从BIM实体模型自动提取多细节层次GIS表面模型的方法

摘要

从数字城市到智慧城市升级的基本标志之一就是城市管理的精细化，这对城市空间室内、室外、地上、地下的一体化表达提出了前所未有的要求。由于城市立体环境很复杂，目前的测绘手段包括倾斜摄影测量、激光扫描、传统测绘等都很难有效获取建筑物内部的立体结构，城市三维地理信息系统(Three Dimensional Geographic InformationSystem,3DGIS)的室内信息相比室外信息仍然极度匮乏，难以满足日益增长的应用需求。近年来建筑信息模型(Building Information Model，BIM)技术快速发展，BIM模型精细程度高，特征参数化，语义信息丰富，对室内信息的描述十分精细，BIM模型精确的室内信息可作为三维GIS室内表达的重要数据源。本文针对BIM与GIS数据融合的关键技术难题，选取BIM领域的Industry Foundation Classes(IFC)标准，三维GIS领域采用城市地理标记语言(City Geography Markup Launguage，CityGML)标准，设计实现了从BIM实体模型自动提取多细节层次GIS表面模型的方法。本论文的主要研究内容如下:
　　1.首先介绍本文的研究背景和研究意义，并总结国内外对BIM与GIS融合及IFC与CityGML映射提取的相关研究现状与发展趋势，在此基础上，提出本文的研究目的与研究内容，阐述本文研究的意义;
　　2.针对IFC标准与CityGML标准各自几何、语义、结构的差异，研究IFC与CityGML数据映射的关键技术挑战;
　　3.根据IFC与CityGML对建筑构件要素的不同定义，建立IFC与CityGML LOD1-LOD4的语义映射关系，基于语义映射关系对IFC模型进行语义过滤;针对IFC与CityGML几何表达的巨大差异，设计几何重构算法，将IFC模型的几何信息重构为符合CityGML标准的几何信息，并根据CityGML建筑要素间的组织方式，对从IFC模型中提取的单个建筑构件的几何、语义信息进行几何语义重组织;同时设计CityGMLLOD4到CityGML LOD1-LOD3的协调转换算法;
　　4.基于CityGML应用领域扩展(Application Domain Extensions，ADE)机制对IFC模型的语义信息进行扩展，将从IFC模型中提取的属性信息、楼层信息扩展到CityGML模型中。

目录

声明

摘要

图索引

表索引

第1章 绪论

1．1．研究背景和意义

1．2．相关研究进展

1．3．研究内容

1．4．论文组织结构

第2章 IFC与CityGML数据映射方法

2．1．IFC标准与CityGML标准

2．1．1．IFC标准

2．1．2．CityGML标准

2．1．3．IFC标准与CityGML标准的差异

2．2．IFC与CityGML数据映射关键技术

2．3．IFC与CityGML转换工具

2．4．本章小节

第3章 从IFC模型自动提取CityGML LOD1-LOD4模型的方法

3．1．IFC模型解析

3．2．基于语义映射关系过滤IFC模型

3．3．IFC模型几何重构

3．1．1．IFC与CityGML坐标转换方法

3．1．2．IFC扫描体转换为CityGML边界形式的方法

3．1．3．IFC模型几何重构方法

3．4．IFC模型几何语义重组织

3．4．1．CityGML对象间关联关系

3．4．2．IFC建筑构件关联关系提取

3．5．CityGML LOD4模型自动生成CityGML LOD3-LOD1模型

3．6．本章小节

第4章 基于CityGML ADE扩展IFC语义信息

4．1．CityGML ADE扩展机制

4．2．IFC语义信息提取

4．2．1．属性信息提取

4．2．2．楼层信息提取

4．3．IFC语义信息扩展

4．4．本章小节

第5章 实验分析

5．1．实验数据

5．2．实验运行环境

5．3．实验结果分析

5．3．1．从IFC模型自动提取为CityGML LOD1-LOD4模型

5．3．2．CityGML语义信息扩展

5．4．本章小节

结论与展望

致谢

攻读学位期间发表的论文

参考文献