本发明涉及港口工程三维设计，更具体地说，涉及一种高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法和装置。
背景技术：
1、目前，在工程设计领域，特别是港口码头设计中，设计人员仍主要使用二维cad软件开展设计工作，这种采用了数十年的设计模式存在工作过程繁琐、表达方式不直观、图纸变更、维护难度大、工程计算量大、设计重复工作多以及校审工作量大等问题。随着计算机硬件以及计算机图形学的发展，传统二维工程设计方法存在的缺点日益突显。
2、建筑信息模型(building information modeling，简称bim)是利用工程项目的一些属性、信息等数据的提炼与合成，通过数字化模型对工程项目进行设计、施工、运维等全方位立体化管理的一门科学技术，bim技术正在引领并推动全球范围内工程建设领域的重大技术变革。
3、随着bim技术的应用的深入，高桩码头结构设计正向着三维设计模式转化，但现阶段设计人员大多仍采用交互操作方式创建三维模型。这种模式对设计人员要求高，人员劳动强度大，在设计过程中也难免发生错、漏、碰、缺等问题，导致后期修改工程量大，无法满足工程设计的效率要求(效率低、速度慢)，从而导致设计能力的浪费。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法和装置，其使水运工程结构设计师根据其设计意图，使用一套数据，快速完成高桩码头结构设计的数据定义、模型创建、特征表统计等工作，减少了设计时间，提高了工程师设计效率。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，包括以下步骤：
3、s1、获取高桩码头平台布置总体数据、高桩码头引桥布置总体数据和高桩码头墩台布置总体数据；
4、s2、根据输入的平台布置总体数据，通过平台数据构建算法，生成平台排架布置数据，根据输入的引桥布置总体数据，通过引桥数据构建算法，生成引桥排架布置数据，根据输入的墩台布置总体数据，通过墩台数据构建算法，生成墩台桩基布置数据；
5、s3、导入高桩码头平台、引桥和墩台建模所需要的构件族，读取构件族的几何和非几何信息，保存到数据库，生成族缩略图，保存到文件管理服务器；
6、s4、根据导入的构件族，定义构件的设计数据，所述构件的设计数据包括选用的族类型、高程、距排架中心线距离和距码头前沿线距离；
7、s5、根据高桩码头平台、引桥的排架布置数据和墩台的桩基布置数据，结合构件设计数据，通过数据算法，分类生成构件布置数据，并创建构件，形成项目设计三维模型，通过修改族的几何、非几何信息或构件的设计数据，进行设计模型更新；
8、s6、读取设计模型内容，分类提取并输出同类构件特征表，将构件特征表合并，生成构件特征总表。
9、按上述方案，所述步骤s1中，获取的高桩码头平台布置总体数据包括码头平台长度、码头平台宽度、码头结构段数量、结构段序号和结构段排架布置，通过平台数据构建算法，生成平台排架布置数据，具体包括：
10、构建高桩码头平台结构段数据si，其中，s表示码头平台结构段数据，i表示结构段序号，引入两种符号，英文符号“,”作为排架数据分隔号，d1i表示结构段i第一个排架距离前一排架或项目基点的距离，英文符号“@”表示排架等分间隔号，“@”之前的数字n2i表示间距数，“@”之后的数字d2i表示同等分排架间距，dni表示结构段i最后一个排架距前一排架的距离，对应的高桩码头平台结构段数据矩阵为si(d1i,n2i@d2i,…,dni)；
11、通过对分隔符“,”和间隔符“@”的数据解析，将平台结构段数据矩阵si转化为扩展后的平台结构段数据矩阵ji(d1i,d2i,…,dni)，j表示扩展后的码头平台结构段数据，i表示结构段序号，d1i表示结构段i第一个排架距离前一排架或项目基点的距离，d2i表示本排架距离前一排架的距离，dni表示结构段i最后一个排架距离前一排架的距离；
12、基于扩展后的平台结构段数据矩阵ji(d1i,d2i,…,dni)，对结构段排架数据进行矩阵运算，生成码头平台排架布置数据p(j1,j2,…,jn)，p表示码头平台排架布置数据，j1表示第一个结构段排架数据，j2表示第二个结构段排架数据，以此类推，jn表示第n个结构段排架数据。
13、按上述方案，所述步骤s1中，获取的高桩码头引桥布置总体数据包括引桥编号、引桥排架间距、排架桩列布置、标准段宽和喇叭口宽，通过引桥数据构建算法，生成引桥排架布置数据，具体包括：
14、构建高桩码头引桥排架数据yi，其中，y表示码头引桥排架数据，i表示引桥编号，引入两种符号，英文符号“,”作为引桥数据分隔号，d1i表示引桥i第一个排架距离前一排架或项目基点的距离，英文符号“@”表示排架等分间隔号，“@”之前的n2i表示间距数，“@”之后的d2i表示同等分排架间距，dni表示引桥i最后一个排架距前一排架的距离，对应的高桩码头引桥排架数据矩阵为yi(d1i,n2i@d2i,…,dni)；
15、通过对分隔符“,”和间隔符“@”的数据解析，将码头引桥排架数据矩阵yi转化为扩展后的引桥排架布置数据矩阵bi(d1i,d2i,…,dni)，b表示扩展后的引桥排架布置数据，i表示引桥编号，d1i表示引桥i第一个排架距离前一排架或引桥基点的距离，d2i表示本排架距离前一排架的距离，以此类推，dni表示引桥i最后一个排架距离前一排架的距离。
16、按上述方案，所述步骤s1中，获取的高桩码头墩台布置总体数据包括墩台编号、墩台排架间距、墩台排架桩列布置和墩台宽，通过墩台数据构建算法，生成墩台桩基布置数据，具体包括：
17、构建墩台排架数据pi，其中，p表示墩台排架数据，i表示墩台编号，引入两种符号，英文符号“,”作为墩台数据分隔号，d1i表示墩台i第一个排架距离前一排架或墩台基点的距离，英文符号“@”表示排架等分间隔号，“@”之前的n2i表示间距数，“@”之后的d2i表示同等分排架间距，dni表示墩台i最后一个排架距前一排架的距离，对应的墩台数据矩阵为pi(d1i,n2i@d2i,…,dni)；
18、通过对分隔符“,”和间隔符“@”的数据解析，将墩台数据矩阵pi转化为扩展后的墩台排架布置数据矩阵ki(d1i,d2i,…,dni)，k表示扩展后的墩台排架布置数据，i表示墩台编号，d1i表示墩台i第一个排架距离前一排架或墩台基点的距离，d2i表示本排架距离前一排架的距离，以此类推，dni表示墩台i最后一个排架距离前一排架的距离；
19、获取墩台排架桩列布置数据矩阵ci(c1i,c2i,…,cni)，i表示墩台编号，c1i表示墩台第一个排架的桩基布置数据，c2i表示墩台第二个排架的桩基布置数据，以此类推，cni表示墩台最后一个排架的桩基布置数据；
20、构建一个nx2的墩台桩基布置数据矩阵mi(kit,cit)，i表示墩台编号,kit为墩台排架布置数据矩阵ki的转置，cit为墩台排架桩列布置数据矩阵ci的转置。
21、按上述方案，所述步骤s3中，通过云服务方式导入高桩码头平台、引桥和墩台建模所需要的族，读取族的几何和非几何信息，保存到数据库，生成族缩略图，保存到文件服务器,具体为：通过云服务方式，读取导入族中的几何信息和非几何信息，并将信息名称、信息值和信息单位，保存到构件对应的数据库表,读取族的三维视图表达，并将三维视图导出为图片格式文件，保存到构件对应的文件管理服务器。
22、按上述方案，所述步骤s5中，定义各类构件设计数据，采用数据算法，通过与高桩码头平台、引桥的排架布置数据和墩台的桩基布置数据的结合，计算生成构件布置总体数据，生成设计模型，通过更改数据更新模型，具体包括：
23、将高桩码头平台中构件设计数据中的排架信息，与生成的码头平台排架布置数据p(j1,j2,…,jn)中的排架信息映射，生成码头平台构件布置数据；
24、将码头引桥构件设计数据中的排架信息，与码头引桥排架布置数据矩阵bi(d1i,d2i,…,dni)中的排架信息映射，生成码头引桥构件布置数据；
25、将墩台构件设计数据中的桩基信息，与墩台排架桩列布置数据矩阵mi(kit,cit)中的桩列信息映射，生成墩台构件布置数据；
26、调用三维建模应用程序，根据生成的各类构件布置数据，创建各类构件模型，集成为项目设计三维模型；
27、修改各构件中的族信息，并保存到数据库，或调整构件的设计数据，读取模型中各构件，将更新后的数据与模型构件的数据进行一一比对，当数据不一致时，以数据库数据为依据，利用数据库数据更新模型数据，联动实现项目设计三维模型的更新。
28、按上述方案，所述步骤s6中，具体通过以下方式实现构件特征总表的生成：
29、读取创建的项目三维设计模型，分类检索，并分类统计模型中构件的名称、编号、规格以及构件的数量；根据检索结果，添加并输出到分类的构件特征表中；对多个构件特征表进行合并，保持表头不变，内容扩充，生成并输出为构件特征总表。
30、本发明还提供一种高桩码头结构三维设计数据构建及建模装置，包括以下模块：
31、项目管理模块，用于根据输入的项目工程类型、工程名称、方案名称、创建人，新建一个高桩码头项目，并将项目数据保存到数据库，进一步可对项目数据进行编辑和使用，包括项目数据的读取、修改和删除；
32、高桩码头平台创建模块，用于根据获取的高桩码头平台布置总体数据，构建生成平台排架布置数据，读取用户上传的平台构件族中的几何和非几何信息并保存到数据库，同步生成族缩略图，保存到文件服务器，根据平台排架布置数据和构件设计数据，创建构件模型，并集成构件模型生成码头平台设计三维模型，比对模型内容与数据库数据，以数据库数据为准，利用数据库数据更新模型数据，更新码头平台设计三维模型；
33、引桥创建模块，用于根据获取的引桥布置总体数据，构建生成引桥排架布置数据，读取用户上传的引桥构件族中的几何和非几何信息并保存到数据库，同步生成族缩略图，保存到文件服务器，根据引桥排架布置数据和构件设计数据，创建构件模型，并集成构件模型生成码头引桥设计三维模型，比对模型内容与数据库数据，以数据库数据为依据，利用数据库数据更新模型数据，更新码头引桥设计三维模型；
34、墩台创建模块，用于根据获取的墩台布置总体数据，构建生成墩台桩基布置数据，读取用户上传的墩台构件族中的几何和非几何信息并保存到数据库，同步生成族缩略图，保存到文件服务器，根据墩台桩基布置数据和构件设计数据，创建构件模型，并集成构件模型生成墩台设计三维模型，比对模型内容与数据库数据，以数据库数据为依据，利用数据库数据更新模型数据，更新码头墩台设计三维模型；
35、构件特征模块，用于根据模型内容提取数据信息，并输出为分类构件特征表和构件特征总表。
36、本发明还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现高桩码头三维设计数据构建和模型生成方法的步骤。
37、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现高桩码头三维设计数据构建和模型生成方法的步骤。
38、实施本发明的高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法和装置，具有以下有益效果：
39、本发明将高桩码头结构设计按照平台、引桥、墩台三类，分别进行数据录入，采用数据算法，高效生成平台、引桥排架布置数据和墩台桩基布置数据，获取导入构件族中的几何和非几何信息，并保存到数据库，提取并生成构件缩略图，使族可以被驱动、快速复用，并为模型创建提供基础；通过构件设计数据与平台、引桥和墩台布置数据的计算，基于构件布置数据，快速创建各类构件模型，集成形成项目设计三维模型，通过修改设计数据，进行模型更新；利用生成的三维模型内容，提取信息并输出为构件特征表和特征总表；解决了三维建模应用程序设计功能有限，对设计人员的要求高，人工劳动强度大等问题，大大解放了该领域工作人员的设计强度，提升了高桩码头结构三维设计工作效率。
1.一种高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，其特征在于，所述步骤s1中，获取的高桩码头平台布置总体数据包括码头平台长度、码头平台宽度、码头结构段数量、结构段序号和结构段排架布置，通过平台数据构建算法，生成平台排架布置数据，具体包括：
3.根据权利要求1所述的高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，其特征在于，所述步骤s1中，获取的高桩码头引桥布置总体数据包括引桥编号、引桥排架间距、排架桩列布置、标准段宽和喇叭口宽，通过引桥数据构建算法，生成引桥排架布置数据，具体包括：
4.根据权利要求1所述的高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，其特征在于，所述步骤s1中，获取的高桩码头墩台布置总体数据包括墩台编号、墩台排架间距、墩台排架桩列布置和墩台宽，通过墩台数据构建算法，生成墩台桩基布置数据，具体包括：
5.根据权利要求1所述的高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，其特征在于，所述步骤s3中，通过云服务方式导入高桩码头平台、引桥和墩台建模所需要的族，读取族的几何和非几何信息，保存到数据库，生成族缩略图，保存到文件服务器,具体为：通过云服务方式，读取导入族中的几何信息和非几何信息，并将信息名称、信息值和信息单位，保存到构件对应的数据库表,读取族的三维视图表达，并将三维视图导出为图片格式文件，保存到构件对应的文件管理服务器。
6.根据权利要求1所述的高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，其特征在于，所述步骤s5中，定义各类构件设计数据，采用数据算法，通过与高桩码头平台、引桥的排架布置数据和墩台的桩基布置数据的结合，计算生成构件布置总体数据，生成设计模型，通过更改数据更新模型，具体包括：
7.根据权利要求1所述的高桩码头结构三维设计数据构建及建模方法，其特征在于，所述步骤s6中，具体通过以下方式实现构件特征总表的生成：
8.一种高桩码头结构三维设计数据构建及建模装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1~7中任一项所述的高桩码头三维设计数据构建和模型生成方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~7中任一项所述的高桩码头三维设计数据构建和模型生成方法的步骤。
