• ISSN 0258-2724
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面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法

李浩 赵国堂 范丁元 范登科

李浩, 赵国堂, 范丁元, 范登科. 面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 197-205. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.024
引用本文: 李浩, 赵国堂, 范丁元, 范登科. 面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 197-205. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.024
LI Hao, ZHAO Guotang, FAN Dingyuan, FAN Dengke. Data Exchange Method of Railway Engineering Information Model for GIS Applications[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 197-205. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.024
Citation: LI Hao, ZHAO Guotang, FAN Dingyuan, FAN Dengke. Data Exchange Method of Railway Engineering Information Model for GIS Applications[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 197-205. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.024

面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.024
详细信息
    作者简介:

    李浩(1980-), 男, 高级工程师, 研究方向为道路与铁道工程, 电话:18903063399, E-mail:18903063399@189.cn

  • 中图分类号: U212

Data Exchange Method of Railway Engineering Information Model for GIS Applications

  • 摘要: 为实现铁路三维信息模型在不同平台之间的互操作和信息共享,提出了一种基于多元信息分离和独立存储、支持简化层次细节和场景构建的模型数据交换方法RIMTrans.首先,从RIM各单元要素中提取描述几何特征的参数,通过快速网格化等算法将其转换为GIS需要的Mesh数据;其次,建立IFC与RIM语义之间的映射关系,保证了数据交换过程中语义信息的完整性;第三,引用IFC规定的属性定义和描述方式作为标准交换格式,实现属性信息的传递;最后,以语义为主导,从几何、属性、语义3个方面对RIM进行了多层次细节简化.通过选择某铁路工程设计工点案例区域,采用RIMTrans方法开展了设计阶段信息模型的格式转换实验,结果表明,本文提出的数据交换方法灵活可控,三维模型中附带的铁路工程语义信息完整性可达85%,与传统作业方式相比,RIM信息模型的转换时间耗用降低70%,集成到三维GIS场景中的准确度达100%.

     

  • 图 1  不同表达法剖面效果展示

    Figure 1.  Profile effects by using different expressions

    图 2  RIMTrans数据交换技术流程

    Figure 2.  RIMTrans data exchange technology process

    图 3  RIMTrans几何信息转换流程

    Figure 3.  RIMTrans geometric information conversion process

    图 4  通过分析面要素间的拓扑关系删除冗余几何部分

    Figure 4.  Geometrical redundancy eradication via analysis of topological relations between surfaces

    图 5  拟合精度Dfrag对Mesh结果的影响

    Figure 5.  Effect of fitting accuracy Dfrag on Mesh

    图 6  拟合样式(Fan、Strip、Isolate)组合为Mesh结构

    Figure 6.  Fitting pattern (Fan, Strip, Isolate) of Mesh structure

    图 7  RIMTrans中RIM语义信息内容与交换方法

    Figure 7.  RIM semantic information contents and exchange method in RIMTrans

    图 8  属性信息交换及与几何特征关联过程

    Figure 8.  Associate process of attribute information exchange and geometric characteristics

    图 9  铁路桥梁结构模型的简化处理过程(从三级装配简化到二级装配)

    Figure 9.  Simplified process of structural model of railway bridge (from three-level assembly to secondary assembly)

    图 10  实验采用的RIM模型几何造型

    Figure 10.  RIM models used in the experiment

    图 11  实验数据在Skyline TerraExplorer中的集成效果

    Figure 11.  Experimental results in Skyline TerraExplorer

    表  1  IFC实体类型与RIM桥梁部分实体类型的映射关系

    Table  1.   Mapping relationship between IFC entity type and part of RIM bridge entity type

    IFC实体类型 RIM实体类型 语义描述
    IfcBuilding IfcBridge 桥梁
    IfcBuildingElementProxy IfcBridgeBearing 支座
    IfcBuildingElementProxy IfcBridgeBedStone 支撑垫石
    IfcBuildingElementProxy IfcBridgeEmbedded
    PartsFoundation
    预埋件基础
    IfcBuildingElementProxy IfcBridgePierSegment 桥墩节段
    IfcBuildingStorey IfcBridgeElement
    Assembly
    桥梁组合件
    IfcBuildingStorey IfcBridgePart 桥梁结构组成
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    表  2  实验RIM模型数据概况

    Table  2.   Overview of experimental RIM model data

    文件标识 所属工程类型 里程长度/m 包含构件类型 包含构件数量 包含属性集类型数
    QL 桥梁 105.80 桩、桥台、桥墩、支座、支撑垫石、桥梁板件、锥体、梁段等 68 5
    SD 隧道 986.83 超前支护、初期支护、衬砌结构、洞门结构、仰拱填充、系统钢架等 431 10
    GD 轨道 4 127.64 轨枕、钢轨、扣件、轨道板等 15 282 11
    LJ 路基 2 362.48 路基本体、边坡防护、支挡结构、过渡段、路基填筑体等 558 5
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    表  3  多层次细节简化实验结果

    Table  3.   Experimental results of multi-level detail facilitation

    文件标识 简化处理前 简化处理后 简化三角面数百分比/%
    Mesh三角面数量 内存耗用/MB Mesh三角面数量 内存耗用/MB
    QL 4 812 3.212 5 193 3.487 -7.92
    SD 21 386 13.134 17 021 10.673 20.41
    GD 27 341 16.937 33 268 20.822 -21.68
    LJ 15 376 9.761 14 934 9.480 2.87
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    表  4  实验测试与评价结果

    Table  4.   Experimental test and evaluation results

    文件标识 不同拟合精度参数的转换时间/(时:分:秒) 完整性 正确性
    Dfrag=0.2 Dfrag=0.5 Dfrag=0.8 几何 语义 属性 几何 语义 属性
    QL 00:05:35 00:03:48 00:02:04
    SD 00:34:51 00:29:27 00:20:52
    GD 02:47:29 01:55:42 01:11:31
    LJ 01:28:13 00:58:38 00:37:25
    注:●表示完全符合; ◎表示对应符合.
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  • 收稿日期:  2016-11-18
  • 刊出日期:  2018-02-25

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