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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明公开了一种任务驱动的基础设施服役状态模型轻量化方法及系统，属于建筑信息模型处理技术领域，解决现有技术只考虑了GIS模型表面信息的简化，未考虑内部构件数据的冗余及未根据各层可视化需求导致数据的冗余，导致简化率较高的GIS模型表面部分会存在缺失，或简化率较低、未简化的GIS模型表面数据冗余，而GIS模型的内部信息冗余，数据量大，降低了BIM模型的加载速率和渲染效果。本发明基于结构‑功能‑行为一体构建高速铁路基础设施及服役状态的概念模型；基于概念模型对高速铁路基础设施服役状态的BIM模型轻量化，得到轻量化的高速铁路基础设施服役状态模型。本发明用于基础设施服役状态模型轻量化。

主权项：1.一种任务驱动的基础设施服役状态模型轻量化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、基于结构-功能-行为一体构建高速铁路基础设施及服役状态的概念模型；步骤2、基于概念模型对高速铁路基础设施服役状态的BIM模型轻量化，即根据高速铁路基础设施及服役状态在不同场景下的应用需求，构建基于语义约束的BIM模型轻量化方法对BIM模型轻量化得到轻量化LOD细节层级模型，再进行几何简化，得到轻量化的高速铁路基础设施服役状态模型；所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1、明确高速铁路基础设施及服役状态的BIM模型包含的高速铁路基础设施实体和服役状态实体，其中，BIM模型中高速铁路基础设施实体包括路基、桥梁、隧道和轨道，服役状态实体包括变形、裂缝、掉块、空洞、渗漏水、锈蚀、磨损、翻浆冒泥和零部件缺失，各服役状态包括几何信息、纹理信息和服役状态属性信息，服役状态的几何信息包括服役状态的几何位置信息、尺寸和形状，服役状态属性信息包括发现时间、处理时间、监测时间、受损程度和材料结构；步骤1.2、基于铁路工程信息模型表达标准细化高速铁路基础设施的BIM模型的构件种类，即得到细化后的各高速铁路基础设施实体的构件，其中，构件包括高速铁路的路基构件、桥梁构件、隧道构件和轨道构件，构件包括几何信息、纹理信息和构件属性信息，构件的几何信息包括构件的几何位置信息、尺寸和形状，构件属性信息包括给定的关联的属性表，属性表包括每个构件对应的ID、构件功能、构件物理结构、构件尺寸及服役状态；步骤1.3、基于步骤1.2提取构件之间的约束关系，包括空间约束关系和非空间约束关系，空间约束关系包括空间位置、空间姿态和组合关系线性约束关系，非空间约束关系包括依赖关系、关联关系、泛化关系和聚合关系；步骤1.4、基于步骤1.1-步骤1.3得到的实体、构件、几何信息、纹理信息、构件属性信息和约束关系利用工具建立相应的概念模型，其中，工具包括UML类图；所述步骤2的具体步骤为：步骤2.1、基于高速铁路不同场景的应用需求，给定高速铁路基础设施及服役状态的BIM模型多细节层次可视模型，包括用于精细分析性可视化的LOD4层级模型、用于外观描述性可视化的LOD3层级模型、用于占位展示性可视化的LOD2层级模型和用于走向展示性可视化的LOD1层级模型；步骤2.2、基于步骤2.1得到的结果构建语义约束的BIM模型轻量化方法，对BIM模型轻量化得到轻量化LOD细节层级模型；步骤2.3、基于步骤2.2得到的轻量化LOD细节层级模型和QEM的边折叠算法对得到的LOD4层级模型、LOD3层级模型和LOD2层级模型采用简化率为20％、50％、70％进行简化处理，得到轻量化的高速铁路基础设施服役状态模型；所述步骤2.2的具体步骤为：步骤2.21、LOD4层级模型采用语义映射方法将BIM模型转换为GIS模型，具体为：将高速铁路基础设施及服役状态的BIM模型转换为拓扑闭合的GIS三角网格模型，选取OBJ模型格式提取高速铁路基础设施实体和服役状态实体的几何信息和纹理信息，并基于概念模型对高速铁路基础设施实体和服役状态实体的属性信息进行补充，再新建构件的ID字段建立与构件的几何信息、构件的纹理信息和构件属性信息之间的关联，采用一对一或一对多的映射方法形成语义属性信息，并进行存储；步骤2.22、基于LOD4层级模型语义过滤得到对高速铁路基础设施及服役状态实体进行表达的LOD3层级模型，即基于高速铁路基础设施和所包含的服役状态的可视化细节需求，以概念模型和高速铁路基础设施实体的构件特征为基础，建立该层级模型的语义过滤规则，对语义信息进行选择和筛除，具体为：基于步骤2.21得到的高速铁路基础设施的服役状态实体在该层级需要表达的几何信息和纹理信息，保留几何信息，通过压缩算法压缩纹理信息分辨率进行纹理信息表达，并去除服役状态属性信息，省略小尺度的服役状态或外表不易观察到的服役状态的表达；基于步骤2.21得到的高速铁路基础设施实体在该层级需要将精细程度粗略化表示，即以概念模型获取构件间的关联关系，建立特定的过滤规则对高速铁路基础设施实体的精细内部构件进行删除，删除后得到LOD3层级模型，其中，特定的过滤规则是以去除高速铁路基础设施实体中不可见的精细内部构件为目的，根据构件的ID字段建立构件属性信息与构件的纹理信息、构件的几何信息的关联关系，通过每个构件唯一的ID字段查找构件及其对应的纹理信息、构件属性信息和几何信息，以对构件的构件属性信息、纹理信息和几何信息同时进行删除；步骤2.23、基于LOD3层级模型进一步语义过滤得到对高速铁路基设施及服役状态实体表达的LOD2层级模型；具体为：基于步骤2.22得到的高速铁路基础设施的服役状态实体在该层只需要表达高速铁路基础设施的服役状态对应的几何位置信息，利用几何位置信息对高速铁路基础设施的病害位置进行简单贴图表达其服役状态，其中，简单贴图为长方形贴图；基于步骤2.22得到的高速铁路基础设施实体进行语义信息过滤，即以概念模型获取构件间的关联关系，建立语义过滤规则进行语义信息过滤，过滤后得到LOD2层级模型，其中，语义过滤规则是以保留表达高速铁路基础设施实体基础空间占位信息的构件为目的，根据构件的ID字段建立构件属性信息与构件的纹理信息、构件的几何信息的关联关系，通过每个构件唯一的ID字段查找构件及其对应的纹理信息、构件属性信息和几何信息，以对构件的构件属性信息、纹理信息和几何信息同时进行删除；步骤2.24、基于LOD2层级模型进行三维矢量符号抽象得到LOD1层级模型，具体为：基于步骤2.23得到的高速铁路基础设施的服役状态实体在该层用点符号表达几何位置信息，即基于LOD2层级模型的服役状态的简单贴图，计算简单贴图的几何中心点的三维坐标，并采用红色的点符号表达服役状态几何位置信息；基于步骤2.23得到的高速铁路基础设施实体以三维矢量线状形式表达，即基于LOD2层级模型得到的高速铁路基础设施实体模型，通过其外包围盒长方体的对角线交点得到几何中心点的三维坐标，最终得到一系列点集，基于一系列点集将有序点集合拟合成线符号，并将各高速铁路基础设施实体分别用不同线型、颜色以及线条粗细表示，最终得到轻量化LOD细节层级模型。

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