第1期 杨若瑜，等：三维数字建筑的自动生成和应用技术研究 。3 2.2坐标整合和三维数字建筑模型的建立 对一个建筑工程有关的各种平面图等进行自动 识别操作 数据 识别之后，进行坐标整合和模型重建： 由于多种原因，例如绘图人员只改动尺寸文字 标高表识别 、各层标高 而不修正对象位置，各张图的轴网所对应的物理坐 参数 标系可能不均匀.因此在每张图的二维轴网和构件 图 轴树识别 局部坐标 都分别识别和定位完成之后，还必须通过以下步骤 识 别 来获得一个统一均匀的三维逻辑轴网（坐标系）： 详细标注柱 代表柱截面 1)将每一二维物理轴网均匀化，即尺寸数字与 轮廓识别 轮廓及钢筋 标注距离全部成比例： 2)将每一个均匀化后的轴网结合从表格中识别 集中标注分析 往尺寸、的筋 与柱关系 得到的标高信息，逐一安置到三维轴网中： 3)在三维逻辑坐标系中对每一构件通过识别得 非详细柱 信息复制 所有柱截面 到拉伸面和拉伸向量，并从每张图的物理轴网坐标 轮廓及钢筋 变换到三维逻辑坐标系，则所有构件的拉伸建模完 局部坐标系 成后使用实体“并”操作就可完成整个建筑物的三维 柱截面定位 柱局都坐 重建.例如，以柱的水平截面轮廓为拉伸面（扫成区 标描述 域)柱垂直方向起、止位置间的矢量为拉伸向量（扫 轴树整合 成路径)，就完成了柱的实体建模 全局 基于以上方法，文中设计实现了建筑结构图识 柱坐标描 坐标系 述全局化 柱截面、柱内 别系统VHRecQS.图2为该系统进行柱三维还原 钢筋全局坐 的流程.图3和图4示意了该系统识别一个梁平面 标描述 柱拉伸体生成 图的结果和相应的2层建筑的部分三维还原结果。 VHRecQS系统最终输出一个数据库存储的三 柱，柱内钢 柱三维还原显示 维数字建筑模型(3 D digital building model, 筋的体描述 3DDBM).该模型所包含的信息主要有： 1)全局逻辑坐标系，其中XOy面即为楼层平 图2柱三维还原的识别处理过程 面，Z方向为建筑物高度方向.参见图4中标示； Fig.2 3D reconstruction of columns based 2)建筑工程属性信息，如抗震级别，工程全局参 on the recognition 数等(Project Info); 3)钢筋位置、尺寸、种类、规格(SteelInfo); 4)构件三维几何轮廓(ComponentInfo); 5)每一构件和相邻构件的几何关系信息，如穿 过、相交、支撑等(Neighbor Info) 3基于3DDBM的自动算量 建筑算量（钢筋、混凝土、模板的用量统计）的依 据是概预算规则.现有的预算软件都需要通过重新 绘制图形或文字输入来提供原始数据，然后自动应 用概预算规则来计算，其本质是一个“高级计算器” 而且，钢筋量和混凝土/模板量的计算往往还需要分 别输入2套数据.文中提出，所有原始数据均可以自 动从3DDBM中提取，经与概预算规则的匹配分析 和应用，即可自动完成算量6] 图3一张梁平面图的识别结果（轴网和柱，梁） Fig.3 Recognition result of one beam plan drawing 首先，由需求分析人员与概预算的相关专家讨 (grid,columns and beams) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net2. 2 坐标整合和三维数字建筑模型的建立 对一个建筑工程有关的各种平面图等进行自动 识别之后 ,进行坐标整合和模型重建. 由于多种原因 ,例如绘图人员只改动尺寸文字 而不修正对象位置 ,各张图的轴网所对应的物理坐 标系可能不均匀. 因此在每张图的二维轴网和构件 都分别识别和定位完成之后 ,还必须通过以下步骤 来获得一个统一、均匀的三维逻辑轴网(坐标系) : 1) 将每一二维物理轴网均匀化 ,即尺寸数字与 标注距离全部成比例 ; 2) 将每一个均匀化后的轴网结合从表格中识别 得到的标高信息 ,逐一安置到三维轴网中 ; 3) 在三维逻辑坐标系中对每一构件通过识别得 到拉伸面和拉伸向量 ,并从每张图的物理轴网坐标 变换到三维逻辑坐标系 ,则所有构件的拉伸建模完 成后使用实体“并”操作就可完成整个建筑物的三维 重建. 例如 ,以柱的水平截面轮廓为拉伸面 (扫成区 域) ,柱垂直方向起、止位置间的矢量为拉伸向量(扫 成路径) ,就完成了柱的实体建模. 基于以上方法 ,文中设计实现了建筑结构图识 别系统 V HRecQS. 图 2 为该系统进行柱三维还原 的流程. 图 3 和图 4 示意了该系统识别一个梁平面 图的结果和相应的 2 层建筑的部分三维还原结果. V HRecQS 系统最终输出一个数据库存储的三 维 数 字 建 筑 模 型 ( 3D digital building model , 3DDBM) . 该模型所包含的信息主要有 : 1) 全局逻辑坐标系 ,其中 XO Y 面即为楼层平 面 , Z 方向为建筑物高度方向. 参见图 4 中标示 ; 2) 建筑工程属性信息 ,如抗震级别 ,工程全局参 数等(Project Info) ; 3) 钢筋位置、尺寸、种类、规格(SteelInfo) ; 4) 构件三维几何轮廓(ComponentInfo) ; 5) 每一构件和相邻构件的几何关系信息 ,如穿 过、相交、支撑等(NeighborInfo) . 3 基于 3DDBM 的自动算量 建筑算量(钢筋、混凝土、模板的用量统计) 的依 据是概预算规则. 现有的预算软件都需要通过重新 绘制图形或文字输入来提供原始数据 ,然后自动应 用概预算规则来计算 ,其本质是一个“高级计算器”. 而且 ,钢筋量和混凝土/ 模板量的计算往往还需要分 别输入 2 套数据. 文中提出 ,所有原始数据均可以自 动从 3DDBM 中提取 ,经与概预算规则的匹配分析 和应用 ,即可自动完成算量[526 ] . 首先 ,由需求分析人员与概预算的相关专家讨 第 1 期 杨若瑜 ,等 :三维数字建筑的自动生成和应用技术研究 ·3 ·