一种基于BIM的桩基工程数模可视化方法

技术领域

本发明属于桩基工程信息可视化领域，尤其是一种基于BIM的桩基工程数模可视化方法。

背景技术

桩基是建筑底层的基础结构，作用在于分散建筑荷载，使地表建筑可以承受更多荷载，桩基优劣影响着建筑工程的质量。桩基检测是保障建筑工程质量的必要措施，通过对桩基的各项数据进行提取并分析可以及时了解建筑物的承载力情况，为建筑的改造提供依据。然而，常见的桩基数据提取和展示方法是将获取的各项数据归纳，再根据对应桩基进行分析，不仅效率低下，数据较多时易出错；另一方面，桩基数据常通过CAD绘制，不够直观。

发明内容

本发明的目的在于克服桩基工程中三维模型创建工作量大、效率低的缺点，提供一种基于BIM的桩基工程数模可视化方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于BIM的桩基工程数模可视化方法，包括以下步骤：

1)应用Dynamo可视化编程技术，从CAD图纸中提取桩基数据信息，对桩基数据信息进行翻模处理，得到桩基三维模型；

2)将revit模型中的桩基三维模型元素信息提取并导出封装为gltf格式模型；

3)搭建桩基三维模型可视化环境，初始化Cesium.js渲染器包含的三维可视化组件和循环Renderer渲染器；

4)在Cesium.js可视化环境中加载桩基三维模型并存储在Object中；

5)对桩基信息进行检测并将检测信息存储在数据库中；

6)利用坐标转换将步骤5)中检测到的经纬度信息转换为笛卡儿坐标系，通过平移旋转使Object对象在Cesium.js搭建的地球场景中实现正确匹配；

7)在Web页面构建用于提取桩基的检测信息和展示的信息标示框；

8)应用Highcharts框架实现检测数据散点图在Web端的可视化散点图、表格以及数据的excel下载；

9)使用easyUI进行页面布局，使用datagrid综合combobox进行数据筛选展示，通过poi接口实现数据的excel导出。

进一步的，步骤1)中对桩基数据信息进行翻模处理，具体为：

101)通过Geometry的方法将含有桩基信息的DWG图纸转换为可读取类型，识别图纸中桩基类型的字符串；

102)结合bool值筛选出桩基的字符串类型，利用Geometry分类中的桩基类型节点获取桩的中心点；

103)将节点进行转化，获取桩族，基于桩基的中心点读取桩基的尺寸信息，创建桩基；

104)利用创建族实例节点进行翻模。

进一步的，步骤2)中将revit模型转化为gltf格式模型，具体为：

201)结合revit的结构类别，通过IExportContext接口提取模型中的元素信息；

202)添加用于将元素导出为单独的.bin和.glb文件的转换键；

203)将元素属性添加到gltf nodes的附加项中。

进一步的，所述元素信息包括场景数据、几何数据、材质数据。

进一步的，步骤5)中检测桩基信息的具体操作为：

501)钻芯取样，利用液压钻机对桩基进行取样，根据样本数据分析桩基的完整性；

502)测量不同荷载下桩基的承载力，根据单桩的刚度分析桩基的损伤情况；

503)检测桩基内部的温度信息，根据温度变化判别桩基内部是否损伤；

504)获取桩基的经纬度数据，定下桩基的位置信息。

进一步的，501)中取样的规则为：

桩径小于1m的桩打1取样个孔；

桩径为1-1.5m的桩打2-3个取样孔；

桩径大于1.5m的桩打3-4个取样孔。

进一步的，取样孔距离桩中心10-20cm。

进一步的，步骤6)中所述坐标转换方法为：

通过Cesium.js内部的坐标转换方法将经纬度信息(lng,lat,alt)转换为笛卡尔空间坐标系(x,y,z)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的基于BIM的桩基工程数模可视化方法，针对桩基工程中三维模型创建工作量大、效率低的问题，通过Dynamo可视化编程技术实现桩基三维模型的快速创建及数据调整，并结合revit的sdk，利用revitAPI创建信息传输接口，实现revit模型向gltf模型的转换；通过Cesium.js搭建含有GIS数据服务的可视化环境，通过对桩基承载力和位置信息的采集和提取，然后，经过笛卡尔坐标转换，实现模型在地球上的位置展示；最后通过在页面上搭建信息框，实现检测信息的实时显示，同时应用Highcharts实现检测数据散点图在Web端的展示以及表格数据的excel下载；整体使用easyUI进行页面布局，使用datagrid综合combobox进行数据筛选展示，通过poi接口实现数据的excel导出。本发明一方面实现了桩基三维模型的快速搭建以及数据的三维可视化展示，另一方面，本发明操作难度低，具有分布式的特点，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明的构建流程图；

图2为本发明桩基的CAD翻模流程图；

图3为本发明的模型转换插件开发原理图；

图4为本发明的框架耦合图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，图1为本发明的构建流程图，本发明的一种基于BIM的桩基工程数模可视化方法，包括以下步骤流程：

步骤一：根据桩基的信息，应用Dynamo编程技术参数化桩基信息库，从CAD图纸中对桩数据进行翻模处理，实现桩基的快速建模。

步骤二：模型格式转换。开发数据格式转换插件，将revit模型转化为能被Cesium.js支持的gltf格式模型。

步骤三：可视化环境搭建。应用WebGL技术，结合Cesium.js库，初始化Cesium.js渲染器组件(GIS数据服务、相机、舞台、光照)。

步骤四：将保存的三维模型导入可视化环境中，实现三维模型在Web页面的渲染。

步骤五：桩基的承载能力和位置信息检测。检测方法具体包括：钻芯取样分析，通过液压钻机对桩基进行取样，根据样本数据分析桩基的完整性，对于桩径小于1m的桩可打1取样个孔；桩径为1m-1.5m的桩可打2-3个取样孔；桩径大于1.5m的桩可打3-4个取样孔；取样孔宜距离桩中心10-20cm范围内；测量不同荷载下桩基的承载力，并根据单桩的刚度进行分析；通过GPS获取桩基的经纬度数据，获取桩基的位置信息。

步骤六：坐标转换。根据获取的经纬度信息Cesium.js内部的坐标转换方法将其转换为空间坐标系的数据，并通过旋转和平移操作对模型的位置进行配准。

步骤七：在Web页面上搭建信息展示框，通过检测信息和模型的绑定实时展示桩基的检测信息。应用Highcharts绘制检测数据的散点图并在Web端的展示并设置表格数据excel下载。

参见图2，图2为本发明桩基翻模流程图。首先应用Dynamo可视化编程技术对CAD图纸中的数据进行提取，利用Geometry的方法将DWG格式图纸转化为可读类型，然后从图纸中提取桩基字符串，并通过Circle节点提取桩基的中心点，通过节点转化获取桩族，应用Circle.Radius获取桩基半径，再重新创建桩族三维模型，完成桩基revit模型的创建。

参见图3，图3为本发明数据格式转换插件开发原理图。通过对revit模型中的各个元素解析，包括循环嵌套的子对象和图元信息，提取模型中的材质和几何信息，最后通过IExportContext接口导出，然后添加用于将元素导出为单独的.bin和.glb文件的转换键，并将元素属性添加到gltf节点的附加项中生成gltf模型文件。

参见图4，图4为本发明框架耦合图。首先对桩基CAD数据翻模处理，在revit中生成三维模型并开发模型转换插件，将三维模型导出为能被Cesium.js支持的gltf格式；然后通过实例化Cesium.js可视化环境并将模型导入实现模型的Web端可视化；最后，应用easyUI布局系统页面，结合javastracp、CSS和Highcharts实现模型检测数据的图表展示，以及excel表格下载功能。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。