本發(fā)明涉及市政道路三維設(shè)計(jì)與地理信息，具體涉及一種基于ade的市政道路bim設(shè)計(jì)模型生成lod1等級(jí)gis模型的方法。

背景技術(shù)：

1、在智慧城市和數(shù)字孿生技術(shù)快速發(fā)展的背景下，市政道路三維模型在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理和維護(hù)中扮演著重要角色。建筑信息模型(building?information?modeling，bim)和地理信息系統(tǒng)(geographic?information?system，gis)作為兩大核心技術(shù)，分別在設(shè)計(jì)階段和空間管理階段發(fā)揮著重要作用。然而，bim模型與gis模型在數(shù)據(jù)表達(dá)、建模精度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上存在顯著差異，如何實(shí)現(xiàn)兩者的高效轉(zhuǎn)換與集成成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。

2、bim模型在設(shè)計(jì)階段提供了高精度的幾何與屬性信息，但在gis環(huán)境中直接使用可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余和性能問(wèn)題。lod1等級(jí)的gis模型強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)化表達(dá)，尤其是道路路線的抽象化處理，這與bim設(shè)計(jì)模型的詳細(xì)表達(dá)形成鮮明對(duì)比。因此，將bim設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)換為lod1等級(jí)gis模型，不僅有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輕量化，還能為城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施管理和智慧城市應(yīng)用提供更高效的數(shù)據(jù)支持。為此，需要對(duì)bim設(shè)計(jì)模型從路線提取、幾何簡(jiǎn)化、屬性映射等方面進(jìn)行簡(jiǎn)化與處理。

3、市政道路作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其模型不僅需要表達(dá)空間幾何信息，還需包含路線設(shè)計(jì)、斷面結(jié)構(gòu)、交通設(shè)施等專(zhuān)業(yè)屬性。citygml作為一種廣泛使用的三維城市模型標(biāo)準(zhǔn)，提供了多種細(xì)節(jié)層次的模型表達(dá)，lod1等級(jí)作為模型的基礎(chǔ)層，通常用于區(qū)域規(guī)劃和大規(guī)模場(chǎng)景可視化，主要關(guān)注道路的路線和基本幾何形態(tài)。然而，citygml標(biāo)準(zhǔn)模式在市政道路要素的表達(dá)上存在不完備性，缺乏對(duì)路線、斷面等核心要素的支持。例如，標(biāo)準(zhǔn)模式中難以表達(dá)道路的平面線形(如直線、曲線、緩和曲線)和縱斷面信息(如坡度、高程變化)。因此，需要基于citygml的應(yīng)用域擴(kuò)展(application?domain?extension，ade)，定義市政道路的專(zhuān)用語(yǔ)義與幾何結(jié)構(gòu)，以滿足市政道路模型的特定需求。

4、綜上，基于ade擴(kuò)展citygml，將市政道路bim設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)換為lod1等級(jí)gis模型，是應(yīng)對(duì)市政道路模型表達(dá)需求的重要技術(shù)路徑。這一過(guò)程中，需要克服citygml標(biāo)準(zhǔn)模式的局限性和bim模型到gis模型的簡(jiǎn)化處理難點(diǎn)。通過(guò)擴(kuò)展語(yǔ)義定義、優(yōu)化幾何轉(zhuǎn)換、確保數(shù)據(jù)一致性，能夠?yàn)橹腔鄢鞘泻蛿?shù)字孿生應(yīng)用提供高質(zhì)量的市政道路模型數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述市政道路bim設(shè)計(jì)模型到lod1等級(jí)gis模型的簡(jiǎn)化與處理、citygml市政道路要素不完備性的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于ade的市政道路bim設(shè)計(jì)模型生成lod1等級(jí)gis模型的方法，能提高lod1等級(jí)gis數(shù)據(jù)和市政道路bim數(shù)據(jù)集成的完整性和準(zhǔn)確性，為市政道路bim和gis數(shù)據(jù)的集成提供了技術(shù)路線和可行方法，促進(jìn)市政道路項(xiàng)目的信息化和智能化管理。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種基于ade的市政道路bim設(shè)計(jì)模型生成lod1等級(jí)gis模型的方法，包括：

3、從道路ifc文件解析出道路構(gòu)件所涉及的ifc要素類(lèi)別，按要素類(lèi)別對(duì)構(gòu)件及屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，得到包含有構(gòu)件及屬性數(shù)據(jù)的按類(lèi)別分類(lèi)好的ifc要素，其中，ifc要素分為構(gòu)件要素和屬性要素；

4、從屬性要素中查詢(xún)構(gòu)件的擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展屬性集數(shù)據(jù)，并將擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展屬性集數(shù)據(jù)連接到構(gòu)件要素上，篩選出構(gòu)件編碼數(shù)據(jù)，將構(gòu)件編碼數(shù)據(jù)連接到構(gòu)件要素上；

5、讀取標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件編碼分類(lèi)及l(fā)od等級(jí)構(gòu)件清單，根據(jù)構(gòu)件編碼對(duì)道路構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)并添加lod等級(jí)屬性，根據(jù)添加lod等級(jí)屬性的構(gòu)件要素生成不同lod等級(jí)所對(duì)應(yīng)的ifc模型，選擇lod等級(jí)屬性值為lod1的構(gòu)件要素；

6、根據(jù)篩選出的lod1構(gòu)件要素，添加gml所需基本屬性，對(duì)添加gml屬性后的lod1構(gòu)件要素進(jìn)行幾何轉(zhuǎn)換；

7、根據(jù)幾何轉(zhuǎn)換后的幾何要素，根據(jù)幾何編碼參數(shù)設(shè)置提取幾何要素的幾何對(duì)象類(lèi)型，對(duì)幾何進(jìn)行離散形成三角網(wǎng)，根據(jù)三角網(wǎng)簡(jiǎn)化幾何模型，提取道路基礎(chǔ)線型，根據(jù)道路基礎(chǔ)線型構(gòu)建虛擬拉伸體，對(duì)虛擬拉伸體進(jìn)行幾何轉(zhuǎn)換；

8、修改citygml?transportation主題的底層schema文件，繼承自road要素，新建alignment要素，用于表達(dá)lod1的路線要素；

9、導(dǎo)入自定義schema文件，構(gòu)建alignment寫(xiě)模塊，輸入對(duì)虛擬拉伸體進(jìn)行幾何轉(zhuǎn)換后的要素，寫(xiě)出文件，生成roadadeoflod1.gml文件，即為lod1等級(jí)的gis模型。

10、在一些實(shí)例中，構(gòu)件要素中存儲(chǔ)有各類(lèi)構(gòu)件幾何實(shí)體及基本屬性，屬性要素中存儲(chǔ)有各構(gòu)件實(shí)體的擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展屬性集數(shù)據(jù)。

11、在一些實(shí)例中，所述從屬性要素中查詢(xún)構(gòu)件的擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展屬性集數(shù)據(jù)，并將擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展屬性集數(shù)據(jù)連接到構(gòu)件要素上，篩選出構(gòu)件編碼數(shù)據(jù)，將構(gòu)件編碼數(shù)據(jù)連接到構(gòu)件要素上，包括：

12、構(gòu)建featurejoiner模塊，輸入各類(lèi)構(gòu)件要素和屬性要素，根據(jù)構(gòu)件要素的ifc_property_set{}數(shù)據(jù)，從屬性要素ifcpropertyset中查詢(xún)構(gòu)件的擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展屬性集數(shù)據(jù)，并將擴(kuò)展屬性和擴(kuò)展屬性集數(shù)據(jù)連接到構(gòu)件要素上，輸出連接后的構(gòu)件要素；

13、構(gòu)建tester模塊，輸入連接后的構(gòu)件要素，利用ifc_property_set_name＝基本屬性作為篩選條件，篩選出具有構(gòu)件編碼的構(gòu)件要素，其中基本屬性的屬性值為構(gòu)件編碼；

14、構(gòu)建attributemanager模塊，輸入具有構(gòu)件編碼的構(gòu)件要素，添加構(gòu)件編碼屬性，將構(gòu)件編碼數(shù)據(jù)添加到構(gòu)件要素中，輸出構(gòu)件要素。

15、在一些實(shí)例中，所述讀取標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件編碼分類(lèi)及l(fā)od等級(jí)構(gòu)件清單，包括：

16、構(gòu)建構(gòu)件編碼分類(lèi)表讀取模塊，讀取構(gòu)件分類(lèi)與編碼規(guī)則、lod分類(lèi)規(guī)則，其中構(gòu)件分類(lèi)與編碼規(guī)則符合《公路工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(jtg/t?2420-2021)的要求，分為路線、路基構(gòu)件、路面構(gòu)件、交通工程及沿線設(shè)施構(gòu)件4大類(lèi)別，輸出構(gòu)件分類(lèi)與編碼、lod分類(lèi)。

17、在一些實(shí)例中，所述根據(jù)構(gòu)件編碼對(duì)道路構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)并添加lod等級(jí)屬性，包括：

18、構(gòu)建featurejoiner模塊，輸入添加構(gòu)件編碼數(shù)據(jù)的構(gòu)件要素、lod分類(lèi)規(guī)則以及構(gòu)件分類(lèi)與編碼，通過(guò)構(gòu)件編碼進(jìn)行對(duì)比查詢(xún)，從而確定構(gòu)件要素的lod等級(jí)，將構(gòu)件要素添加上lod等級(jí)屬性并輸出。

19、在一些實(shí)例中，所述對(duì)添加gml屬性后的lod1構(gòu)件要素進(jìn)行幾何轉(zhuǎn)換，包括：

20、構(gòu)建geometrypartextractor模塊，輸入添加gml屬性后的lod1構(gòu)件要素，基于幾何xquery提取選定的幾何要素；

21、構(gòu)建geometrycoercer模塊，輸入選定的幾何要素，重置要素的幾何對(duì)象類(lèi)型；

22、構(gòu)建deaggregator模塊，輸入重置要素后的幾何要素，分解聚合體要素后形成組成部分；

23、構(gòu)建aggregator模塊，輸入分解聚合體后的幾何要素，將要素的幾何圖形合并成異構(gòu)或同構(gòu)聚合體；

24、構(gòu)建geometryrefiner模塊，輸入合并后的幾何要素，對(duì)要素的幾何圖形進(jìn)行細(xì)化。

25、在一些實(shí)例中，所述對(duì)幾何進(jìn)行離散形成三角網(wǎng)，包括：

26、構(gòu)建triangulator模塊，輸入提取出的幾何對(duì)象，進(jìn)行三角網(wǎng)片處理，形成離散三角網(wǎng)片；

27、構(gòu)建meshmerger模塊，輸入離散三角網(wǎng)片，并進(jìn)行聚合處理。

28、在一些實(shí)例中，所述根據(jù)三角網(wǎng)簡(jiǎn)化幾何模型，提取道路基礎(chǔ)線型，包括：

29、構(gòu)建hullreplacer模塊，輸入聚合后的三角網(wǎng)，用凸多邊形重構(gòu)幾何形體，形成外輪廓；

30、構(gòu)建centerlinereplacer模塊，輸入生成的外輪廓，對(duì)其抽取中心線形成道路基礎(chǔ)線形并輸出。

31、在一些實(shí)例中，所述根據(jù)道路基礎(chǔ)線型構(gòu)建虛擬拉伸體，包括：

32、構(gòu)建geometryextractor模塊，輸入道路基礎(chǔ)線形，提取其幾何形體；

33、分別構(gòu)建2個(gè)extruder模塊，輸入幾何形體，依次從其垂直截面的兩個(gè)法向?qū)ζ淅?，?gòu)建一個(gè)虛擬拉伸體。

34、在一些實(shí)例中，所述對(duì)虛擬拉伸體進(jìn)行幾何轉(zhuǎn)換，包括：

35、構(gòu)建geometrycoercer模塊，輸入虛擬拉伸體，重置要素的幾何對(duì)象類(lèi)型；

36、構(gòu)建deaggregator模塊，輸入重置后的幾何要素，分解其聚合體要素，形成其組成部分；

37、構(gòu)建aggregator模塊，輸入分解后的幾何要素，將要素的幾何圖形合并成異構(gòu)或同構(gòu)聚合體；

38、構(gòu)建geometryrefiner模塊，輸入合并后的幾何要素，對(duì)要素的幾何圖形進(jìn)行細(xì)化；

39、構(gòu)建geometryextractor模塊，輸入細(xì)化后的要素，提取其幾何形體。

40、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

41、本發(fā)明對(duì)市政道路bim設(shè)計(jì)模型中所涉及的構(gòu)件，根據(jù)《公路工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(jtg/t?2420-2021)規(guī)定進(jìn)行了分類(lèi)和編碼，并按lod等級(jí)進(jìn)行了劃分；在此基礎(chǔ)上，針對(duì)其中l(wèi)od1等級(jí)對(duì)應(yīng)的構(gòu)件模型，開(kāi)發(fā)一系列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，同時(shí)基于citygml?ade擴(kuò)展框架定義了alignment要素，將市政道路bim設(shè)計(jì)模型生成lod1等級(jí)gis模型，該方法能提高lod1等級(jí)gis數(shù)據(jù)和市政道路bim數(shù)據(jù)集成的完整性和準(zhǔn)確性，為市政道路bim和gis數(shù)據(jù)的集成提供了技術(shù)路線和可行方法?？梢越鉀Q市政道路bim設(shè)計(jì)模型到lod1等級(jí)gis模型的簡(jiǎn)化與處理、citygml市政道路要素不完備性的問(wèn)題，提高lod1等級(jí)gis數(shù)據(jù)和市政道路bim數(shù)據(jù)集成的完整性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)市政道路項(xiàng)目的信息化和智能化管理。