BIM,PIM接入GIS 需要解決的關鍵技術問題


  隨着技術發展,跨界融合已經不是新鮮事物,近兩年BIM、PIM+GIS一張圖的提出,給行業注入了一股清流。

為GIS行業發展帶來了新的契機,同時也帶來了一些新的挑戰。面對挑戰,本文將剖析BIM、PIM+GIS應用過程中遇到的難點以及應對方法。

首先我們要分析BIM與GIS的各自特點;

1).BIM、PIM注重微觀、注重細節,GIS偏向宏觀,

  以一棟樓為例,BIM數據的模型數量(個體)可達到100萬個對象數量【對象的概念:每一個對象是一個獨立的個體,具有可編輯、可以測量、有獨立屬性】

       以一個工廠為例,一個發電廠的模型數量可達到500萬個對象。

.BIM、PIM坐標系獨立(無地理信息屬性)

3. BIM、PIM數據側重管理,可溯源。

4BIM、PIM可測量,對精度要求高。

5.BIM、PIM的技術特點:參數化,輕量化,可編輯。

結合以上特點,把BIM、PIM接入到GIS中要解決的如下問題:

1.坐標轉換、數據精度問題

  無論是BIM、PIM、GIS都需要解決這樣這個問題,尤其是將數據送到顯卡進行繪制,很多顯卡對雙精度(double)支持不好,計算性能價差,移動端的顯卡

 設計上就不支持雙精度計算。

GIS          :因為坐標較大,單浮點已經無能為力,只能采用雙浮點計算(double),在傳遞給顯卡前需要消除大坐標 【傳統解決大坐標辦法】

BIM、PIM:未引入GIS前,因為坐標范圍較小,基本上用單精度進行繪制不會出現失真的情況。

                    引入GIS后,因為增加了地理位置屬性,坐標與GIS坐標一致,變大,單精度已經無法滿足需求,當然也可以采用【傳統解決大坐標辦法】。

                    帶來的問題:繪制的對象數有限,當對象數量超多10萬個【傳統解決大坐標辦法】顯得無能為力。

2.數據量問題

  上文中提到,一般的BIM、PIM模型對象數量是極大的,對象數是百萬級別的,而且特別的集中,這給CPU、GPU帶來了新的挑戰。

  當然,這個難不倒攻城獅們,傳統的解決辦法:

  1. 降低對象數量,很多模型100萬個對象的模型被處理成只有不到10000個對象,這樣大大的

  降低了CPU的管理成本,可以實時的采用CPU裁剪,然后在將數據送到顯卡執行。然而這種辦法一直都有一個缺點:模型的顆粒度降低了,

 無法滿足更低級別的管理。

 2. 按需加載,這種辦法降低了加載模型的數量,把模型按照功能組排序分組,只展示特定的功能組數據。這種辦法,用戶只能看到部分模型。

 3. 動態裁剪,采用LOD算法,這種算法比前面兩種都要優秀,可以很大程度提升系統的吞吐量,一般優秀的系統可以支撐100萬個對象實時展示。

    遇到大體量的模型也無能為力了。

   綜上所述,不管采用什么樣的技術方案-數據量停留在“百萬對象”數據量的級別上,但現在數字化大趨勢下,全網一張圖的提出,數據遠超過“百萬級別”

   筆者接觸過的數據量,最大單體BIM數據量達到600萬級別。

3.模型格式問題

 BIM、PIM模型多數是參數化的,參數化的優勢,可測量,可計算,可復用

 傳統模型的概念已經不能滿足BIM的應用【模型是由三維點線面組成的方式】,這種模式下計算分析是不准確的。

例如:當我們需要計算兩個管道之間的最小表面距離,采用傳統的三角形mesh方法得出的結果是偏大的,如下圖所示:

無論如何對管道表面進行三角細化,都只能是近似模擬,無法精確的計算表面積最短距離。這就是參數化模型的一個突出的優點

 我們用表面光滑的圓柱-標識該模型是參數化的,用以區分。

計算體積,質心,物理模擬仿真等參數化的模型計算更加的科學准確。

4. 輕度編輯能力

目前國產化BIM+GIS將精力主要集中在表現上,畫質上而忽略了核心應用,筆者對輕度編輯做如下定義(游戲中的場景編輯能力):

1). 修改調整模型的材質屬性;

2). 修改模型的位置屬性,6自由度信息即旋轉、縮放、平移;

3). 修改模型的附加屬性,工程應用中極具價值的要素;

4). 模型的合並;

5). 動畫制作;

6). 場景編輯控制.

 

綜上所屬,在BIM、PIM+GIS結合上,技術上難以解決的兩個問題:

1.大坐標的計算精度問題  

  后續筆者將總結現有的解決大坐標的方法,並說明其優點與缺點

       提出新的更高性能的解決大坐標的方法。

2.參數化計算問題

     后續專題論述

3.輕度編輯

    后續專題論述

      


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM