二维建筑结构图的三维模型重建.pdf
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1、2 0 0 6年 第 2期 工 程 图 学 学 报 J OURNAL OF ENGI NEERI NG GRAP HI CS 2 o o 6 NO 2 二维建筑结构 图的三维模型重建 王神,谢步瀛(同济大学建工系,上海 2 0 0 0 9 2)摘 要:分析了建筑结构图的工程对象类型和描述方式特征,针对建筑领域的典型 实例提出了与机械 三维重建不同的建筑工程三维重建方案。该方案按照最常用的结构制图标 准,以 D X F格式的结构图纸为处理对象,以 A u to C A D 二次开发为主要技术路线,选择了 标准层平面图为主要对象视图。讨论了建筑工程对象的数据结构设计和重建微观策略,并给 出重建结果
2、的实例。关键词:计算机应用;工程图学;三维重建;建筑结构图 中图分类号:T B 2 3 文献标识码:A 文 章 编 号:1 0 0 3 0 1 5 8(2 0 0 6)0 2-0 0 7 9 0 5 3 D M o de l Re c o ns t r uc t i o n Ba s e d o n 2 D S t r uc t ur e Dr a wi ng s i n Ar c hi t e c t ur e Eng i ne e r i ng WANG Yi,XI EBu-y i n g (De p t a r a n e n t o f S t r u c t u r e E n g
3、i n e e r i n g,T o n g j i Un i v e r s i t y,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2,C h i n a)A b s t r a c t:T I l e t y p e s o f e n g i n e e ri n g o b j e c t s a n d t h e wa y s o f o b j e c t d e s c ri p t i o n i n 2 D s t mc t u r e d r a wi n g s o f a r c h i t ect u r e e n g ine e ri n g are
4、 a n a l y z e d T h e n a me tho d O f 3 D mo d e l r e c o n s t r u c t i o n f o r arc h i t ect u r e s t r u c t u r e d r a wi n g s i s p r e s e n t e d Th e Au t o CAD s o ft wa re i s s e l e c t ed t o d e a l wi th th e D)(F fil e s ofthe s t r u c t u r e dr a wi n gs t h r ou g h s ec
5、 o nd a r y d e ve l op me n t ma nn e r Th e fl o o r d r a wi n g s o f the b u i l d i n g are s e l ect e d a s the ma i n o b j e c t s to b e p r o c e s s ed T h e p r e p r o c e s s i n g o f the d r a wing d a t a,the d a ta s t r u c t u r e o f o b j e c t s and s o me 3 D r eco n s t r
6、u c t i o n a l g o ri t h ms are d i s c u s s e d Th e r e s u l t s O f 3 D r e c o n s t r u c t i o n a re g i v e n i n the e n d Ke y wo r d s:c o mp u t e r a p p l i c a t i o n;e n g i n e e rin g g r a p h i c s;3 D r eco n s t r u c t i o n;arc h i t e c t u r e s t r u c t u r ed r a wi
7、 ng 1 建筑工程三维重建的意义与现状 目前的建筑工程图纸是以 Au t o C AD 软件为 主要设计绘制工具,以 D XF格式和 DWG格式 为主要流通交换格式,采用二维示意图方法表示 三维建筑结构信息。这种工程对象的描述方式已 成为工程界共同的技术语言,在表达设计思想、编制工 艺流程和技术交流方面将长期发挥重要 的作用。这种用二维示意图表 示三维信息的交流 收稿 日期:2 0 0 5-0 5-0 4 作者简介:王韩(1 9 7 8-),女,浙江鄞县人,讲师,博士,主要研究方向为土木工程仿真 维普资讯 http:/ 工程图学学报 2 0 0 6 生 方式不能直观地表达出工程对象的三维信息
8、,读 图时必须大量依赖人工,结合人的经验进行复杂 而费时的比较和联想,给从业人员造成了繁重的 负担。建筑 工程使用 的图形表 达方式相 对于机械 制造 中的三视图而言更为抽象,不仅表达的内容 更复杂多样、数据量庞大,而且表达方式也更灵 活多变。对建筑工程视图的解释过程十分复杂,如何充分、准确、合理地解释工程视图信息为机 器所理解是一个非常具有挑战性的问题。当前围 绕机械对象的重建算法研究较多,而直接面向建 筑工程应用的实例化研究则很罕见,更没有可以 实用化的建筑工程对象重建工具I lj J I 引。因此,从研究建筑结构 图三维重建的实例化 开始,以典型实例的处理方案为主要研究 目标,使用 O
9、b j e c t AR X进行 A u t o C A D系统二次开发是 一项既有现实意义又有理论价值的工作,是一种 高效可行的建筑领域三维重建思路。但因为重建对象的形式更为抽象多变,重建 的方案也必然需要一些新的思路和尝试,尤其需 要更多深入应用层 的实例化研究。可见,建筑结 构三维重建是传统三维重建在建筑范畴的延伸,具有重要的理论价值和广泛 的现实意义。2 建筑结构构件类型与表达 在 重 建 数 据 输 入 方 面,DX F(D r a wi n g I n t e r c h a n g e F i l e)格式的矢量 图文件是使用最广 泛的具体工程 图格式之一。工程 图三维重建可以
10、D X F中的表述为基本研究参照。在以 DX F格式 记录的建筑结构图中,图形信息是以离散的图元(直线、虚线、点划线、多义线、圆、文字和尺 寸标注等)为依据 的,没有反映图元与图元之间 的相互关系,也就是只记录了图形的几何信息,而没有记录图元之间的拓扑关系信息。必须先分 析清楚图元之间的拓扑关系,即把所有的图元归 纳为若干类结构构件,识别 出各种结构构件各是 由哪些点、线或圆弧组成的。从建筑结构 图表达的工程对象组成来看,最 基本的建筑结构构件包括基础、梁、柱子、墙、楼板、楼梯等多种类型。以下是根据传统的建筑 结构制 图标准 中的规则分析得到的建筑 结构构 件 的主要表达特征【4】:梁有主梁、
11、次梁、圈梁、过梁、阳台梁、楼梯梁等多种情况。一般 情况 下梁 的定位在 结构平 面图上表示 为连续直 线或虚线,梁截面的表示通常用截面详图分别记 录。由于沿中心线方向梁截面不常变化,可 以归 纳 为水平方向的拉伸体;柱 一般位置表 示在结构平面图上。柱高和层高密切相关,层高 标注在梁截面详 图或表格中,或个别表示在平面 图上,柱可以归纳 为垂直方向的拉伸体;墙 墙 的位置和宽度都表示在结构平面图上,墙 高表示与柱高的表示类似。由于沿墙高方向墙截 面不常变化,可以归纳为垂直方向的拉伸体;楼板包括楼板或楼层 的开洞两种。楼板位置 在结构平面图上,楼板厚一般在注释或详 图中有 所表达。由于楼板厚度不
12、常变化,可以归纳为水 平方向的拉伸体;基础基础的种类较多,如独立基础、条形基础、筏形基础、箱形基础和 桩基础等,在形体特征上差别较大。条形基础和 桩基础可以归纳为拉伸体,而独立基础、筏形基 础、箱形基础等就应按组合形体的一种来考虑。基础信息 由结构平面 图上 的信息和截面详 图中 的信息两部分构成;楼梯楼梯和以上构 件相比,是一种组合构件,由楼梯平台、多个类 似的踏步和扶手组合而成。其平面图上有多条等 间距平行直线以及截断线等明显特征;配筋 配筋是一类离散性较强的图形对象,一般标 注在结构平面图上和构件截面详图中(平面表示 法绘制 的图纸例外)。在建筑结构图时,配筋往 往和结构构件形体描述处于
13、不 同的层 内,钢筋信 息和构件外形信息常常是相对独立的;符号 连续 的直线和 多义线最 常用于各类 符号和 引线等;点划线主要用于表达轴线;圆则往往出 现在轴线标号的引导位置;文字文字注 释的灵活性高,所蕴涵的信息丰富,是非常特殊 的一种工程对象。文字包括构件名称、轴线标号、标高和图名等标注,有独立的文字对象 自动区别 于图形对象;尺寸标注 有独立的尺寸对 象,其 中的线条和文字 自动有别于一般的直线和 文字,总是 占据着一个尺寸标注层,和其他信息 相对独立。3 实例化的建筑重建方案 3 1 重建方案的基本思路与内容 建筑 结构三维重 建的思路可 以概括 地表示 维普资讯 http:/ 第
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