一种基于主题艺术效果的数字设计系统及其施工方法

摘要

本申请提供一种基于主题艺术效果的数字设计系统及其施工方法，由于本申请中通过作业单元以选取该图元资料库中的主题建筑立体图元，并将所选取的主题建筑立体图元置于该施工地形的三维模型的特定座标位置或区域上，以完成一个模拟建筑设计模型；提高了现场环境工况，与三维设计手段有机结合，可实现全部基于真实工况数据的三维数字化模型装置设计，实现主题建筑工程现场数据采集及处理，有效解决由于工程设计与现场实际条件不一致、设计资料缺失、现场数据通过传统手段采集困难等问题。同时将现场实际场景与设计过程相结合，实现全程可视化开发设计，大幅提升工程整体设计效率和质量，从而对质量、工期和费用控制提供有力保障。

说明书

技术领域

本发明涉及数字设计领域，尤指一种基于主题艺术效果的数字设计施工方法及系统。

背景技术

现有技术主题艺术效果的数字设计系统，当完成设计后，只能提供三维影像或二维影像给客户观看，若当客户对建筑设计中所使用的物件修改时，现有技术的建筑设计系统并无法同步修改施工需要的平面配置图，也无法同步自动建立此建筑设计中所需要的每一项建材或物品的平面单元图如每一建材或物品所对应含尺寸标示的各侧视图与物品清单，则会大大增加人工计算量，且增加了出错率，同时降低了整个工程施工效率。

同时由于在施工前期对于施工现场的勘察一般都是通过人工勘察，由于现场数据采集条件不足、数据缺失，则会导致采集精度不高等实际问题。同时因项目需求变化，新标准图库与修改深化的工作量均呈指数级别的增长，不利于可持续发展。方案设计的效果图和技术设计的施工图因条件与流程的限制往往是不能同步进行的，导致沟通定案效率低，效果图与实际不符等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于主题艺术效果的数字设计系统，够解决现场数据采集条件不足、数据缺失、采集精度不高等实际问题；同时能有效减少人工计算量，减少出错率，提高效率，并能够根据对比结果在工程实施过程中作出适当的调整，从而有效减少出错率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于主题艺术效果的数字设计系统，包括

数字化测量工具，用于采集施工地形数据，获取点云数据；

数据分析工具，用于对点云数据进行数据处理，并建立特征曲线后发送至三维数字设计工具；

三维数字设计工具，用于根据特征曲线进行三维设计和三维建模，得到施工地形的三维模型；

图元资料库，含有多种依不同建材、物品或设备所建立的主题建筑立体图元及对应各该主题建筑立体图元的平面单元图；

二维单元，含有对应于该施工地形三维模型、主题建筑立体图元的任一视角的平面配置图及一被选用单元图库；

作业单元，用以选取该图元资料库中的主题建筑立体图元，并将所选取的主题建筑立体图元置于该施工地形的三维模型的特定座标位置或区域上，或对原置于该施工地形的三维模型特定座标位置或区域上的主题建筑立体图元进行删除或编修，以完成一个模拟建筑设计模型；且该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息进行记录与统计；

输出单元，用以输出该模拟建筑设计模型、平面配置图、该图元资料库所记录的主题建筑立体图元及该图元资料库的统计信息；

展示单元，包括虚拟现实技术工具，该虚拟现实技术工具对模拟建筑设计模型进行全景拼接，并输出模拟建筑设计模型的全景三维模型。

进一步，所述数字化测量工具包括无人机航测装置或全景相机，用于采集施工地形的现场数据，获取点云数据。

进一步，所述数据分析工具包括Pro/Engineer，用于对点云数据进行数据处理，并建立特征曲线后发送至三维数字设计工具。

进一步，三维数字设计工具包括PDMS/PDS或SOLIDWORKS或CATIA，用于根据特征曲线进行三维设计和三维建模，得到施工地形的三维模型。

进一步，该立体图元是依据各种建材、物品或设备等的实际物体以1:1方式建构的三维立体图元或以3D影像摄影取得的三维立体图元。

本申请还提供一种基于主题艺术效果的数字设计系统的施工方法：

包括以下步骤：

步骤1：利用数字化测量工具对施工地形进行扫描测量，经过分析处理，输出施工地形的点云数据；

步骤2：利用数据分析工具对采集到的点云数据进行数据处理，提取点云特征，建立施工地形的特征曲线，并将该特征曲线输入到三维数字设计工具中；

步骤3：利用三维数字设计工具对特征曲线进行三维设计、建模，建立施工地形的三维模型；

步骤4：利用图元资料库建立主题建筑立体图元及对应各该主题建筑立体图元的平面单元图；

步骤5：利用作业单元选取该图元资料库中的主题建筑立体图元，并将所选取的主题建筑立体图元置于该施工地形的三维模型的特定座标位置或区域上，或对原置于该施工地形的三维模型特定座标位置或区域上的主题建筑立体图元进行删除或编修，以完成一个模拟建筑设计模型；且同时该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息进行记录与统计；

步骤6：利用输出单元输出该模拟建筑设计模型、平面配置图、该图元资料库所记录的主题建筑立体图元及该图元资料库的统计信息；

步骤7：根据制作模拟建筑设计模型、平面配置图、统计信息输出施工时所必需的具体物料的信息清单以及对应具体物料的部件信息；

步骤8：根据上述具体物料的信息清单以及对应物料的部件信息，将上述具体的部件分类到标准件和标准件以外的订制件，并制作部件分类信息；

步骤9：获取上述部件分类信息，并针对上述标准件和订制件进行需要订货的构成构件的判断，在需要订货的情况下制作供应计划，同时，针对上述标准件和订制件制作生产计划。

进一步，所述其中在步骤S4中的具体步骤为：

S41、定制构件标准：制定构件的统一技术措施，构件标准随项目实践的应用需求持续修订；

S42、制作基本单元构件：根据构件统一技术措施制作常用基本单元构件，该基本单元构件考虑设计修改变化的可能性与逻辑性，设置术语作为设计参数，以适应不同项目使用的需求；

S43、装配标准化单元：利用基本单元构件组合装配成常用标准化单元，并对开间、进深、高度常用设计值进行参数设置，其余配套家具、设备均根据设计原则与基准单元进行相对关系锁定，实现参数驱动设计；所述参数驱动设计具体是把设计元素拆分为基本单元构件，通过Revit内可参数化驱动的基准模型与各单元构件按一定设计逻辑进行关系锁定，实现参数驱动基准模型，基准模型驱动单元构件；

S44、形成参数模块化构件库；

S45、通过参数模块化构件库构建主题建筑立体图元以及对应各该主题建筑立体图元的平面单元图。。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的利用数字化测量工具对施工地形进行扫描测量，经过分析处理，输出施工地形的点云数据；利用数据分析工具对采集到的点云数据进行数据处理，提取点云特征，建立施工地形的特征曲线，并将该特征曲线输入到三维数字设计工具中；利用三维数字设计工具对特征曲线进行三维设计、建模，建立施工地形的三维模型；够解决现场数据采集条件不足、数据缺失、采集精度不高等实际问题。

2.而且由于本申请中通过作业单元以选取该图元资料库中的主题建筑立体图元，并将所选取的主题建筑立体图元置于该施工地形的三维模型的特定座标位置或区域上，或对原置于该施工地形的三维模型特定座标位置或区域上的主题建筑立体图元进行删除或编修，以完成一个模拟建筑设计模型；且该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息进行记录与统计；提高了现场环境工况，同时与三维设计手段有机结合，可实现全部基于真实工况数据的三维数字化模型装置设计，实现主题建筑工程现场数据采集及处理，有效解决由于工程设计与现场实际条件不一致、设计资料缺失、现场数据通过传统手段采集困难等问题，全面、准确掌握现场实际情况，用于建筑施工及装备设计输入。

3、本发明中当将建筑所需的各种立体图元置于三维空间模型单元的特定座标位置或区域，或将原置于该三维空间模型单元的特定座标位置或区域上的立体图元进行删除或编修，以构成一模拟建筑设计模型时，该二维单元中的平面配置图、该被选用单元图库所记录的平面单元图及该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息均会自动同步更新；则能有效减少人工计算量，减少出错率，提高效率，并能够根据对比结果在工程实施过程中作出适当的调整，从而有效减少出错率。

具体实施方式

本发明关于一种基于主题艺术效果的数字设计系统，包括数字化测量工具，用于采集施工地形数据，获取点云数据；

数据分析工具，用于对点云数据进行数据处理，并建立特征曲线后发送至三维数字设计工具；

三维数字设计工具，用于根据特征曲线进行三维设计和三维建模，得到施工地形的三维模型；

图元资料库，含有多种依不同建材、物品或设备所建立的主题建筑立体图元及对应各该主题建筑立体图元的平面单元图；

二维单元，含有对应于该施工地形三维模型、主题建筑立体图元的任一视角的平面配置图及一被选用单元图库；

作业单元，用以选取该图元资料库中的主题建筑立体图元，并将所选取的主题建筑立体图元置于该施工地形的三维模型的特定座标位置或区域上，或对原置于该施工地形的三维模型特定座标位置或区域上的主题建筑立体图元进行删除或编修，以完成一个模拟建筑设计模型；且该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息进行记录与统计；

输出单元，用以输出该模拟建筑设计模型、平面配置图、该图元资料库所记录的主题建筑立体图元及该图元资料库的统计信息；

展示单元，包括虚拟现实技术工具，该虚拟现实技术工具对模拟建筑设计模型进行全景拼接，并输出模拟建筑设计模型的全景三维模型。

进一步，所述数字化测量工具包括无人机航测装置或全景相机，用于采集施工地形的现场数据，获取点云数据。

进一步，所述数据分析工具包括Pro/Engineer，用于对点云数据进行数据处理，并建立特征曲线后发送至三维数字设计工具。

进一步，三维数字设计工具包括PDMS/PDS或SOLIDWORKS或CATIA，用于根据特征曲线进行三维设计和三维建模，得到施工地形的三维模型。

进一步，该立体图元是依据各种建材、物品或设备等的实际物体以1:1方式建构的三维立体图元或以3D影像摄影取得的三维立体图元。

本申请还提供一种基于主题艺术效果的数字设计系统的施工方法：

包括以下步骤：

步骤1：利用数字化测量工具对施工地形进行扫描测量，经过分析处理，输出施工地形的点云数据；

步骤2：利用数据分析工具对采集到的点云数据进行数据处理，提取点云特征，建立施工地形的特征曲线，并将该特征曲线输入到三维数字设计工具中；

步骤3：利用三维数字设计工具对特征曲线进行三维设计、建模，建立施工地形的三维模型；

步骤4：利用图元资料库建立主题建筑立体图元及对应各该主题建筑立体图元的平面单元图；

步骤5：利用作业单元选取该图元资料库中的主题建筑立体图元，并将所选取的主题建筑立体图元置于该施工地形的三维模型的特定座标位置或区域上，或对原置于该施工地形的三维模型特定座标位置或区域上的主题建筑立体图元进行删除或编修，以完成一个模拟建筑设计模型；且同时该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息进行记录与统计；

步骤6：利用输出单元输出该模拟建筑设计模型、平面配置图、该图元资料库所记录的主题建筑立体图元及该图元资料库的统计信息；

步骤7：根据制作模拟建筑设计模型、平面配置图、统计信息输出施工时所必需的具体物料的信息清单以及对应具体物料的部件信息；

步骤8：根据上述具体物料的信息清单以及对应物料的部件信息，将上述具体的部件分类到标准件和标准件以外的订制件，并制作部件分类信息；

步骤9：获取上述部件分类信息，并针对上述标准件和订制件进行需要订货的构成构件的判断，在需要订货的情况下制作供应计划，同时，针对上述标准件和订制件制作生产计划。

进一步，所述其中在步骤S4中的具体步骤为：

S41、定制构件标准：制定构件的统一技术措施，构件标准随项目实践的应用需求持续修订；

S42、制作基本单元构件：根据构件统一技术措施制作常用基本单元构件，该基本单元构件考虑设计修改变化的可能性与逻辑性，设置术语作为设计参数，以适应不同项目使用的需求；

S43、装配标准化单元：利用基本单元构件组合装配成常用标准化单元，并对开间、进深、高度常用设计值进行参数设置，其余配套家具、设备均根据设计原则与基准单元进行相对关系锁定，实现参数驱动设计；所述参数驱动设计具体是把设计元素拆分为基本单元构件，通过Revit内可参数化驱动的基准模型与各单元构件按一定设计逻辑进行关系锁定，实现参数驱动基准模型，基准模型驱动单元构件；

S44、形成参数模块化构件库；

S45、通过参数模块化构件库构建主题建筑立体图元以及对应各该主题建筑立体图元的平面单元图。

综上所述，本发明的利用数字化测量工具对施工地形进行扫描测量，经过分析处理，输出施工地形的点云数据；利用数据分析工具对采集到的点云数据进行数据处理，提取点云特征，建立施工地形的特征曲线，并将该特征曲线输入到三维数字设计工具中；利用三维数字设计工具对特征曲线进行三维设计、建模，建立施工地形的三维模型；够解决现场数据采集条件不足、数据缺失、采集精度不高等实际问题。

而且由于本申请中通过作业单元以选取该图元资料库中的主题建筑立体图元，并将所选取的主题建筑立体图元置于该施工地形的三维模型的特定座标位置或区域上，或对原置于该施工地形的三维模型特定座标位置或区域上的主题建筑立体图元进行删除或编修，以完成一个模拟建筑设计模型；且该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息进行记录与统计；提高了现场环境工况，同时与三维设计手段有机结合，可实现全部基于真实工况数据的三维数字化模型装置设计，实现主题建筑工程现场数据采集及处理，有效解决由于工程设计与现场实际条件不一致、设计资料缺失、现场数据通过传统手段采集困难等问题，全面、准确掌握现场实际情况，用于建筑施工及装备设计输入.

本发明中当将建筑所需的各种立体图元置于三维空间模型单元的特定座标位置或区域，或将原置于该三维空间模型单元的特定座标位置或区域上的立体图元进行删除或编修，以构成一模拟建筑设计模型时，该二维单元中的平面配置图、该被选用单元图库所记录的平面单元图及该图元资料库对选用的主题建筑立体图元信息均会自动同步更新；则能有效减少人工计算量，减少出错率，提高效率，并能够根据对比结果在工程实施过程中作出适当的调整，从而有效减少出错率。

另一方面，将现场实际场景与设计过程相结合，实现全程可视化开发设计，充分优化工艺布置，实现全程无碰撞，同时可高效指导后期现场安装、运营维护等。通过前伸措施有效避免工程后期可能发生的缺陷问题，大幅提升工程整体设计效率和质量，从而对质量、工期和费用控制提供有力保障。

以上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，本领域普通工程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。