BIM技术中的数字图形信息融合集成系统研究进展

2014-8-12 09:14| 发布者: 萧闫子| 查看: 3434| 评论: 1|原作者: 魏群尹伟波刘尚蔚|来自: 道客巴巴

摘要: 　　摘要：当前热门的BIM技术其实质是结构工程的数字图形与相关信息融合集成的动态关联系统，随着图形结构的变化相关的信息随之变化更新，数字图形成为BIM技术中的主线。作者及其团队的提出的数字图形介质的概念、构 ...

　　摘要：当前热门的BIM技术其实质是结构工程的数字图形与相关信息融合集成的动态关联系统，随着图形结构的变化相关的信息随之变化更新，数字图形成为BIM技术中的主线。作者及其团队的提出的数字图形介质的概念、构造方法、描述标准、理论基础及内涵，形成10 了工程结构中研究对象在自然空间与计算机空间中的对应映射格式和仿真模式，使得 "图形"成为融几何特征与非图形属性随时间而动态变化的五维信息载体，这种以数字图形信息系统描述的工程结构，在设计、分析、制作、安装各个过程中的各类数据都可从图形中直接获取并反馈，呈现出大数据的特点，这是BIM技术持续发展的优势和动力，应用于实际工程取得了明显效果。
　　关键词：数字图形介质，数字图形信息，融合集成系统
　　中图分类号：TP391.9
　　Research on Digital Graphics Information Integration System in BIM Technology 20
　　WEI Qun1， YIN Weibo1， LIU Shangwei2
　　Abstract: The key of popular BIM technology is the dynamic integration system between digital 25 graphic structure engineering and related information fusion system， in which graphics follow the change of structure and related information change update. The concept， construction method， description standard， basic theory and connotation of digital graphic medium are proposed in this paper， which forms the corresponding object in the natural space and computer space， the graphic becoming melting medium geometry containing physical， dynamic non-graphic attribute 30 changed with time and dimensional information. Engineering structure descripted by digital graphic information system can be obtained directly from the graphics and feedback in the design， analysis， and manufacture， installation of various data of each process， which presents the characteristics of big data， which is the key technology of BIM and achieved remarkable results in the actual engineering.
　　Key words: Digital graphic medium; Digital graphic information; Integration system
　　0 引言
　　BIM是Building Information Modeling简称[1]，即建筑信息模型。BIM技术是以三维数字化技术为基础，通过集成各种相关信息的数字信息模型库作为共享的中心文件，在项目的40 整个生命周期内，数字化表达项目的形状、物理和功能特征，分享所有决策、优化依据的工作过程，协同作业BIM信息库的插入、提取、更新和修改，提升各参与方在各个阶段的工作效率和数据一致性。BIM具有可视化，协调性，模拟性，优化性，可出图性等特点：
　　（1）可视化：BIM将常规的二维表达转化为三维可视模型，表达信息形象、直观，可视化帮助非专业人员通过清晰的模型理解建筑创意，协调各方及时、高效的决策。
　　（2）协调性：采用BIM的项目，各专业间、各工作人员间都在一个三维协同设计环境中共同工作，设计深化、修改可以实现联动更新。这种无中介及时的沟通方式，很大程度避免因人为沟通不及时而带来的设计错漏，轻松有效的提高设计质量和效率。
　　（3）模拟性：通过BIM可以模拟真实构建过程中的场景，并通过此过程预先发现可能存在的问题，最大限度减少因设计或施工方面的失误所带来的遗憾。
　　（4）优化性：BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来，动态进行方案优化，可以带来显著的工期和造价改进。
　　（5）可出图性：通过BIM技术不仅仅使进行可视化展示、协调、模拟、优化，还可以55 根据工程需要完成基于BIM的图纸生成工作，包括平面图、立面图、剖面图、局部大样图等图纸。
　　1 BIM核心技术
　　BIM技术是以中心数据库模型的方式共享信息，该信息模型具有信息多元化，参数化驱动，标准统一，协同合作等功能。其中参数化是关键技术，标准统一是基础核心，信息多60 元是支撑，协同合作是结果。当前研究仅仅表现的是图形本身的几何属性，仅将图形作为最终视觉的显示在计算机屏幕上，没有将除几何属性之外的物理属性、拓扑等信息融入到图形之中。基于上述，作者及所在团队的提出的数字图形介质[2-4]的概念、构造方法、描述标准、理论基础及内涵，形成了研究对象在自然空间的计算机空间中的对应格式和仿真模式，使得 "图形"成为融几何特征与非图形属性随时间而动态变化的五维信息载体，这种以数字图形65 介质描述的工程结构，遵从自然界的物理方程，在虚拟环境中实时仿真所研究的运动及变形规律，取得了明显效果和工程验证。
　　1.1 数字图形介质的核心思想
　　数字图形介质的数字模型与所选平台无关，任何三维软件的模型经过转换和集成都可以成为数字图形信息集成系统中的数字模型。
　　将数字图形作为具有物理和几何属性的介质，并基于此构建了数字图形信息技术的工程体系，在引入和发展CIS/2和IFC两个ISO国际标准的基础上，提出了"数据附着于图形，图形蕴含数据"的方法及图形五维空间的概念和方法，将复杂机构工程中的各个构件和部位实体图形的可视特征与非图形属性融为一体，置于图形之中，使图形本身包括了空间坐标（x y z）、时间坐标（t）、非几何信息（v）的五维空间信息，使工程图成为反映工程结构实时75 动态和关联信息的载体，具有唯一标识的各个图形元素也与庞大的工程数据库双向动态关联，这种新型的数字图形信息工程体系原创性的提出了CAD图形独特的数据存储关联技术和数据交换格式，为当前日益发展的三维设计平台提供了具有重要意义的关键技术[3-4]。
　　同时，定义了数字图形介质的构件方法，采用XML方式标记数据、定义数据类型。这种数据的构件不受软件平台的限制，适合在Web传输以及协同管理；提出三维图形建模中80 界面关键点及骨骼网架的概念与方法，创建了数据图形模板库，研发出基于数字图形介质的数字图形信息方法为主导的三维建模通用方法和自动生成工程图的软件系统，此项研究为结构工程的虚拟现实和基于物理的工程动画提供了强大的技术支持。

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