基于CAD数据的建筑物三维建模方法研究

摘要

近年来，随着计算机、虚拟仿真、大数据、云存储、物联网等技术不断取得突破，国内外对于智慧城市的建设呈现出井喷式增长。建筑作为城市的核心组织单元，传统的以二维平面表示建筑的方式已经不能满足人们对于建筑室内外一体化管理和分析的需要。许多学者分别从BIM和GIS领域中关于建筑物三维模型的标准进行研究，提出基于BIM+GIS的建筑物室内外一体化表达方法。 本文分别从BIM行业的开放标准IFC（Industry Foundation Classes）和地理信息行业的开放标准City GML出发，研究BIM+GIS的建筑空间信息模型，探索从建筑的平面 CAD数据出发，完成建筑空间信息模型的几何、语义、拓扑、属性的信息构建。最后通过一个园区智能管理系统的实例，验证建筑空间信息模型的应用设想。 本文的研究主要分为三个部分：第一，建筑模型的理论研究部分。针对与建筑物的三维模型表达，本文分别从BIM行业的国际标准交换格式IFC和地理信息行业的国际交换标准City GML出发，对于建筑从几何、语义、拓扑、属性的四个层次研究对比。从概念和逻辑的角度设计建筑空间信息模型。将 BIM中详细的建筑语义和属性信息引入建筑空间信息模型设计，对建筑的空间组成进行描述，并将地理信息中的空间拓扑连通关系引入建筑空间信息模型，弥补建筑的空间拓扑关系缺失。实现对建筑的空间和信息的全方位描述；第二，模型的构建部分。针对设计的建筑空间信息模型，本文从传统的平面CAD数据出发，首先对CAD数据的简化算法进行研究，其次对研究对象的特殊建筑部件进行族模型构建，最后在Revit上实现对建筑物的室内外模型的构建。并根据研究对象的特点，将模型的空间进行抽象，通过编码的方式实现建筑的空间包含关系，并在ArcGIS上实现对空间连接关系进行构建；第三，建筑模型的应用部分。针对设计的建筑空间信息三维模型，从BIM+GIS的角度，设计建筑模型应用场景。并利用Unity3D引擎，基于构建的三维模型，开发了一个园区智能管理系统。通过虚拟漫游、环境模拟、资产管理、量算分析、施工模拟、应急预案等六大功能，实现对建筑模型进行室内外一体化的漫游浏览、室内外物体的空间量算、建筑部件的查询、监控信息调用、施工进度模拟、应急预案展示等，从应用层面对模型的设计进行验证。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及技术路线

1.4论文组织结构

第二章 建筑模型应用与发展

2.1 建筑全生命周期管理

2.2 从CAD到BIM技术在建筑生命周期管理中应用

2.3 建筑生命周期管理的新方向——BIM与GIS结合

2.4 本章小结

第三章 建筑空间信息模型设计

3.1 两种常见建筑模型介绍

3.2 两种建筑模型对比分析

3.3建筑空间信息模型设计

3.4 本章小结

第四章 建筑空间信息模型构建

4.1 从二维CAD图形到三维构建

4.2 建筑空间信息模型拓扑构建

4.3 BIM和GIS场景数据结合

4.4本章小结

第五章 建筑空间信息模型应用设计与展示

5.1 建筑空间信息模型应用场景

5.2 园区智能管理系统设计

5.3 园区智能管理系统效果展示

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献