[发明专利]一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法

说明书

本发明涉及一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，首先对楼层进行分解，再对每个楼层内部空间的拓扑结构进行抽取，形成每个楼层内部的拓扑图，最后将每个楼层内部的拓扑图在纵向跨层连通，形成BIM建筑室内结构的层级网络结构，通过快速的模糊边界识别方法，将复杂的BIM建筑室内结构表示为以空间构件为结点的内体层级结构，自动进行BIM建筑室内空间拓扑结构的抽取研究。

技术领域

本发明属于智能建筑领域，特别是有关于一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法。

背景技术

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)作为一种新兴的计算机应用技术，目前已经逐步应用于建筑、交通运输、测绘、制造等各个行业。它包含精确的几何信息、丰富的建筑语义属性以及建筑要素间关系的专业性表达，以数字化信息支撑建筑物生命周期内的设计、采购、制造和运营等活动。IFC(Industry Foundation Classes，工业基础类)作为国际通用的BIM标准，定义了建筑物要素的类别、属性、几何表达方式、拓扑数据结构等，是BIM在实际工程应用的主要数据格式。

IFC标准定义了表示建筑物空间结构的要素如IfcBuilding、IfcSpace等，通过其语义属性来表达该建筑空间的功能特性，例如在IfcSpace的实例对象中标注其功能属性为廊道、房间等。IFC标准无法对空间关系进行精细表达，通过构建门、窗等开口构件与墙体构件的空间关系可以解决此类问题。

现有的BIM软件和工具无法解析IFC模型中隐含的几何和拓扑信息，并且也没有系统构建建筑要素间拓扑关系的功能。因此，亟待提出一种能够自动抽取BIM建筑的室内空间拓扑结构的方法，以此提高室内空间查询的效率，为室内导航等应用提供数据支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，该方法包括如下步骤：

S1：将BIM建筑分解为多个楼层；

S2：对每个楼层内部空间的拓扑结构进行抽取，形成每个楼层内部的拓扑图；

S3：每个楼层内部的拓扑图在楼层之间跨层连通，形成BIM建筑室内结构的层级网络拓扑结构。

进一步地，步骤S1还包括如下步骤：

S11：经过语义解析得到每个楼层的高度及每个楼层内部包含的结构性构件；

S12：对楼层高度进行高度验证。

进一步地，步骤S12进行高度验证通过候选投票方式进行，以结构性构件票数最多的区间作为楼层的高度信息，具体公式为：

h_min为楼层结构性构件高度的最低值，h_max为楼层结构性构件高度的最大值，h(P_k)代表楼层的第k个结构性构件的高度，其中0≤k≤n，n为楼层的结构性构件数量，argmax为对函数求参数的函数，II为候选投票过程中的计数函数。

进一步地，步骤S2还包括如下步骤：

S21：对构件进行语义过滤并结合体素索引，得到需要的结构性构件；

S22：对该结构性构件体素进行水平投影得到平面图形，并检测该平面图形的角点，将该角点作为多边形顶点；

S23：将该结构性构件与该角点进行信息融合并确定连接关系；

S24：对模糊边界处的构件进行补全；

S25：进行邻接图构建；

S26：进行空间拓扑映射。