[发明专利]一种基于点云的隧道改建工程BIM建模方法及系统

权利要求书

1.一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，其特征在于，包括：

点云数据采集模块，用于采用激光扫描技术采集既有隧道内壁表面的点云数据和既有隧道外部山体表面的岩体点云数据；

隧道BIM模型参数化设计模块，用于在BIM平台中对隧道进行设计建模，并实现隧道的参数化；

点云与BIM模型集成模块，用于将点云数据处理后，集成至BIM平台中；

隧道横断面检验模块，用于在BIM软件中查看集成后模型的横断面，检验BIM隧道与点云之间的空间关系；

所述隧道BIM模型参数化设计模块包括隧道中心线设计模块和隧道自适应建模模块，

所述隧道中心线设计模块用于在BIM平台中采用平纵分离的形式进行设计，首先进行平面线形计算，再处理纵断面线形计算，最后将二者组合，生成隧道的三维中心线；

所述隧道自适应建模模块包括隧道单元自适应族构建模块和快速建模程序编制模块，所述隧道单元自适应族构建模块实现的步骤有：

利用BIM平台提供的自适应族样板构建族；

利用自适应点绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓；

将所述前截面轮廓和所述后截面轮廓拉伸为实体形状；

所述快速建模程序编制模块实现的步骤有：

以隧道单元长度为标准间距对所述隧道中心线进行分段，在各分段点处建立局部坐标系，设定隧道中心线的里程增大方向为各分段点处局部坐标系的Z轴朝向；

输入待建隧道BIM模型的设计参数，根据输入的设计参数，计算在所述各分段点处局部坐标系处截面轮廓的自适应点的空间坐标X、Y、Z值；

解析坐标信息，根据隧道中心线的前进方向，按照里程大小，在相邻分段点处绘制隧道单元模型的前截面轮廓和后截面轮廓，通过扫掠前后截面构建隧道单元模型；

将隧道单元模型按照顺序沿所述隧道中心线依次排列，拼装成隧道BIM模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，其特征在于，所述点云数据采集模块包括既有隧道点云采集模块和外部山体点云采集模块，

所述既有隧道点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道内壁表面的点云数据；

所述外部山体点云采集模块利用三维激光扫描技术获取既有隧道外部山体表面的岩体点云数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于点云的隧道改建工程BIM建模系统，其特征在于，所述点云与BIM模型集成模块包括点云数据处理模块和点云导入BIM平台模块，所述点云数据处理模块实现的步骤有：(1)滤波去噪；(2)数据平差；(3)点云配准；(4)建立隧道及山体点云；

所述点云导入BIM平台模块，实现的步骤有：

将所述隧道及山体点云转换为BIM平台的通用格式，并采用外部参照的形式将所述隧道及山体点云链接至BIM平台；

对所述隧道及山体点云进行刚体变换，直到所述隧道及山体点云中的隧道点云与所述隧道BIM模型精确重合。