一种用于BIM任意坐标转换系转换施工坐标系的方法

摘要

本发明提供一种用于BIM任意坐标转换系转换施工坐标系的方法，利用施工坐标系中已知控制点和施工平面布置图中已知轴线交点坐标，分别计算出已知控制点和轴线交点之间的方位角、各边边长；在BIM模型任意坐标系中抓取轴线交点任意坐标值，并计算轴线交点任意方位角、距离，并反推控制点在任意坐标系的坐标；将在BIM模型中抓取的各构筑物任意坐标与控制点任意坐标值进行反算，基础出各构筑物任意坐标点与控制点之间的夹角、边长等数值，计算出BIM模型中抓取的各构筑物坐标，从而满足现场施工放样。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种用于BIM任意坐标转换系转换施工坐标系的方法。

背景技术

随着BIM技术在建筑施工领域的快速推广与应用，因BIM模型是在软件中任意位置绘制，故其坐标系统为任意坐标系统，必须将BIM模型中任意坐标系的坐标转换成施工坐标系中的坐标，BIM模型中抓取的结构特征点才能在施工现场直接放样。

目前的常用方法是：将BIM建筑模型转化未DXF形式，再导入CAD软件中，通过计算旋转角度和平移距离，在CAD中将模型变成平面视图，将图形按照计算角度与距离进行旋转、平移，此位置抓取的BIM模型三维坐标才能和现场施工坐标系对应，其缺陷主要有以下几个方面：

1、BIM模型存在多次转换与转化，容易造成BIM建筑模型的属性信息丢失，使模型信息失真，不利于现场施工放样。

2、转换过程中存在多次转换角度、平移距离的计算，容易造成计算错误。

3、在CAD中做角度、距离的人为旋转和平移，无法控制转换过程中的旋转和平移的精度。

4、每次转换都要计算角度、距离，转换效率低下。

发明内容

本发明提供一种用于BIM任意坐标转换系转换施工坐标系的方法，解决了BIM建筑模型绘制时造成的任意坐标系和现场施工坐标系无法统一问题，同时确保模型在进行角度转换、距离平移过程的准确性，并提高转换后坐标的精度和转换的效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于BIM任意坐标转换系转换施工坐标系的方法，包括如下步骤：

1)利用施工坐标系中已知的至少两个控制点A、B，以及施工平面布置图中已知或计算的至少两个轴线交点坐标C、D，分别计算出已知控制点和轴线交点之间的方位角α_施BA、α_施B-C、α_施B-D、α_施C-B、α_施C-D、α_施D-B、α_施D-C，以及各边边长S_施AB、S_施B-D、S_施B-C、S_施C-D；

2)利用步骤1)计算出的施工坐标系方位角,分别计算∠ABC＝|α_施B-C-α_施BA|、∠ABD＝|α_施B-D-α_施BA|、∠CBD＝∠ABD-∠ABC、∠DCB＝|α_施C-B-α_施C-D|和∠BDC＝|α_施D-C-α_施D-B|；

3)在BIM模型抓取任意坐标系中轴线交点坐标，计算出其在任意坐标系中的坐标方位角α_任1-2，然后计算α_任1-B＝α_任1-2+∠DCB，α_任B-1＝α_任1-B-180°±360°，α_任BA＝α_任B-1-∠ABC+360°,通过坐标计算公式X＝X₁+S×COSα,Y＝Y₁+S×SINα,分别计算B、A在BIM模型任意坐标系中的坐标；

4)将在BIM模型任意坐标系中抓取的构筑物任意点N坐标与BIM任意坐标系中的控制点A、B进行坐标反算，得出构筑物点N和控制点A、B之间的夹角∠n＝α_任BN-α_任BA、边长S_任BN的数值；

5)利用步骤1)中求得的α_施BA计算出α_施BN＝α_施BA+∠n，S_施BN＝S_任BN,控制点A、B施工坐标系坐标为已知值，利用坐标计算公式,求出BIM模型中任意点N在施工坐标系中的坐标值：X_N＝X_B+S_施BN×COSα_施BN,Y_N＝Y_B+S_施BN×SINα_施BN。

由以上技术方案可知，本发明可直接应用于现场施工放样，避免了BIM模型坐标与现场施工坐标不统一，而无法应用的现象；计算理论简单易懂，使用方便，可实现编程计算，现对于现有技术具有如下优点：

1、BIM模型抓取的任意坐标可实现一次性转换成现场施工坐标系坐标，避免多次转换造成错误；

2、可实现程序化、集成化坐标转换，避免手工计算，方便、高效、快捷；

3、避免人工转换的旋转和平移，可提高BIM模型任意坐标系的坐标转换的精度。

附图说明

图1为本发明方法中施工坐标系角度、边长示意图；

图2为本发明方法中BIM任意坐标系角度、边长示意图；

图3为本发明方法中BIM任意坐标系中点N角度、边长示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

本发明利用施工坐标系中已知控制点A、B和施工平面布置图中已知轴线交点坐标C、D，分别计算出已知控制点和轴线交点之间的方位角(夹角)、各边边长。在BIM模型任意坐标系中抓取轴线交点1、2任意坐标值，并计算轴线交点1、2任意方位角、距离，并反推A、B点在任意坐标系的坐标。将在BIM模型中抓取的各构筑物任意坐标n与A、B任意坐标值进行反算，基础出各构筑物任意坐标点n与控制点A、B之间的夹角、边长等数值。利用施工坐标系中A、B控制点坐标和点n和A、B之间的夹角、边长等数值，计算出BIM模型中抓取的各构筑物坐标，从而满足现场施工放样。

具体的操作方法如下：

步骤一：利用施工坐标系中已知控制点A、B和施工平面布置图中已知或计算的两个轴线交点坐标C、D，分别计算出已知控制点和轴线交点之间的方位角α_施BA、α_施B-C、α_施B-D、α_施C-B、α_施C-D、α_施D-B、α_施D-C，以及各边边长S_施AB、S_施B-D、S_施B-C、S_施C-D。

步骤二：利用步骤一计算出的施工坐标系方位角,分别计算∠ABC＝|α_施B-C-α_施BA|、∠ABD＝|α_施B-D-α_施BA|、∠CBD＝∠ABD-∠ABC、∠DCB＝|α_施C-B-α_施C-D|和∠BDC＝|α_施D-C-α_施D-B|。参照图1所示，其中∠1＝∠ABC、∠2＝∠ABD、∠3＝∠CBD、∠4＝∠DCB和∠5＝∠BDC。

步骤三：在BIM模型抓取任意坐标系中轴线交点坐标，计算出其在任意坐标系中的坐标方位角α_任1-2，然后计算α_任1-B＝α_任1-2+∠DCB，α_任B-1＝α_任1-B-180°±360°，α_任BA＝α_任B-1-∠ABC+360°,通过坐标计算公式X＝X₁+S×COSα,Y＝Y₁+S×SINα,分别计算B、A在BIM模型任意坐标系中的坐标，如图2所示。

步骤四：将在BIM模型任意坐标系中抓取的构筑物任意点N坐标与BIM任意坐标系中的控制点A、B进行坐标反算，得出构筑物点N和控制点A、B之间的夹角∠n＝α_任BN-α_任BA、边长S_任BN的数值，如图3所示。

步骤五：利用步骤一中求得的α_施BA计算出α_施BN＝α_施BA+∠n，S_施BN＝S_任BN,控制点A、B施工坐标系坐标为已知值，利用坐标计算公式,求出BIM模型中任意点N在施工坐标系中的坐标值：X_N＝X_B+S_施BN×COSα_施BN,Y_N＝Y_B+S_施BN×SINα_施BN。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。