[发明专利]一种用于建筑遗产数字化记录的柱网的自动求解方法

权利要求书

1.一种用于建筑遗产数字化记录的柱网的自动求解方法，其特征在于：所述柱网的自动求解方法是基于有限元分析模型，将不规则的柱网自动转换成规则的柱网，使其满足预期目标，所述有限元分析模型采用如下步骤构建：

S1、利用三维激光对建筑进行扫描获得现状点云数据；

S2、根据现状点云数据进行柱网中柱体切片拟合获现状质心，即坐标为C₀(x₀,y₀)；

S3、通过未知量的数值模块计算柱网内所有轴线的交点建立重建质心，即坐标为C₁(x₁,y₁)；

S4、计算重建质心和现状质心距离的高斯和；

S5、自定义重建质心和现状质心之间平均偏移距离的临界值e；

梁、檩条长度允许误差e₁为：±1/2000，将梁的最大长度设为10m，故该误差e₁为：

梁和檩条的施工误差e₂，该误差e₂允许值为：

测量误差e₃，测量精度通常根据图纸的比例来设定；而单体建筑的单平面比例通常为1:100；测量误差e₃可以估计为：

e₃＝0.1mm×100＝±10mm

合计为：

考虑到中国古代建筑技术的状况，这个值应该加倍，即临界值e为±64mm；

其中：梁、檩条长度允许误差e₁；梁和檩条的施工误差e₂；测量误差e₃；

S6、根据测量误差的临界值判断重建质心与现状质心之间的平均偏移距离是否可以接受；如果平均偏移距离在临界值内，则输出此时的轴线，认为柱网是正确的；否则返回步骤S2，对偏差过大的柱头样本进行剔除使其不参与计算，然后继续剩余流程。

2.根据权利要求1所述的一种用于建筑遗产数字化记录的柱网的自动求解方法，其特征在于：所述步骤S3中重建质心为柱网由X方向的若干轴线和Y方向的若干轴线的交点，所述重建质心和对应的现状质心之间的平均距离，预期目标最好为是小于等于64mm；所述有限元分析模型通过预期目标自动求解，并在两分钟内完成多次迭代，将上一步的结果带入下一步计算，反推出可以产生这种结果的输入数据，即为测量建筑物体的所有的轴线。

3.采用权利要求1中建筑遗产数字化记录的柱网的自动求解方法在建筑应用，其特征在于：所述有限元分析模型采用如下步骤实现规则柱网的自动求解：

101、根据点云切片，拟合出柱头轮廓线，并投影到XY平面内，根据平面的柱头轮廓计算得到现状质心，即若干的点；参照XY坐标对这些点进行排序，形成结构化的数据列表；

102、以数值滑块作为变量，设置初始化的重建柱网，计算出所有轴线的交点，即重建质心；

103、设置其他初始化的参数，包括：已知量为水平轴线和垂直轴线的交角为90度；设置第一个未知量为水平轴线和垂直轴线的间距，表达方式为若干数值滑块；设置第二个未知量为水平轴线的初始角度，表达方式为一个数值滑块，可变范围根据实际情况确定；设置期望值为将每一对重建质心和现状质心的距离，加权求高斯和，表达方式为一个求和算法模块；

104、搭建求解算法，将求和算法模块的输出端口接入遗传算法求解器的目标端口，将遗传算法求解器的基因端口连接上述每一个数值滑块，并将终止值设为0；遗传算法求解器会自动尝试组合不同的数值滑块，使得期望值尽量接近终止值；

105、设置结束计算的判定条件，期望值，即高斯和，等于终止值，此时结束计算；或计算过程达到10分钟时需要人为中断，并判断当前质心距离的平均值是否小于临界值，是否可以接受。