本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于bim任意坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系轉(zhuǎn)換施工坐標(biāo)系的方法。

背景技術(shù)：

隨著bim技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的快速推廣與應(yīng)用，因bim模型是在軟件中任意位置繪制，故其坐標(biāo)系統(tǒng)為任意坐標(biāo)系統(tǒng)，必須將bim模型中任意坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成施工坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，bim模型中抓取的結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)才能在施工現(xiàn)場(chǎng)直接放樣。

目前的常用方法是：將bim建筑模型轉(zhuǎn)化未dxf形式，再導(dǎo)入cad軟件中，通過(guò)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度和平移距離，在cad中將模型變成平面視圖，將圖形按照計(jì)算角度與距離進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移，此位置抓取的bim模型三維坐標(biāo)才能和現(xiàn)場(chǎng)施工坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)，其缺陷主要有以下幾個(gè)方面：

1、bim模型存在多次轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)化，容易造成bim建筑模型的屬性信息丟失，使模型信息失真，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工放樣。

2、轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在多次轉(zhuǎn)換角度、平移距離的計(jì)算，容易造成計(jì)算錯(cuò)誤。

3、在cad中做角度、距離的人為旋轉(zhuǎn)和平移，無(wú)法控制轉(zhuǎn)換過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)和平移的精度。

4、每次轉(zhuǎn)換都要計(jì)算角度、距離，轉(zhuǎn)換效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于bim任意坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系轉(zhuǎn)換施工坐標(biāo)系的方法，解決了bim建筑模型繪制時(shí)造成的任意坐標(biāo)系和現(xiàn)場(chǎng)施工坐標(biāo)系無(wú)法統(tǒng)一問(wèn)題，同時(shí)確保模型在進(jìn)行角度轉(zhuǎn)換、距離平移過(guò)程的準(zhǔn)確性，并提高轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)的精度和轉(zhuǎn)換的效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于bim任意坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系轉(zhuǎn)換施工坐標(biāo)系的方法，包括如下步驟：

1)利用施工坐標(biāo)系中已知的至少兩個(gè)控制點(diǎn)a、b，以及施工平面布置圖中已知或計(jì)算的至少兩個(gè)軸線交點(diǎn)坐標(biāo)c、d，分別計(jì)算出已知控制點(diǎn)和軸線交點(diǎn)之間的方位角α施ba、α施b-c、α施b-d、α施c-b、α施c-d、α施d-b、α施d-c，以及各邊邊長(zhǎng)s施ab、s施b-d、s施b-c、s施c-d；

2)利用步驟1)計(jì)算出的施工坐標(biāo)系方位角,分別計(jì)算∠abc＝|α施b-c-α施ba|、∠abd＝|α施b-d-α施ba|、∠cbd＝∠abd-∠abc、∠dcb＝|α施c-b-α施c-d|和∠bdc＝|α施d-c-α施d-b|；

3)在bim模型抓取任意坐標(biāo)系中軸線交點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算出其在任意坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方位角α任1-2，然后計(jì)算α任1-b＝α任1-2+∠dcb，α任b-1＝α任1-b-180°±360°，α任ba＝α任b-1-∠abc+360°,通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算公式x＝x1+s×cosα,y＝y(tǒng)1+s×sinα,分別計(jì)算b、a在bim模型任意坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

4)將在bim模型任意坐標(biāo)系中抓取的構(gòu)筑物任意點(diǎn)n坐標(biāo)與bim任意坐標(biāo)系中的控制點(diǎn)a、b進(jìn)行坐標(biāo)反算，得出構(gòu)筑物點(diǎn)n和控制點(diǎn)a、b之間的夾角∠n＝α任bn-α任ba、邊長(zhǎng)s任bn的數(shù)值；

5)利用步驟1)中求得的α施ba計(jì)算出α施bn＝α施ba+∠n，s施bn＝s任bn,控制點(diǎn)a、b施工坐標(biāo)系坐標(biāo)為已知值，利用坐標(biāo)計(jì)算公式,求出bim模型中任意點(diǎn)n在施工坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值：xn＝xb+s施bn×cosα施bn,yn＝y(tǒng)b+s施bn×sinα施bn。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明可直接應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工放樣，避免了bim模型坐標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)施工坐標(biāo)不統(tǒng)一，而無(wú)法應(yīng)用的現(xiàn)象；計(jì)算理論簡(jiǎn)單易懂，使用方便，可實(shí)現(xiàn)編程計(jì)算，現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、bim模型抓取的任意坐標(biāo)可實(shí)現(xiàn)一次性轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)施工坐標(biāo)系坐標(biāo)，避免多次轉(zhuǎn)換造成錯(cuò)誤；

2、可實(shí)現(xiàn)程序化、集成化坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，避免手工計(jì)算，方便、高效、快捷；

3、避免人工轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)和平移，可提高bim模型任意坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法中施工坐標(biāo)系角度、邊長(zhǎng)示意圖；

圖2為本發(fā)明方法中bim任意坐標(biāo)系角度、邊長(zhǎng)示意圖；

圖3為本發(fā)明方法中bim任意坐標(biāo)系中點(diǎn)n角度、邊長(zhǎng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明利用施工坐標(biāo)系中已知控制點(diǎn)a、b和施工平面布置圖中已知軸線交點(diǎn)坐標(biāo)c、d，分別計(jì)算出已知控制點(diǎn)和軸線交點(diǎn)之間的方位角(夾角)、各邊邊長(zhǎng)。在bim模型任意坐標(biāo)系中抓取軸線交點(diǎn)1、2任意坐標(biāo)值，并計(jì)算軸線交點(diǎn)1、2任意方位角、距離，并反推a、b點(diǎn)在任意坐標(biāo)系的坐標(biāo)。將在bim模型中抓取的各構(gòu)筑物任意坐標(biāo)n與a、b任意坐標(biāo)值進(jìn)行反算，基礎(chǔ)出各構(gòu)筑物任意坐標(biāo)點(diǎn)n與控制點(diǎn)a、b之間的夾角、邊長(zhǎng)等數(shù)值。利用施工坐標(biāo)系中a、b控制點(diǎn)坐標(biāo)和點(diǎn)n和a、b之間的夾角、邊長(zhǎng)等數(shù)值，計(jì)算出bim模型中抓取的各構(gòu)筑物坐標(biāo)，從而滿足現(xiàn)場(chǎng)施工放樣。

具體的操作方法如下：

步驟一：利用施工坐標(biāo)系中已知控制點(diǎn)a、b和施工平面布置圖中已知或計(jì)算的兩個(gè)軸線交點(diǎn)坐標(biāo)c、d，分別計(jì)算出已知控制點(diǎn)和軸線交點(diǎn)之間的方位角α施ba、α施b-c、α施b-d、α施c-b、α施c-d、α施d-b、α施d-c，以及各邊邊長(zhǎng)s施ab、s施b-d、s施b-c、s施c-d。

步驟二：利用步驟一計(jì)算出的施工坐標(biāo)系方位角,分別計(jì)算∠abc＝|α施b-c-α施ba|、∠abd＝|α施b-d-α施ba|、∠cbd＝∠abd-∠abc、∠dcb＝|α施c-b-α施c-d|和∠bdc＝|α施d-c-α施d-b|。參照?qǐng)D1所示，其中∠1＝∠abc、∠2＝∠abd、∠3＝∠cbd、∠4＝∠dcb和∠5＝∠bdc。

步驟三：在bim模型抓取任意坐標(biāo)系中軸線交點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算出其在任意坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方位角α任1-2，然后計(jì)算α任1-b＝α任1-2+∠dcb，α任b-1＝α任1-b-180°±360°，α任ba＝α任b-1-∠abc+360°,通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算公式x＝x1+s×cosα,y＝y(tǒng)1+s×sinα,分別計(jì)算b、a在bim模型任意坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，如圖2所示。

步驟四：將在bim模型任意坐標(biāo)系中抓取的構(gòu)筑物任意點(diǎn)n坐標(biāo)與bim任意坐標(biāo)系中的控制點(diǎn)a、b進(jìn)行坐標(biāo)反算，得出構(gòu)筑物點(diǎn)n和控制點(diǎn)a、b之間的夾角∠n＝α任bn-α任ba、邊長(zhǎng)s任bn的數(shù)值，如圖3所示。

步驟五：利用步驟一中求得的α施ba計(jì)算出α施bn＝α施ba+∠n，s施bn＝s任bn,控制點(diǎn)a、b施工坐標(biāo)系坐標(biāo)為已知值，利用坐標(biāo)計(jì)算公式,求出bim模型中任意點(diǎn)n在施工坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值：xn＝xb+s施bn×cosα施bn,yn＝y(tǒng)b+s施bn×sinα施bn。

以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種用于BIM任意坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系轉(zhuǎn)換施工坐標(biāo)系的方法，利用施工坐標(biāo)系中已知控制點(diǎn)和施工平面布置圖中已知軸線交點(diǎn)坐標(biāo)，分別計(jì)算出已知控制點(diǎn)和軸線交點(diǎn)之間的方位角、各邊邊長(zhǎng)；在BIM模型任意坐標(biāo)系中抓取軸線交點(diǎn)任意坐標(biāo)值，并計(jì)算軸線交點(diǎn)任意方位角、距離，并反推控制點(diǎn)在任意坐標(biāo)系的坐標(biāo)；將在BIM模型中抓取的各構(gòu)筑物任意坐標(biāo)與控制點(diǎn)任意坐標(biāo)值進(jìn)行反算，基礎(chǔ)出各構(gòu)筑物任意坐標(biāo)點(diǎn)與控制點(diǎn)之間的夾角、邊長(zhǎng)等數(shù)值，計(jì)算出BIM模型中抓取的各構(gòu)筑物坐標(biāo)，從而滿足現(xiàn)場(chǎng)施工放樣。

技術(shù)研發(fā)人員：童鵬程;劉坤;王根杰;韓飛落;高媛;陳小文;劉奎;詹濤濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵四局集團(tuán)建筑工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.24
技術(shù)公布日：2017.09.08