[发明专利]一种基于知识规则驱动的古建筑结构分析模型重建方法

说明书

本发明公开了一种基于知识规则驱动的古建筑结构分析模型重建方法，包括：设计古建筑结构模型组织方式；采集古建筑现状的相关数据；根据所述古建筑结构模型组织方式及所述相关数据，基于多约束知识规则库，进行空间聚类、结构提取及模型重构；重建基于知识规则驱动的空间计算模型，将所述空间计算模型转换为第一有限元分析模型。该方法以古建筑原始的设计数据和古建筑现状的整体损伤等结构信息为基础，以测绘学科和土木学科关键技术的协同耦合为手段，建立一套全新的多维度空间数据模型与结构状态分析模型，赋与古建筑实体对空间环境变化的感知计算能力；可为后续古建筑结构分析提供一个全面完整准确分析的第一有限元分析模型。

技术领域

本发明涉及建筑监测技术领域，涉及一种基于知识规则驱动的古建筑结构分析模型重建方法。

背景技术

保护文化遗产能够强化国家共同记忆、建立民族自信和传承彰显民族文化，是国家的重大需求，木结构古建筑作为我国乃至世界独树一帜的物质文化遗产结晶，历经气候变化、人类活动和地震等外部荷载，以及木材老化、疲劳等内部因素数百年甚至上千年的影响，安全性能不断降低，这样进行木结构整体健康状态评估就显得甚为重要。然而，木结构古建筑健康状态评定等级偏高，会忽视古建现存问题，引发安全事故，造成难以挽回的损失；反之，会造成因采取过度加固防范措施而导致经济浪费。

为什么不能正确评估木结构古建筑的结构现状？一方面由于我国古建筑结构形式多样、构造复杂、既有结构分析对象不明确，更重要一方面是由于检测条件的限制和文化遗产保护的相关要求，使得部分构件无法使用仪器进行检测，或者即使能够检测也存在设备精度问题导致存在较大的测量误差，这些所谓的“灰色信息”或“贫信息”极大地阻碍了对现存木结构古建筑安全性评估工作的正常开展。

深究其因，关键在于没有采用全面有效的评估方式、缺乏对古建筑实体多维度、多视角、多粒度的精准认知，尤其缺乏对古建筑实体结构特征的精细化建模方案、多源海量空间数据模型组织及其对随机性和模糊性作用下木结构综合评估手段的系统性研究。

从古建筑安全性评定行业规范来看，目前现行标准主要有《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-2015)[12]、《古建筑结构安全性鉴定技术规范第一部分:木结构》(DB11/T1190.1-2015)[13]和《古建筑木结构维护与加固技术规范》GB 50165-92等，这些规范往往是以定性鉴定为主，定量鉴定为辅，一般以抽样、观察的方式进行检测，存在部分构件无法检测或无法精确定量检测的问题；从古建筑评估分析方法来看，普遍采用层次分析法、灰色模糊分析法、静荷载实验评定法、灰色白化权函数聚类法和残损状况指标法等，这些方法针对古建安全性量化指标评定的内容较少，而且不能完整高效地对古建筑整体结构安全性进行评估。

从古建筑技术参数检测手段来看，主要分为二类，一类针对木结构内部缺陷与损伤的，包括木材阻抗仪、应力波、超声波、Pilodyn(皮罗钉)、X射线以及微波、红外线、核磁共振和雷达探测技术等；另一类是基于外观残损、尺寸、偏移、沉降、结构动力特性等测量类检测的，如目测法、三维激光扫描、有限元分析、动力特性测试技术以及荷载试验等。

综上所述，目前还没有哪一种模型真正针对木结构古建筑健康评估这一国家重大需求而设计，也没有全面高效的古建筑健康评估方案。

发明内容

鉴于上述问题，需要设计一套针对木结构古建筑健康评估的多维结构分析模型，本发明提供了一种基于知识规则驱动的古建筑结构分析模型重建方法，利用海量激光点云及既有相关数据进行结构建模的方法，并在多维多级混合索引的支持下实现各类评估要素的定量分析。

本发明提供一种基于知识规则驱动的古建筑结构分析模型重建方法，包括：

设计古建筑结构模型组织方式；

采集古建筑现状的相关数据；

根据所述古建筑结构模型组织方式及所述相关数据，基于多约束知识规则库，进行空间聚类、结构提取及模型重构；