基于語義的建筑施工圖分析與理解

【摘 要】利用計算機對建筑施工圖進行自動分析與理解的研究中，其主要的研究內容為建筑施工圖的圖紙識別與計算機輔助工程量的計算。本文提出了在語義的基礎上分析與理解建筑施工圖，首先對建筑施工圖的相關知識和語義的概念進行了分析，然后在此基礎上對建筑施工圖進行了語義分析，其中包括層次語義分析、尺寸約束語義分析和投影關系語義分析，最后對建筑施工圖的計算機理解進行了簡要的探討。

【關鍵詞】建筑施工圖；語義分析；計算機；投影關系；理解

隨著信息技術的不斷發展，企業的競爭環境也在逐漸的變化，而縮短產品的生產周期，降低產品的生產成本，提高產品的生產質量是企業發展的幾個主要因素。對于建筑企業而言，建筑工程同樣是一件產品，而建筑施工圖則是該產品的雛形。在建筑施工圖中包含著非常豐富的信息，它不僅是建筑工程技術人員描述設計的對象、表達思想的主要方式，還是預算人員對工程進行預算的主要依據，也是施工人員在施工過程中的藍圖，而且在施工完成后它還是工程驗收與審計的根據。由此可見，建筑施工圖在整個工程的施工過程中均發揮著重要作用。

一、關于建筑施工圖及語義的概念

1.1建筑施工圖的概念與組成

建筑施工圖即是在建筑工程中能夠將建筑物的外形輪廓、大小尺寸、結構構造以及材料等進行準確地表述的一種圖樣。建筑施工圖主要是由以下幾個部分組成：圖紙目錄、門窗表、建筑設計總說明書、平面圖、立面圖、剖面圖、節點大樣圖、門窗大樣圖以及樓梯大樣圖。

1.2語義的概念

語義是指數據所對應的事物所表示的概念含義及其含義之間存在的關系，其是數據在某個領域中的解釋與邏輯表示。語義具有領域特征，若是一個語義不屬于任何鄰域，那么它是不存在的。語義異構是指在解釋中同一個事物所存在的差異，表現為同一個事物在不同領域中的解釋的不同。

二、建筑施工圖的語義分析

2.1建筑施工圖的語義層次分析

對建筑施工圖的分析即是形體投影表達的逆向過程，該過程主要包含以下四個步驟，即形體分析、確定表達方法、根據投影關系繪制投影以及尺寸的標注。形體分析主要是將建筑物的整個形體分解成為若干個基本立體與掃描體；確定表達方法主要是對形體的放置方法、投影的方向以及視圖的表達方式進行確定；繪制投影主要是繪制基本的立體投影，以表示基本立體的組合方式；尺寸的標注應先對基本立體的定形尺寸進行標注，然后再標注基本立體之間的定位尺寸，最后才對組合形體的總體尺寸進行標注。建筑施工圖的語義層次分時是和投影表達過程相對應的，因此，可以將其分為以下兩個步驟：尺寸約束的語義分析、投影關系的語義分析。

2.2尺寸約束的語義分析

尺寸約束表現得較為直觀，而且它的語義只有施加于圖形上時才能表現出來。尺寸約束的語義分析可以分為兩類，即顯式的尺寸語義本身和隱式的尺寸與圖形之間的關系。

2.2.1顯式的尺寸語義

每一個尺寸都可以以實體的形式存在，例如線性尺寸，其組成規則為：

規則1：線性尺寸一般是由尺寸界線、尺寸線、尺寸箭頭與尺寸數值組成；

規則2：線性尺寸中的尺寸界線、尺寸線通常情況下均為細實線；

規則3：在標注尺寸線的要素時應與尺寸線平行；

規則4：尺寸界線是從圖形的輪廓線、軸線等地方引出的；

規則5：若是直接將輪廓線、軸線作為尺寸界線，那么，在這樣的情況下尺寸界線通常采用粗實線、點劃線進行標示。

從尺寸語義本身來看，尺寸的不同種類可以直接采用尺寸數值進行標示，而且根據前綴與后綴的相關特征就可以將尺寸語義的類別判斷出來，并能夠大致的判斷出單元體類型。但是對于沒有前綴、后綴特征的顯式尺寸而言，其只能得到某個圖形實體的尺寸數值，而不能夠進行功能部件的識別。顯式尺寸的語義分類如表1所示：

2.2.2 隱式尺寸的語義分析

從廣義來講，尺寸即是指能夠對三維立體形狀或是它們之間的相對位置所存在的關系進行描述的圖形實體。在建筑施工圖中，隱式尺寸則是指能夠將功能部件的形體大小、數量反映出來的實體。隱式尺寸的語義主要包含兩個方面，即尺寸關系語義與尺寸功能語義。尺寸關系語義主要是對尺寸和圖形之間的關系進行描述，尺寸功能語義則主要是對二維和三維之間的關系進行描述。尺寸功能語義可以分為定形尺寸、定位尺寸和總體尺寸三類。定形尺寸主要是用于決定基本立體的形狀；定位尺寸主要是對基本立體之間的相對位置進行決定；總體尺寸主要是對整個形體的總長、總寬與總高進行決定。建筑施工圖中的隱式尺寸不僅包含了基本立體的形狀信息，對蘊涵著對應立體的全部或者一部分工程量信息。

2.3 投影關系的語義分析

建筑施工圖上的圖形元素主要包括有點、線、圓弧、圓和連通域，而且每一類元素的投影規律均滿足“長對正、高平齊、寬相等”。建筑施工圖的理解中，功能部件的識別是其核心，然而功能部件并沒有直接的表現在視圖中，所以為了更好地進行功能部件識別，我們對投影關系的語義進行了分析。

2.3.1線形投影關系語義的分析

線型是最低的層次，通常表現為顯示低層語義，而且只有小部分能夠直接提供工程語義。但是，將線型和其他語義進行集成則可以衍生出豐富的語義涵義。α表示線型集合，其他元素的語義表示為：

粗實線：主要用于可見物體的輪廓線的表示；

中實線：主要用于土建施工圖中的輪廓線的表示；

細實線：主要用于尺寸標注線、截面圖的外輪廓線與引出線的表示；

粗虛線：主要是用于表示施工圖中可以看見的輪廓線，中虛線和細虛線在建筑施工圖中所表示的內容與粗虛線類似。

細點劃線：主要用于表示施工圖中的中心線、定位軸線等；

粗點劃線：主要用于表示施工圖中采用的圖例與管道的類別；

折斷線：主要用于表示施工圖中斷裂處的邊界線；

波浪線：主要用于表示施工圖的內部層次、構造以及采用的材料，或者是表示局部斷裂的邊界線，其最常見于獨立基礎的配筋圖中。