象数据以及所述日照强度仿真脚本，获取预设时间段的日光可照射空间的辐射矩阵；以及步骤S333、设置仿真周期，并基于所获取的预设时间段的日光可照射空间的辐射矩阵，建立所述天空模型。

具体地，日光可照射空间，为地球被太阳照射的半球，即天空半球。从太阳到地球的日照强度逐渐衰减，将日光可照射空间划分为多个块，当块足够小的时候，这个块内部的任意位置日照强度相同。采用目标建模软件，根据气象数据，可以计算出一年每个小时对应的日光可照射空间的辐射矩阵，即天空半球的太阳辐射数据。

进一步的实施例中，所述步骤S34包括以下子步骤：步骤S341、获取所述目标建筑信息模型数据中建筑物与所述天空模型中日光可照射空间的位置关系；步骤S342、根据所述位置关系以及所述日光可照射空间的辐射矩阵，获取建筑物日照强度数据；以及步骤S343、根据所述建筑物日照强度数据、所述目标建筑信息模型数据、所述天空模型，获取所述日照强度结果模型。

具体地，采用目标建模软件，根据建筑物在日光可照射空间中的位置关系，以及日光可照射空间的辐射矩阵，进行计算，即可计算出建筑物日照强度数据。优选地，进行计算时，进一步考虑材料的遮挡、折射和反射关系，从而可以优化最终计算出的建筑物上的日照强度数据，使得仿真效果更接近与实际效果。

具体地，所述第一格式为建筑软件文件格式，例如RVT、RFT等格式。所述第二格式为通用模型文件格式，包括但不限于FBX格式。所述目标建模软件包括但不限于为基于曲面网格的高级建模软件Rhino。Rhino是一款3D造型建模软件，其内置的编程语言包括可视化编程语言grasshopper；通过grasshopper可以制作进行日照强度分析需要使用的日照强度仿真脚本。具体地，可以使用grasshopper中的ladybug组件，它可以在grasshopper中对日照数据进行计算和处理，完成日照强度仿真脚本设计。

请参阅图4，其为本发明一实施例提供的获取日照强度结果模型方法的流程图。如图4所示，本实施例所述的获取日照强度结果模型方法包括如下步骤S41～步骤S47。步骤S41、数据格式转换：将在Revit或其它建筑设计软件中设计完成的RVT、SKP等格式的源BIM数据通过程序转换，转换为FBX格式目标BIM数据。步骤S42、将目标BIM数据导入至Rhino中。步骤S43、导入气象数据，并制作日照强度仿真脚本：气象数据可以为从EnergyPlus官网上下载的EPW格式数据，并导入至Rhino中；可以使用grasshopper中的ladybug组件对日照数据进行计算和处理，完成日照强度仿真脚本设计。步骤S44、计算日光可照射空间的辐射矩阵：即计算天空半球的太阳辐射数据。步骤S45、设置仿真周期：即设置仿真的开始时间和结束时间。步骤S46、建立天空模型：根据设置的仿真周期、计算所得日光可照射空间的辐射矩阵，即可构建天空模型。步骤S47、获取建筑物日照强度数据：根据所述位置关系以及所述日光可照射空间的辐射矩阵，获取建筑物与日光可照射空间的位置关系，计算太阳在建筑上的辐射信息，进而获取建筑物日照强度数据。步骤S48、建立日照强度结果模型：根据目标BIM数据、天空模型，建筑物日照强度数据，建立日照强度结果模型。其中，步骤S43～步骤S44的执行，与步骤S45的执行可以并行进行；步骤S41～步骤S42的执行，与步骤S46的执行可以并行进行。所建立的日照强度结果模型可以通过轻量化的BIM引擎导入Web端的初始化场景中。

请继续参阅图1，具体地，所述步骤S4进一步包括：在所述初始化场景中建立所述日照强度结果模型与所述源建筑信息模型的映射关系，并进行场景渲染，以模拟建筑信息模型日照强度。由于日照强度结果模型输出的数据格式为通用模型文件格式，包括但不限于FBX格式，因此，可以通过轻量化的BIM引擎进行动态渲染。渲染后的目标场景中，源建筑信息模型与日照强度结果模型融合，可以模拟建筑信息模型日照强度，进行日照分析。日照分析可以包括：建筑日照时间、建筑的光影变化情况、建筑群之间的遮蔽情况、某段时间的平均太阳辐射、累积太阳辐射等。通过建筑信息模型日照强度模拟，可以将建筑和建筑将要建造的地理信息结合，提前分析预知该建筑的日照强度，为BIM的合理性和建筑建材的选择提供早期建议，以及进行最佳建筑朝向分析等。

请一并参阅图5A～图5B，其为本发明建筑信息模型日照强度模拟的示例图。如图5A所示，图中标号51～54示意建筑上不同区域的对应日照强度。其中，标号51所示区域的对应日照强度最强，标号54所示区域的对应日照强度最弱。通过建筑信息模型日照强度模拟，可以直观看出建筑上不同区域的日照强度，为BIM的合理性和建筑建材的选择提供早期建议，以及进行最佳建筑朝向分析等。需要说明的是，图5A仅为简化示意图，实际建筑物还会涉及门窗、不同高度的墙体、屋面、附属建筑等，由于物体之间可能存在遮挡，具体的日照强度划分会更细致，以充分反映建筑的真实日照强度，如图5B所示。

本实施例所述方法，日照强度结果模型的构建可以在云端执行，通过云端的目标建模软件，包括但不限于基于曲面网格的高级建模软件Rhino，使用云端算力进行分析，实现日照下不同建筑结构的BIM模型的日照强度模拟，并获取日照强度结果模型。用户只需提供原始的BIM模型，客户端无需安装执行BIM模型的日照强度模拟及渲染的专业软件，降低了对客户端软硬件支持的要求。Web端轻量化的BIM引擎让BIM模型摆脱了庞大的BIM软件客户端，能够让用户在网络环境下即可对模型进行查询与管理。日照强度模拟仿真结果可以保存在云端，并输出为通用模型文件格式的数据文件，有利于仿真结果共享和设计协同；且可以通过轻量化的BIM引擎进行动态渲染。本实施例满足了Web端基于BIM模型的日照强度模拟及渲染的需求，可以将建筑和建筑将要建造的地理信息结合，提前分析预知该建筑的日照强度，为BIM的合理性和建筑建材的选择提供早期建议，以及进行最佳建筑朝向分析等。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种Web端建筑信息模型日照强度模拟装置。

请参阅图6，其为本发明第二实施例提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟装置的架构示意图。如图6所示，本实施例所述装置包括：场景构建单元61、加载单元62以及模型融合单元63。

具体地，所述场景构建单元61用于在Web端构建初始化场景。所述加载单元62用于将预先获取的源建筑信息模型加载至所述初始化场景中，以及将预先根据所述源建筑信息模型获取的日照强度结果模型加载至所述初始化场景中。所述模型融合单元63用于在所述初始化场景中融合所述日照强度结果模型与所述源建筑信息模型，以模拟建筑信息模型日照强度。

本实施例提供的Web端建筑信息模型日照强度模拟装置，可以执行上述方法实施例，其实现的原理和技术效果类似，在此不再赘述。关于Web端建筑信息模型日照强度模拟装置的具体限定可以参见上文中对于Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的限定，在此不再赘述。上述Web端建筑信息模型日照强度模拟装置中的各个单元可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各单元可以采用硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个单元对应的操作。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种可以实现Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的计算机设备。

请参阅图7，其为本发明第三实施例提供的计算机设备的内部结构示意图。如图7所示，本实施例所述计算机设备70，包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，所述计算机设备70的处理器用于提供计算和控制能力。所述计算机设备70的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。所述非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。所述内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。所述计算机设备70的网络接口用于与外部的计算机设备通过网络连接通信。所述计算机程序被处理器执行时可以实现本发明Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的步骤。所述计算机设备70的显示屏可以是液晶显示屏或者OLED显示屏，所述计算机设备70的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备70外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备70的限定，具体的计算机设备70可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，所述计算机设备70为服务器，其包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现本发明Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的步骤。

在一个实施例中，还提供了一种存储介质。所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的步骤。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，所述计算机程序在执行时，可包括如上述Web端建筑信息模型日照强度模拟方法的实施例的流程。

本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。