基于GIS的BIM建模数据预处理技术研究

论文总字数：9576字

摘 要

大部分建筑物结构复杂，且参数（属性）多，目前的地理信息系统技术无法对建筑物整体细节进行获取和显示，仅能反映出建筑外观及地理位置的变化，此时数据处理和提取三维建模所需的参数就成为实现建筑物模型三维可视化的必经之路。本文结合建筑信息模型的设计思想，采用CAD施工图数据，利用ArcGIS 中的 ModelBuilder工具快速提取建筑物部件参数，将数据导入ArcScene中进而实现建筑物模型的三维可视化。本文对建筑物模型数据预处理技术的成功研究，在GIS软件开发及数字城市智能化管理方面具有一定的借鉴和实践意义。

关键词：地理信息系统，建筑信息模型，数据预处理，建模

Abstract：Most buildings are complex in structure and have many parameters (attributes). Current geographic information system technology can not obtain and display the overall details of buildings, only reflect the changes of building appearance and geographical location. At this time, data processing and extracting the parameters required for three-dimensional modeling become the only way to realize three-dimensional visualization of building models. Combining with the design idea of building information model, this paper uses CAD construction drawing data, uses the ModelBuilder tool in ArcGIS to quickly extract the parameters of building components, and imports the data into ArcScene to realize the three-dimensional visualization of building model. In this paper, the successful research of building model data preprocessing technology has certain reference and practical significance in the development of GIS software and intelligent management of digital city.

Keywords：GIS,BIM,data processing,modeling

目 录

1 前 言 4

2 设计思想路线 5

3 建模实例处理 6

3.1 数据来源 6

3.2 提取建筑物部件 7

3.3 部件参数提取 9

3.4 导入数据库 13

3.5 结果展示 14

4 总结 16

参 考 文 献 17

致谢 18

1 前 言

随着三维地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术的不断进步与发展，真三维实体的应用也愈发广泛，更精细化的系统设计要求被提出以适应详尽的空间管理，如何从建立三维表面模型过渡到建筑物内部形态是当下重点研究方向^[1]。

在信息模拟技术的应用和普及背景下，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）和GIS在不同领域中均可为用户提供三维模型表述^[2]。BIM是以三维数字技术为基础，集成建设工程项目各种相关信息的工程数据模型，同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化技术^[3]。在将生命周期评价纳入设计过程的背景下，BIM的使用已经引起了人们的注意，因为它承诺通过提供机会，在一个共同的数据环境中连接多个方面和大量信息，支持复杂的决策^[4]，其以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过三维建筑模型仿真模拟建筑物所具有的真实信息，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。目前，典型的BIM系统包括Revit、Navisworks、Bentley Navigator和Tekla Structures等都具有强大BIM建模和可视化能力，并被建筑设计和城市规划广泛采用^[5,6]。

考虑现有BIM系统的应用与开发，涉及大量的数据前处理工作，数据提供程序系统充分的计算依据，使这些程序能根据构件的数据，自动计算出查询者所需要的准确信息。此处所指的信息可能具有很多种表达形式，例如建筑的平面图、剖面、立面、详图、三维立体视图、透视图、材料表或是计算每个房间自然采光的照明效果。现有的数据前处理方法主要是通过专业软件手工操作实现，其过程复杂，操作繁琐，实现周期长、成本高，需要开发人员具有较强的编程经验和开发技能^[7]。利用三维 GIS 软件对工程直接进行快速三维建模，有着速度快，门槛低、周期短等显著特点，由于商业软件普遍具有良好的开放性，和对各类数据格式的良好支持，使得各类地形数据，设计数据得以在三维 GIS 软件中快速重现^[8]。在最大限度使用既有软件的基础上，对道路工程进行快速三维建模的方法更加简便快捷、易于修改，紧密贴合了工程项目的实际情况^[9]。利用GIS平台管理海量空间数据已成现实，基于GIS的数据批处理、空间分析、建模和二次开发功能，探索基于GIS平台的BIM系统开发具有现实意义和应用价值。

本文是基于GIS平台，研究如何通过GIS软件处理最初始的CAD建筑施工图，如何建立模型对施工图进行参数提取的，最终得到可实现三维可视化的预处理数据。

2 设计思想路线

本文设计的主要思路是将BIM建模分解为GIS文件转换、数据分割、构建提取参数模型、导入数据库。由于建筑物参数多，提取过程复杂，涉及工具繁多，易造成数据与工具混乱。那如何对工具进行整合，简化操作过程呢？GIS软件中的ArcToolbox工具箱中ModelBuilder便可实现此功能。本文即通过ModelBuilder结合ArcToolbox工具箱中的多种工具实现建模数据的自动预处理，实现建筑物主体结构模型的自动构建。

使用的基础数据是CAD施工图中的平面、立面和剖面图。处理方法首先是运用ModelBuilder可视化建模工具结合ArcToolbox工具箱中的空间分析和文件转换工具，提取出建筑物部件包括侧墙、窗户、门、柱、阳台、楼板和屋顶等部件的空间信息，再提取出各部件属性(参数)信息，然后将它们导入Geodatabase数据库，其设计路线如图1所示。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：9576字