支持BIM模型合规检查的语义方法研究

摘要

随着BIM技术应用范围的不断扩大，建设行业对于实现BIM模型的自动合规性检查的需求越来越强烈。目前人工进行建筑模型的合规性检查的方式既耗费时间又易出错，无法满足模型检查的要求。因此需要开发一种模型检查工具来支持整个建设生命期的合规性检查。然而 BIM模型的数据格式（IFC）的局限性导致了 BIM模型与规则检查环境中的信息模型相冲突，且规范的复杂性和变化性导致开发维护软件需要大量的时间和成本。因此基于 BIM模型的合规性检查既要满足系统的功能，又要尽可能减少开发的时间和成本。
　　本文在研究建筑规范知识、BIM模型数据和规范规则的描述方法的基础上，结合语义网技术与IFC框架来描述建筑规范和模型数据，并且阐述了支持BIM模型合规性检查的语义方法体系。本文的方法论基于三种语义环境来实现规范检查，分别是目标领域的语义、规范的语义和数据格式的语义。在语义框架的基础上，首先运用预先定义的标记语义方法实现规范文本的提取，并开发出计算机可读的SWRL规则；其次建立转换规则集来实现规范语义和数据格式语义之间的映射；然后基于 IFC文件导出和 RevitAPI提取的方式从BIM模型中提取出模型数据，并运用IFCtoRDF转换器将IFC格式文件转换至RDF格式；最后运用JESS推理机执行SWRL规则并产生检查结果。
　　本文运用建筑设计规范中的条款作为案例来介绍方法体系中规范开发的过程；并且通过建立 BIM模型实例完成模型数据的提取转换以及规则推理的过程。案例验证表明该方法体系可以准确地对 BIM模型数据完成合规性检查。通过案例分析发现该语义方法可以使规范专家在不需要程序员支持的情况下独立承担规则开发的工作，这样提取出的规则会更接近规则所依赖的知识，从而提高合规性检查的准确性。另外该语义方法运用本体和语义web技术来改善建设行业合规性检查环境，能够提高系统实施的模块性和灵活性，从而为合规性检查系统的扩展与维护带来了便捷，并且有利于减少系统开发的时间与成本。最后本文对合规性检查方面的后续研究进行了思考与展望。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状综述

1.3 研究内容

1.4 研究方法与技术路线

1.5 论文章节安排

2 信息和规则的描述

2.1 建筑规范知识表示研究

2.2 BIM模型数据格式

2.3语义网

2.4本章小结

3 BIM模型的合规性检查方法论

3.1 合规性检查方法论概述

3.2 语义框架

3.3 规范文本的提取

3.4 生成检查规则集

3.5 语义映射

3.6 BIM模型数据的提取与转换

3.7 本章小结

4 建设工程装饰装修规范开发案例

4.1建设工程装饰装修规范开发本体构建

4.2 语义映射和转换规则集

4.3 生成检查规则集

4.4 本章小结

5 建设工程装饰装修规范测试案例

5.1 BIM模型的建立

5.2 模型数据信息的提取

5.3数据格式文件的转换

5.4 推理过程

5.5 检查结果查询

5.6 案例分析

5.7 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录A 案例中的转换规则集

附录B 案例中的检查规则集

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢