基于语义的建筑施工图分析与理解

【摘 要】利用计算机对建筑施工图进行自动分析与理解的研究中，其主要的研究内容为建筑施工图的图纸识别与计算机辅助工程量的计算。本文提出了在语义的基础上分析与理解建筑施工图，首先对建筑施工图的相关知识和语义的概念进行了分析，然后在此基础上对建筑施工图进行了语义分析，其中包括层次语义分析、尺寸约束语义分析和投影关系语义分析，最后对建筑施工图的计算机理解进行了简要的探讨。

【关键词】建筑施工图；语义分析；计算机；投影关系；理解

随着信息技术的不断发展，企业的竞争环境也在逐渐的变化，而缩短产品的生产周期，降低产品的生产成本，提高产品的生产质量是企业发展的几个主要因素。对于建筑企业而言，建筑工程同样是一件产品，而建筑施工图则是该产品的雏形。在建筑施工图中包含着非常丰富的信息，它不仅是建筑工程技术人员描述设计的对象、表达思想的主要方式，还是预算人员对工程进行预算的主要依据，也是施工人员在施工过程中的蓝图，而且在施工完成后它还是工程验收与审计的根据。由此可见，建筑施工图在整个工程的施工过程中均发挥着重要作用。

一、关于建筑施工图及语义的概念

1.1建筑施工图的概念与组成

建筑施工图即是在建筑工程中能够将建筑物的外形轮廓、大小尺寸、结构构造以及材料等进行准确地表述的一种图样。建筑施工图主要是由以下几个部分组成：图纸目录、门窗表、建筑设计总说明书、平面图、立面图、剖面图、节点大样图、门窗大样图以及楼梯大样图。

1.2语义的概念

语义是指数据所对应的事物所表示的概念含义及其含义之间存在的关系，其是数据在某个领域中的解释与逻辑表示。语义具有领域特征，若是一个语义不属于任何邻域，那么它是不存在的。语义异构是指在解释中同一个事物所存在的差异，表现为同一个事物在不同领域中的解释的不同。

二、建筑施工图的语义分析

2.1建筑施工图的语义层次分析

对建筑施工图的分析即是形体投影表达的逆向过程，该过程主要包含以下四个步骤，即形体分析、确定表达方法、根据投影关系绘制投影以及尺寸的标注。形体分析主要是将建筑物的整个形体分解成为若干个基本立体与扫描体；确定表达方法主要是对形体的放置方法、投影的方向以及视图的表达方式进行确定；绘制投影主要是绘制基本的立体投影，以表示基本立体的组合方式；尺寸的标注应先对基本立体的定形尺寸进行标注，然后再标注基本立体之间的定位尺寸，最后才对组合形体的总体尺寸进行标注。建筑施工图的语义层次分时是和投影表达过程相对应的，因此，可以将其分为以下两个步骤：尺寸约束的语义分析、投影关系的语义分析。

2.2尺寸约束的语义分析

尺寸约束表现得较为直观，而且它的语义只有施加于图形上时才能表现出来。尺寸约束的语义分析可以分为两类，即显式的尺寸语义本身和隐式的尺寸与图形之间的关系。

2.2.1显式的尺寸语义

每一个尺寸都可以以实体的形式存在，例如线性尺寸，其组成规则为：

规则1：线性尺寸一般是由尺寸界线、尺寸线、尺寸箭头与尺寸数值组成；

规则2：线性尺寸中的尺寸界线、尺寸线通常情况下均为细实线；

规则3：在标注尺寸线的要素时应与尺寸线平行；

规则4：尺寸界线是从图形的轮廓线、轴线等地方引出的；

规则5：若是直接将轮廓线、轴线作为尺寸界线，那么，在这样的情况下尺寸界线通常采用粗实线、点划线进行标示。

从尺寸语义本身来看，尺寸的不同种类可以直接采用尺寸数值进行标示，而且根据前缀与后缀的相关特征就可以将尺寸语义的类别判断出来，并能够大致的判断出单元体类型。但是对于没有前缀、后缀特征的显式尺寸而言，其只能得到某个图形实体的尺寸数值，而不能够进行功能部件的识别。显式尺寸的语义分类如表1所示：

2.2.2 隐式尺寸的语义分析

从广义来讲，尺寸即是指能够对三维立体形状或是它们之间的相对位置所存在的关系进行描述的图形实体。在建筑施工图中，隐式尺寸则是指能够将功能部件的形体大小、数量反映出来的实体。隐式尺寸的语义主要包含两个方面，即尺寸关系语义与尺寸功能语义。尺寸关系语义主要是对尺寸和图形之间的关系进行描述，尺寸功能语义则主要是对二维和三维之间的关系进行描述。尺寸功能语义可以分为定形尺寸、定位尺寸和总体尺寸三类。定形尺寸主要是用于决定基本立体的形状；定位尺寸主要是对基本立体之间的相对位置进行决定；总体尺寸主要是对整个形体的总长、总宽与总高进行决定。建筑施工图中的隐式尺寸不仅包含了基本立体的形状信息，对蕴涵着对应立体的全部或者一部分工程量信息。

2.3 投影关系的语义分析

建筑施工图上的图形元素主要包括有点、线、圆弧、圆和连通域，而且每一类元素的投影规律均满足“长对正、高平齐、宽相等”。建筑施工图的理解中，功能部件的识别是其核心，然而功能部件并没有直接的表现在视图中，所以为了更好地进行功能部件识别，我们对投影关系的语义进行了分析。

2.3.1线形投影关系语义的分析

线型是最低的层次，通常表现为显示低层语义，而且只有小部分能够直接提供工程语义。但是，将线型和其他语义进行集成则可以衍生出丰富的语义涵义。α表示线型集合，其他元素的语义表示为：

粗实线：主要用于可见物体的轮廓线的表示；

中实线：主要用于土建施工图中的轮廓线的表示；

细实线：主要用于尺寸标注线、截面图的外轮廓线与引出线的表示；

粗虚线：主要是用于表示施工图中可以看见的轮廓线，中虚线和细虚线在建筑施工图中所表示的内容与粗虚线类似。

细点划线：主要用于表示施工图中的中心线、定位轴线等；

粗点划线：主要用于表示施工图中采用的图例与管道的类别；

折断线：主要用于表示施工图中断裂处的边界线；

波浪线：主要用于表示施工图的内部层次、构造以及采用的材料，或者是表示局部断裂的边界线，其最常见于独立基础的配筋图中。