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BIM与GIS集成下的建筑物语义模型转换研究

2020-12-02阅读(978)

BIM与GIS集成下的建筑物语义模型转换研究

论文摘要

实现现代城市建筑物室内外一体化建模技术一直以来都是推进智慧城市建设的核心。常规的测绘手段只能获取建筑物的几何轮廓,忽略了模型的语义和拓扑关系,仅可用于三维可视化,无法满足空间数据挖掘和专题查询等深层次应用技术需求。此外,这些模型无法获取建筑物的室内信息,尤其是家具等室内部件。因此目前对于建筑物三维模型空间信息化的需求变得越来越迫切。建筑信息模型（Building Information Model,BIM）精细化三维模型语义信息丰富,对建筑物内部的信息描述十分精细。三维地理信息系统（Three-Dimensional Geographic Information System,3DGIS）致力于室外信息的建模技术,室内信息比较匮乏,无法将GIS模型应用于城市灾害应急响应及室内导航等应用中。因此,BIM模型精确的信息可以作为3DGIS重要的数据来源,本文通过分析BIM领域的通用数据标准行业基准类（Industry Foundation Classes,IFC）和三维GIS领域的数据标准城市地理标记语言（City Geography Markup Language,CityGML）在几何和语义上的差异,以及室内信息模型相关标准的特点,设计并实现从1FC模型转换为语义丰富的CityGMLLOD4模型的方法。由于IFC模型比CityGML模型语义要更丰富,二者之间存在语义信息不对称的问题,直接进行IFC模型到标准的CityGML模型转换会存在语义信息的丢失。因此,本文结合IFC模型建筑物构件复杂的特点,利用CityGML的扩展机制,对建筑物三维语义模型进行扩展,形成一种基于CityGML扩展的建筑物多尺度语义表达的信息模型。把IFC模型中丰富的语义信息提取到扩展的CityGML模型中。将基于IFC标准构建的建筑物模型集成到GIS系统进行统一管理,首先要建立IFC与CityGML的语义映射关系,通过语义信息之间的映射,过滤IFC模型中无几何信息的语义。然后,根据二者在几何方面的差异,首先进行了坐标系的转换,之后将构造实体表达的IFC模型转换为CityGML中的表面模型。最终获取几何和语义均正确的CityGML模型。基于本文提出的方法,设计符合本文需求的自定义CityGML扩展模式,这种扩展的CityGML模型,能够将IFC模型中丰富的语义集成到CityGML中。最后通过设计实验并测试分析,结果表明,本文的转换方法能够将IFC模型自动转换为几何正确和语义丰富的CityGML模型。并通过与目前常用的转换方法作对比,得出本文的转换方法的有效性。因此,本文的方法能够为实现BIM与GIS的融合提供有力的支持。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景和意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 研究目标与内容
  •     1.3.1 研究目标
  •     1.3.2 研究内容
  •     1.3.3 技术路线
  •   1.4 本文组织结构
  • 2 建筑物三维语义模型相关标准介绍
  •   2.1 IFC标准
  •     2.1.1 几何表达方式
  •     2.1.2 语义表达方式
  •   2.2 CityGML标准
  •     2.2.1 几何表达方式
  •     2.2.2 语义表达方式
  •     2.2.3 拓扑表达方式
  •     2.2.4 外观表达方式
  •   2.3 IFC标准与CityGML标准的差异
  •   2.4 IndoorGML标准
  •     2.4.1 几何语义和拓扑表达方式
  •     2.4.2 IndoorGML的组成
  • 3 基于CityGML扩展的三维建筑物语义模型设计
  •   3.1 CityGML ADE机制
  •   3.2 基于ADE的建筑物CityGML语义模型扩展
  •   3.3 CityGML扩展模型的存储结构
  •   3.4 本章小结
  • 4 IFC与CityGML扩展模型转换方法研究
  •   4.1 转换流程
  •   4.2 语义层次映射
  •     4.2.1 语义映射
  •     4.2.2 语义过滤
  •   4.3 儿何层次转换
  •     4.3.1 坐标转换
  •     4.3.2 几何重构
  •     4.3.3 几何增强
  •   4.4 本章小结
  • 5 实验与分析
  •   5.1 实验数据
  •   5.2 模型转换实验
  •     5.2.1 IFC模型到CityGML扩展模型的转换
  •     5.2.2 IFC模型到CityGML LOD4的转换
  •     5.2.3 IFC模型到CityGML LOD3的转换
  •     5.2.4 IFC模型到CityGML LOD2的转换
  •   5.3 实验分析
  •     5.3.1 语义分析
  •     5.3.2 几何分析
  •     5.3.3 拓扑分析
  •     5.3.4 外观分析
  •   5.4 本章小结
  • 6 总结与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间的科研成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 朱莉莉

    导师: 张文元

    关键词: 模型,建筑物语义,语义扩展,模型转换

    来源: 华中师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

    专业: 自然地理学和测绘学,建筑科学与工程,计算机软件及计算机应用,计算机软件及计算机应用

    单位: 华中师范大学

    分类号: TU17;P208

    DOI: 10.27159/d.cnki.ghzsu.2019.001220

    总页数: 94

    文件大小: 10017K

    下载量: 243

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