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基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

技術(shù)編號(hào)：44361098 閱讀：2 留言：0更新日期：2025-02-25 09:42

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)，包括以下步驟，提取參照建筑圖紙輸入的CAD建筑二維坐標(biāo)，構(gòu)建初始二維三角網(wǎng)格，提取建筑物的關(guān)鍵幾何特征點(diǎn)，結(jié)合建筑物的層高參數(shù)與轉(zhuǎn)角信息，將二維網(wǎng)格映射至三維坐標(biāo)空間，生成初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)中，通過(guò)Delaunay三角剖分算法構(gòu)建高質(zhì)量的初始三角網(wǎng)格，精確捕捉稀疏位置的坐標(biāo)信息，并結(jié)合Poisson表面重建技術(shù)，對(duì)稀疏區(qū)域的點(diǎn)云進(jìn)行全局曲面擬合和光滑處理，實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)點(diǎn)分布的密度補(bǔ)償和精度提升。這種優(yōu)化方式在建筑物轉(zhuǎn)角、異形空間及層高變化等復(fù)雜場(chǎng)景中，有效緩解了模型精度損失問(wèn)題。

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，尤其涉及基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法及系統(tǒng)。

技術(shù)介紹

1、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
是指在不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)映射、轉(zhuǎn)換與關(guān)聯(lián)的方法和技術(shù)集合。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）、地理信息系統(tǒng)（gis）、建筑信息模型（bim）等領(lǐng)域，是空間信息處理、工程設(shè)計(jì)和建筑施工等領(lǐng)域中數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和互操作的重要基礎(chǔ)技術(shù)。

2、其中，cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法是指通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)，對(duì)cad模型和bim模型中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化轉(zhuǎn)換與映射，使兩者在不同坐標(biāo)系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)齊和統(tǒng)一。該方法主要應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)與工程施工領(lǐng)域，有助于實(shí)現(xiàn)建筑信息模型與設(shè)計(jì)模型的集成，為工程項(xiàng)目提供高效的數(shù)據(jù)支撐與管理工具。

3、現(xiàn)有技術(shù)在二維平面圖轉(zhuǎn)化為三維模型時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)角、異形空間及層高變化等部位往往采樣密度不足，導(dǎo)致模型局部精度降低，在后續(xù)設(shè)計(jì)與施工中可能引發(fā)尺寸偏差和誤判。對(duì)于曲率劇烈變化或表面不連續(xù)的復(fù)雜建筑區(qū)域，現(xiàn)有方法在擬合過(guò)程中易產(chǎn)生幾何畸變，無(wú)法完全避免模型表面粗糙或突兀的問(wèn)題，從而影響了建筑模型的細(xì)節(jié)表達(dá)與視覺(jué)效果。在處理設(shè)計(jì)參數(shù)變更時(shí)，未能提供高效且精確的模型更新方案，調(diào)整后的模型難以保持與參考模型的精度一致性，特別是在復(fù)雜幾何和多變形區(qū)域，可能出現(xiàn)局部偏差累積，影響后續(xù)施工數(shù)據(jù)的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法。</p>

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

3、s1：提取參照建筑圖紙輸入的cad建筑二維坐標(biāo)，構(gòu)建初始二維三角網(wǎng)格，提取建筑物的關(guān)鍵幾何特征點(diǎn)，結(jié)合建筑物的層高參數(shù)與轉(zhuǎn)角信息，將二維網(wǎng)格映射至三維坐標(biāo)空間，生成初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

4、s2：基于所述初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分布規(guī)律與變化特性，對(duì)整體點(diǎn)云曲面進(jìn)行擬合重建，對(duì)于建筑轉(zhuǎn)角、異形外立面及層高突變的異常區(qū)域，重新調(diào)整局部網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)與密度分布，輸出優(yōu)化的建筑曲面模型數(shù)據(jù)；

5、s3：基于所述優(yōu)化的建筑曲面模型數(shù)據(jù)，提取建筑曲面模型數(shù)據(jù)中曲面的控制點(diǎn)坐標(biāo)，并依據(jù)建筑曲面梯度與曲率特性初始化控制點(diǎn)權(quán)重，對(duì)于異常建筑形態(tài)區(qū)域，進(jìn)行控制點(diǎn)權(quán)重的調(diào)整，生成建筑參數(shù)化曲面結(jié)構(gòu)；

6、s4：基于所述建筑參數(shù)化曲面結(jié)構(gòu)，根據(jù)控制點(diǎn)權(quán)重選定關(guān)鍵點(diǎn)區(qū)域，建立旋轉(zhuǎn)與平移關(guān)系，將優(yōu)先建立旋轉(zhuǎn)與平移關(guān)系的區(qū)域作為約束基準(zhǔn)，逐步將基準(zhǔn)范圍擴(kuò)展至其他點(diǎn)云區(qū)域，進(jìn)行迭代優(yōu)化對(duì)齊，生成優(yōu)化后的bim建筑曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

7、作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述提取建筑物的關(guān)鍵幾何特征點(diǎn)的獲取步驟具體為：

8、s111：基于建筑圖紙中的二維坐標(biāo)信息，提取全部頂點(diǎn)坐標(biāo)并存儲(chǔ)為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過(guò)構(gòu)建滿足最大最小夾角優(yōu)化的三角剖分網(wǎng)格，獲取網(wǎng)格的邊長(zhǎng)和三角形的夾角，生成網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

9、s112：基于所述網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析邊長(zhǎng)和提取鄰接關(guān)系，標(biāo)記邊界點(diǎn)并提取關(guān)鍵幾何特征點(diǎn)，按照連接順序整理特征點(diǎn)集合，得到建筑物的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)。

10、作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

11、s121：基于所述建筑物的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)，將二維坐標(biāo)與建筑物的層高參數(shù)關(guān)聯(lián)，通過(guò)線性疊加的方式獲取對(duì)應(yīng)高度值，同時(shí)結(jié)合轉(zhuǎn)角信息獲取每層轉(zhuǎn)角變化，并進(jìn)行坐標(biāo)變換，生成三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

12、s122：捕捉所述三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)中稀疏區(qū)域點(diǎn)，并提取點(diǎn)密度信息，對(duì)稀疏區(qū)域和邊界區(qū)域通過(guò)插值的方式添加補(bǔ)充點(diǎn)，重新歸一化后，生成初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

13、作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述對(duì)整體點(diǎn)云曲面進(jìn)行擬合重建的獲取步驟具體為：

14、s211：基于所述初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用公式：

15、；

16、計(jì)算梯度向量，生成梯度向量數(shù)據(jù)；

17、其中，表示三維空間中點(diǎn)的分布，：分別表示在x、y、z方向上的變化率，x、y、z表示點(diǎn)在三維空間中的坐標(biāo)位置；

18、s212：基于所述梯度向量數(shù)據(jù)，分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分布規(guī)律和變化特性，提取關(guān)鍵區(qū)域的特征信息，對(duì)整體點(diǎn)云曲面進(jìn)行擬合并重建，生成建筑外立面曲面模型。

19、作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述優(yōu)化的建筑曲面模型數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

20、s221：基于所述建筑外立面曲面模型中的數(shù)據(jù)，提取建筑轉(zhuǎn)角、異形外立面及層高突變區(qū)域中的點(diǎn)，分析點(diǎn)與鄰接網(wǎng)格之間的連接關(guān)系，以及連接長(zhǎng)度和夾角值以判斷結(jié)構(gòu)特性，分類(lèi)標(biāo)記出異常區(qū)域中的點(diǎn)與網(wǎng)格信息，建立異常區(qū)域的基礎(chǔ)特征數(shù)據(jù)；

21、s222：基于所述異常區(qū)域的基礎(chǔ)特征數(shù)據(jù)，調(diào)整網(wǎng)格頂點(diǎn)連接關(guān)系以及異形外立面的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，生成層高突變區(qū)域的平滑網(wǎng)格頂點(diǎn)，重新連接網(wǎng)格后驗(yàn)證整體質(zhì)量，得到優(yōu)化的建筑曲面模型數(shù)據(jù)。

22、作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述建筑參數(shù)化曲面結(jié)構(gòu)的獲取步驟具體為：

23、s311：基于所述優(yōu)化的建筑曲面模型數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)曲面區(qū)域進(jìn)行均勻分割，提取曲面上的幾何特征點(diǎn)作為初始控制點(diǎn)，并對(duì)控制點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整，生成控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

24、s312：基于所述控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，采用公式：

25、；

26、計(jì)算第個(gè)控制點(diǎn)的權(quán)重值，得到控制點(diǎn)權(quán)重信息；

27、其中，是第個(gè)控制點(diǎn)的曲率值，是第個(gè)控制點(diǎn)處梯度向量的模長(zhǎng)；

28、s313：基于所述控制點(diǎn)權(quán)重信息，對(duì)控制點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行權(quán)重調(diào)整，通過(guò)重新分配權(quán)重優(yōu)化局部擬合效果，并對(duì)整體曲面進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，生成建筑參數(shù)化曲面結(jié)構(gòu)。

29、作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述建立旋轉(zhuǎn)與平移關(guān)系的獲取步驟具體為：

30、s411：基于所述建筑參數(shù)化曲面結(jié)構(gòu)，提取建筑曲面中控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過(guò)分割曲面、提取特征點(diǎn)及擬合控制點(diǎn)序列的操作，進(jìn)行控制點(diǎn)坐標(biāo)的調(diào)整和誤差評(píng)估，生成控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

31、s412：基于所述控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，采用公式：

32、；

33、計(jì)算模型點(diǎn)云中點(diǎn)與參考點(diǎn)云中點(diǎn)之間的歐式距離，得到關(guān)鍵點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的歐式距離；

34、其中，是模型點(diǎn)云中點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，是參考點(diǎn)云中點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，是模型點(diǎn)云中的點(diǎn)與參考點(diǎn)云中的點(diǎn)所組成的對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)；

35、s413：基于所述關(guān)鍵點(diǎn)區(qū)域的歐式距離，建立初步的空間幾何關(guān)系，通過(guò)區(qū)域質(zhì)心差異調(diào)整位置，并逐步擴(kuò)展到鄰接區(qū)域進(jìn)行誤差迭代優(yōu)化，生成全局調(diào)整后的模型點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

36、作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述優(yōu)化后的bim建筑曲面坐標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

37、s421：基于所述全局調(diào)整后的模型點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)比較每個(gè)點(diǎn)云點(diǎn)與參考點(diǎn)云中最近點(diǎn)的距離，評(píng)估整體誤差水平，標(biāo)記存在誤差本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述提取建筑物的關(guān)鍵幾何特征點(diǎn)的獲取步驟具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述對(duì)整體點(diǎn)云曲面進(jìn)行擬合重建的獲取步驟具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述優(yōu)化的建筑曲面模型數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述建筑參數(shù)化曲面結(jié)構(gòu)的獲取步驟具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述建立旋轉(zhuǎn)與平移關(guān)系的獲取步驟具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于坐標(biāo)映射的

9.基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的基于坐標(biāo)映射的CAD與BIM模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，所述系統(tǒng)包括：

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【技術(shù)特征摘要】

1.基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述提取建筑物的關(guān)鍵幾何特征點(diǎn)的獲取步驟具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述初始建筑三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述對(duì)整體點(diǎn)云曲面進(jìn)行擬合重建的獲取步驟具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于坐標(biāo)映射的cad與bim模型坐標(biāo)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述優(yōu)化的建筑曲...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉春鳳，曾海倫，白琳，付震寰，蔡望明，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京北投智慧城市科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：

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