BIM数据库（Alpha版）

一、简介

​ BIM（Building Information Modeling）建筑物信息建模，将传统建筑生命周期涉及要素进行数字化。借助数字化后的BIM时空数据，各业务或运营人员可在不同阶段进行进行业务辅助决策。同时，专业人员可基于BIM时空数据集挖掘潜在价值，构建丰富外围应用，为建筑智慧化赋能。BIM数据库，屏蔽底层复杂的BIM存储模型，对外提供统一友好的BIM时空数据查询及计算服务。

二、功能特性

​ BIM数据库，围绕BIM数据的核心概念“构件”，将与构件相关的各类附属信息，如属性，空间位置等，以RDB表的方式作为操作对象，通过使用SQL语言进行数据交互操作。

特性

• 以构件为中心：所有表的信息都能关联到唯一对应的构件上，即每张表都存在element_id的字段
• 数据拉平：在BIM模型中的嵌套数据被拉平为行列表形式，但不改变在逻辑上BIM本身是一种嵌套结构
• 域分类：对BIM中的不同信息，会按照自然归属、使用便捷性、甚至底层存储的分区特性等综合因素进行域划分，宏观意义上可以认为一个域表示一个命名空间，域的选择影响操作对象（TABLE、FUNCTION）的可见性。跨域数据禁止连接操作。

数据类型

数据类型	描述	范围及示例
BOOLEAN	Logical values	取值: TRUE, FALSE, UNKNOWN
TINYINT	1 byte signed integer	范围 -128 到 127
SMALLINT	2 byte signed integer	范围 -32768 到 32767
INTEGER, INT	4 byte signed integer	范围 -2147483648 到 2147483647
BIGINT	8 byte signed integer	范围 -9223372036854775808 到 9223372036854775807
DECIMAL(p, s)	Fixed point	示例: 123.45 表示为 DECIMAL(5, 2).
NUMERIC	Fixed point
REAL, FLOAT	4 byte floating point	6位小数点后精度
DOUBLE	8 byte floating point	15位小数点后精度
CHAR(n), CHARACTER(n)	Fixed-width character string	固定宽度字符串
VARCHAR(n), CHARACTER VARYING(n)	Variable-length character string	可变长字符串
BINARY(n)	Fixed-width binary string	固定宽度二进制字符串
VARBINARY(n), BINARY VARYING(n)	Variable-length binary string	可变长二进制字符串
DATE	Date	示例: DATE ‘1969-07-20’
TIME	Time of day	示例: TIME ‘20:17:40’
TIMESTAMP [ WITHOUT TIME ZONE ]	Date and time	示例: TIMESTAMP ‘1969-07-20 20:17:40’
GEOMETRY	Geometry	示例: ST_GeomFromText(‘POINT (30 10)’)

非标量类型

类型	描述	示例
ANY	任一类型，类似Object
UNKNOWN	未知类型，常用作占位符
ROW	拥有1或多列的行数据	实例: Row(f0 int null, f1 varchar)
MAP	MAP key和value的映射集合
MULTISET	无序集合，可能包含重复数据	示例: int multiset
ARRAY	有序的、连续的集合，可能包含重复数据	示例: varchar(10) array

几何类型

空间数据被表示为编码为well-known text(WKT)的字符串或编码为well-known binary(WKB)的二进制字符串。

在你要使用文字的地方, 应用ST_GeomFromText函数, 例如ST_GeomFromText('POINT (30 10)').

数据类型	WKT示例
POINT	ST_GeomFromText('POINT (30 10)') 2D空间的点; ST_GeomFromText('POINT Z(30 10 2)') 3D空间的点
LINESTRING	ST_GeomFromText('LINESTRING (30 10, 10 30, 40 40)')
POLYGON	ST_GeomFromText('POLYGON ((30 10, 40 40, 20 40, 10 20, 30 10))') ; ST_GeomFromText('POLYGON ((35 10, 45 45, 15 40, 10 20, 35 10), (20 30, 35 35, 30 20, 20 30))')
MULTIPOINT	ST_GeomFromText('MULTIPOINT ((10 40), (40 30), (20 20), (30 10))') 等价 ST_GeomFromText('MULTIPOINT (10 40, 40 30, 20 20, 30 10)')
MULTILINESTRING	ST_GeomFromText('MULTILINESTRING ((10 10, 20 20, 10 40), (40 40, 30 30, 40 20, 30 10))')
MULTIPOLYGON	ST_GeomFromText('MULTIPOLYGON (((30 20, 45 40, 10 40, 30 20)), ((15 5, 40 10, 10 20, 5 10, 15 5)))')

几何检测

操作符	描述
ST_Contains(geom1, geom2)	返回geom1是否包含geom2。
ST_ContainsProperly(geom1, geom2)	返回geom1是否包含geom2但不与之相交的边界。
ST_Covers(geom1, geom2)	返回geom2中是否没有点在geom1之外。
ST_Crosses(geom1, geom2)	返回geom1是否与geom2交叉。
ST_Disjoint(geom1, geom2)	返回geom1和geom2是否不相交。
ST_DWithin(geom1, geom2, distance)	返回geom1和geom是否在彼此的距离之内
ST_EnvelopesIntersect(geom1, geom2)	返回geom1的envelope是否与geom2的envelope相交。
ST_Equals(geom1, geom2)	返回geom1是否等于geom2。
ST_Intersects(geom1, geom2)	返回geom1是否与geom2相交。
ST_Overlaps(geom1, geom2)	返回geom1是否与geom2重叠。
ST_Touches(geom1, geom2)	返回geom1是否触及geom2。
ST_Within(geom1, geom2)	返回geom1是否在geom2内。

数学操作符和函数

操作符语法	描述
+ numeric	返回 numeric
- numeric	返回负 numeric
numeric1 + numeric2	双数之和
numeric1 - numeric2	双数之差
numeric1 * numeric2	双数之积
numeric1 / numeric2	返回数字1除以数字2的结果。
POWER(numeric1, numeric2)	返回numeric1提高到numeric2的幂数。
ABS(numeric)	返回数字的绝对值
MOD(numeric1, numeric2)	返回numeric1除以numeric2的余数（模数）。只有当numeric1为负数时，其结果才是负数。
SQRT(numeric)	返回数字的平方根。
LN(numeric)	返回数字的自然对数（基数e）。
LOG10(numeric)	返回数字的底10对数
EXP(numeric)	返回e提高到numeric的幂数。
CEIL(numeric)	将数字向上舍入，返回大于或等于数字的最小的整数。
FLOOR(numeric)	将数字向下舍入，返回小于或等于数字的最大整数。
RAND([seed])	生成一个介于0和1之间的随机双数，可以选择用seed初始化随机数发生器。
RAND_INTEGER([seed, ] numeric)	生成一个介于0和数字-1之间的随机整数，可以选择用种子初始化随机数发生器。
ACOS(numeric)	the arc cosine of numeric
ASIN(numeric)	the arc sine of numeric
ATAN(numeric)	the arc tangent of numeric
ATAN2(numeric, numeric)	the arc tangent of the numeric coordinates
CBRT(numeric)	返回数字的立方根
COS(numeric)	返回数字的余弦值。
COT(numeric)	返回numeric的余切值。
DEGREES(numeric)	将数字从弧度转换为度数
PI()	返回一个比任何其他值更接近pi的值
RADIANS(numeric)	将数字从度数转换为弧度
ROUND(numeric1 [, numeric2])	将数字1四舍五入到可选的数字2（如果没有指定0）位数，直到小数点。
SIGN(numeric)	返回numeric的符号。
SIN(numeric)	返回数字的正弦值。
TAN(numeric)	返回numeric的正切值。
TRUNCATE(numeric1 [, numeric2])	将numeric1截断到可选的numeric2（如果没有指定0）位，直到小数点。

字符串操作符和函数

操作符语法	描述
string || string	连接两个字符串
CHAR_LENGTH(string)	返回一个字符串的长度
CHARACTER_LENGTH(string)	如 CHAR_LENGTH(string)
UPPER(string)	返回一个转换为大写的字符串
LOWER(string)	返回一个转换为小写的字符串
POSITION(string1 IN string2)	返回字符串string1首次出现在string2中的位置
POSITION(string1 IN string2 FROM integer)	返回string1在string2中第一次出现的位置，从一个给定的点开始（不是标准SQL）
TRIM( { BOTH | LEADING | TRAILING } string1 FROM string2)	从string1的开始/结束/两端删除只包含string1中的字符的最长字符串。
OVERLAY(string1 PLACING string2 FROM integer [ FOR integer2 ])	用string2替换string1的一个子串
SUBSTRING(string FROM integer)	返回从给定点开始的字符串的子串
SUBSTRING(string FROM integer FOR integer)	返回从给定点开始的字符串的子串，长度为给定值。
INITCAP(string)	返回string，每个单词的第一个字母转换为大写，其余为小写。单词是由非字母数字字符分隔的字母数字字符序列。

条件函数和操作符

操作符语法	描述
CASE value WHEN value1 [, value11 ]* THEN result1 [ WHEN valueN [, valueN1 ]* THEN resultN ]* [ ELSE resultZ ] END	CASE 后跟简单值
CASE WHEN condition1 THEN result1 [ WHEN conditionN THEN resultN ]* [ ELSE resultZ ] END	CASE WHEN后跟BOOL表达式
NULLIF(value, value)	如果数值相同，则返回NULL。 例如，NULLIF(5, 5)返回NULL；NULLIF(5, 0)返回5。
COALESCE(value, value [, value ]*)	如果第一个值为空，则提供一个值。 例如，COALESCE(NULL, 5)返回5。

JSON访问

操作符语法	描述
JSON_EXISTS(jsonValue, path [ { TRUE | FALSE | UNKNOWN | ERROR } ON ERROR ] )	一个jsonValue是否满足使用JSON路径表达式path描述的搜索标准
JSON_VALUE(jsonValue, path [ RETURNING type ] [ { ERROR | NULL | DEFAULT expr } ON EMPTY ] [ { ERROR | NULL | DEFAULT expr } ON ERROR ] )	使用JSON路径表达式path从jsonValue中提取一个SQL标量
JSON_QUERY(jsonValue, path [ { WITHOUT [ ARRAY ] | WITH [ CONDITIONAL | UNCONDITIONAL ] [ ARRAY ] } WRAPPER ] [ { ERROR | NULL | EMPTY ARRAY | EMPTY OBJECT } ON EMPTY ] [ { ERROR | NULL | EMPTY ARRAY | EMPTY OBJECT } ON ERROR ] )	使用path JSON路径表达式从jsonValue提取一个JSON对象或JSON数组

三、访问方式

• 目前BIM数据库仅支持以OPENAPI的形式进行使用，其调用方法如下：

  • 请求URL:/bimspace/query/entrypoint

  • 请求方式:POST

  • 请求参数

    Query：

    token=xxxcxx&buildingId=bbbbxxx （buildingId为建筑ID，必填）
    

    Body：

    {
      "query": "SELECT name, entity_type FROM TBIM_ELEMENT LIMIT 2",
      "params": [] //预编译参数，替换query中的?占位
    }
    

  • 响应参数

    {
      "code":0,
      "message": "ok",
      "data": {
        "count": 2, //结果集计数
        "columnIdx": { //列在rs中的下标，如name位于rs[]的0号元素
          "name": 0, 
          "entity_type": 1
        },
        "columns": ["name", "entity_type"], //所有列
        "rs":[["洗手间的墙", "TBIM_WALL"]] //结果集
      }
    }
    

  • 查询限制

    查询语句请尽量细化过滤条件，避免一次性查过多数据，避免编写复杂嵌套语句，单次查询超过1000条数据将返回失败，10S未返亦将返回失败。

四、数据查询

• 归属域：BIM（系统默认工作空间，写查询语句时可不显式声明）

1. 构件元素 TBIM_ELEMENT，主要表示单个构件本身的信息

   字段名称	字段类型	字段定义	是否可为NULL
   element_id	varchar	系统字段，构件ID	否
   building_id	varchar	建筑ID	否
   name	varchar	构件名称	否
   entity_type	varchar	构件类型	否
   description	varchar	构件描述	是

   关于构件类型的定义：

   构件类型（entity_type)	类型描述
   TBIM_ROOF	屋顶

| TBIM_CURTAINWALL | 幕墙 | | TBIM_DOOR | 门 | | TBIM_RAMP | 斜坡 | | TBIM_PILE | 桩 | | TBIM_BEAM | 梁 | | TBIM_COVERING | 占地/覆盖 | | TBIM_RAILING | 栏杆 | | TBIM_SLAB | 厚板/楼板 | | TBIM_SHADINGDEVICE | 遮光装置 | | TBIM_STAIR | 楼梯 | | TBIM_PLATE | 板条/板材 | | TBIM_CHIMNEY | 烟囱 | | TBIM_FOOTING | 基础/地板 | | TBIM_COLUMN | 柱 | | TBIM_STAIRFLIGHT | 单段楼梯 | | TBIM_WALL | 墙 | | TBIM_RAMPFLIGHT | 单段斜坡 | | TBIM_MEMBER | 成员 | | TBIM_WINDOW | 窗 | | TBIM_BUILDING | 建筑 | | TBIM_SPACE | 空间 | | TBIM_BUILDINGSTOREY | 楼层 | | TBIM_SITE | 场所 | | TBIM_STATION | 工位 | | TBIM_PLANE_SPACE | 平面空间 |

2. 构件属性 TBIM_PROPERTY，存储构件的属性信息

   字段名称	字段类型	字段定义	是否可为NULL
   element_id	varchar	系统字段，构件ID	否
   building_id	varchar	建筑ID	否
   name	varchar	属性名称	否
   properties	varchar/json	属性值，JsonObject，可视为字符串进行解析	否
   description	varchar	属性描述	是

3. 构件关系 TBIM_RELATION，构件与构件之间的关联关系

   字段名称	字段类型	字段定义	是否可为NULL
   relating_element_id	varchar	主构件ID	否
   relating_element_type	varchar	主构件类型，见"构件类型定义"	否
   related_element_id	varchar	关联构件ID	否
   related_element_type	varchar	关联构件类型，见"构件类型定义"	否
   relate_type	varchar	关系类型	否

五、空间计算

​ BIM数据的很大价值在于具有可计算(computable)的特点，BIM数据库支持使用如下Function进行空间计算，特别的，使用**"SP"**域存放与空间相关的数据用于辅助计算：

空间位置信息表 Loc. 归属域SP

字段名称	字段类型	字段定义	是否可为NULL
element_id	varchar	系统字段，构件ID	否
central_point	point	构件包围盒中心点，当为虚拟构件时值为NULL	是
entity_type	varchar	构件类型	否
tree_path	varchar	构件在BIM树中的关系链，以$ElementId->$ElementId的形式串接, 如el1->el2->el3	否
rel_path	varchar	构件在BIM树中的关系链，以$entity_type->$entity_type的形式串接, 如TBIM_BUILDING->TBIM_BUILDINGSTOREY	否
space_name	varchar	构件归属房间的名称	是
floor_name	varchar	构件归属楼层的名称	是

空间算子：

• 直线距离

  方法：ST_3DDistance(Point start, Point end)

  参数:

  | 参数 | 类型 | 说明 | -------| ----- | ------------- | ------------ | | start | Point几何类型 | 测量起点坐标 | | end | Point几何类型 | 测量终点坐标 |

  说明：该方法入参需要构造Poin类型的几何数据结构，使用 ST_GeomFromText('POINT Z(30 10 2)') 或ST_MakePoint(30,10,2)

  示例：SELECT ST_3DDistance(ST_MakePoint(0,0,0), ST_MakePoint(1,1,1));

• 构件体积测量（单位m³）：

  方法：double BM_MeasureVolume(String elementId)

  参数：

  参数	类型	说明
  elementId	varchar	可绘制（非虚拟构件）的构件ID

  说明：该方法依赖相应构件对应的MESH网格数据，无该数据和计算无效时返回-1

  示例：SELECT BM_MeasureVolume('elesmiidxxf')

• 构件表面积测量（单位㎡）：

  方法 ：double BM_MeasureBoundarySize(String elementId) 参数：

  参数	类型	说明
  elementId	varchar	可绘制（非虚拟构件）的构件ID

  说明：该方法依赖相应构件对应的MESH网格数据，无该数据和计算无效时返回-1

  示例：SELECT BM_MeasureBoundarySize('elesmiidxxf')

• 构件横截面积测量（单位㎡）：

  方法：double BM_MeasureCrossSectionBoundarySize(String elementId, Point axis, BigDecimal ratio) 参数：

  参数	类型	说明
  elementId	varchar	可绘制（非虚拟构件）的构件ID
  axis	point	横切轴，可选(0,0,1)、(0,1,0)、(1,0,0)，即分别表示沿着Z、Y、X轴进行横切
  ratio	double	横切比率，例如0.5表示从中间横切

  说明：该方法依赖相应构件对应的MESH网格数据，无该数据和计算无效时返回-1

  示例：SELECT BM_MeasureCrossSectionBoundarySize('elesmiidxxf', ST_MakePoint(0,0,1), 0.5)

综合示例：

• 成本预估：

  场景：装修需求，要对某大厅内的柱子异色粉刷，评估耗材量

  思路：筛选指定空间的柱子类型构件，使用空间测量函数计算可粉刷表面积后代入评估公式计算

  表达：SELECT SUM(t.粉刷面积 * ${单位面积耗材}) AS 总耗材 FROM (SELECT (BM_MeasureBoundarySize(element_id) - BM_MeasureCrossSectionBoundarySize(element_id, ST_MakePoint(0,1,0),0.1) * 2) AS 粉刷面积 FROM SP.LOC WHERE floorName='22F' AND spaceName='中央大厅' AND entity_type='TBIM_COLUMN') AS t