基于CAAD建筑施工图数据的建筑空间与关系三维建模方法研究

摘要

建筑三维建模是城市三维建模的重要基础工作，而当前建筑三维建模研究普遍关注于建筑构件和建筑实体的重建，往往忽视了建筑对于空间的划分和与之相关空间关系的建模研究，本文认为建筑建模不应当只是单纯地着眼于建筑三维表面的构建，更需要关注建筑的空间信息和关系信息。应当将三维空间下的建筑构件、建筑空间、建筑关系作为建筑模型的必备要素，为多种室内或室内外空间分析应用提供完备的数据支持。针对当前国内建筑行业保有大量建筑施工图数据这一现状，本文开展在已有图纸构件参数信息基础之上的建筑构件建模、建筑空间提取和建筑关系重建研究。 在建筑构件数据模型的理论研究指导下，本研究首先以建筑构件数据抽取研究工作为基础，提取建筑构件与建筑构件之间的聚合、包含、邻接等关系信息。 进而在建筑构件参数识别和构件关系重建的基础上，通过参数化三维实体建模技术，梳理归纳不同类型建筑构件在参数化建模方法上的共性和个性规律，进而计算得到CAAD所支持的各种建筑构件的三维实体模型，形成建筑对空间分割的物质媒介。 最后，从建筑的空间本质特征入手，从无序组织的建筑构件数据中发掘出建筑内部和外部空间的信息提取方法，得到语义属性、位置几何和边界构件相对完备的建筑空间信息，进而以此为出发点分析归纳出建筑空间之间的邻接、连通、聚合等多种空间关系提取方法，以满足相关分析应用对于建筑数据的需求。 研究结果表明，基于建筑施工图数据的建筑建模过程中的建筑构件建模、建筑空间提取和建筑关系重建是建筑建模工作难以割裂相互耦合的系统性任务。本文设计的建筑建模方法可以自动地处理CAAD图纸信息，计算得到完备的建筑构件、建筑空间和建筑关系。本文的方法性研究结论和实验结果与课题组在建筑数据模型设计方面的主要理论研究成果整体保持了一致，能够共同为进一步的研究提供一定的参考价值。

目录

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摘要

图目录

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 建筑模型构建基本方法

1．2．2 建筑信息模型建模现状

1．2．3 建筑空间关系组织方法

1．2．4 研究现状小结

1．3 研究目标

1．4 研究内容

1．5 研究方法与技术路线

1．6 论文结构

第2章 建筑构件识别与关系重建

2．1 建筑构件及相互关系

2．2 天正建筑施工图构件识别

2．3 构件关系重建

2．3．1 构件聚合关系

2．3．2 构件孔洞包含关系

2．3．3 构件邻接关系

2．4 本章小结

第3章 建筑构件参数化实体建模

3．1 三维实体模型

3．2 三维实体建模技术

3．3 建筑构件三维建模方法分类

3．3．1 简单底面拉伸型

3．3．2 复杂底面拉伸型

3．3．3 布尔差集型

3．3．4 广义扫掠型

3．3．5 拉伸拔模型

3．4 本章小结

第4章 建筑空间提取与关系重建

4．1 建筑空间及相关关系

4．2 建筑空间信息提取方法

4．2．1 天正空间对象直接提取

4．2．2 边界构件约束的空间信息提取

4．3 空间与构件的关系提取

4．4 建筑空间之间的关系重建

4．4．1 空间邻接关系

4．4．2 空间连通关系

4．4．3 空间聚合关系

4．5 本章小结

第5章 建模原型系统设计验证与讨论

5．1 原型系统设计

5．1．1 构件组码提取程序

5．1．2 建筑建模配置程序

5．1．3 建筑建模程序

5．2 建筑数据建模验证

5．2．1 实验数据

5．2．2 构件建模分析

5．2．3 空间提取分析

5．2．4 关系重建分析

5．3 建模适用性讨论

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢