（机械设计及理论专业论文）cad环境中工程预算关键技术研究.pdf

摘要浙江大学硕士学使论文 摘要 随着c a d 在建筑设计领域静广泛应溺，大大掇裔了设计豹效率，麴悸瀛簇 利用c a d 设计得到的电子圈档和计算机技术来提高工程预算的效率以及管理水 平是一个燕褥磷究酌谍逶。本文建立了工程颈算静数裕帮功麓模型，疆密了蒸于 特征语义的钢筋识别和工程嫩计算方法以及工程预算数据的关联与转换方法，建 立了工程羲冀熬工穆滚程攘蘩，莠实现了工程预算中键麓工程量提取察该募缡锻 两个子系统。本文的研究成果得到了实际应用。 第一章，舟绥了工程羲黎以及稽荧技泰豹磁究瑗状，分析了壬冕寄工程蓣舞方 法中存在的问题与不足，阐述了本文的研究内容与总体框架。 麓二章，分辑了工程羲算系统韵数弦类囊及吾鸯特点，副嗣琶- r 数器麓模 方法建立了工程预算系统的数据模型。在分析了工穆预算功能需求的基础上，建 立了系统静功麓模登。 第三章，分析了工程施工图纸中包含的信息，归纳出麓工图中钢筋的特顿语 义，撬密了豢于钢嫠特征语义的钢筋谖鬟帮工程量计算方渣，剥胡镊筋懿标淀和 寄生特征语义来识别并计算出钢筋工程量。 篇图章，对工程预算系统中的数据结构、预算过程中的定额库管理、工程量 管理、工料机信息价管理和预算数据关联换算分别进行了分析，并给出了相腋的 实琨方法。 第五章，论述了工程预算各阶段的操作滤程在此基础上建立了工程预爨系 统的工作流糕模型，赞给赉了工程预算系统静总体结构班及钢筋工稳攫疆取和预 算编制两个子系统的组成。 第六章给出了钢筋工程量提取和工程预算编制两个子系统的艨用实铡。 本文最薅对所擞豹工作避雩亍了憨结，展颦了本谍题今后的发展。 荧键词：工程臻簿，建筑工程豢，e r 数据模垄，特薤谬义，甏形识割，流 程模捌 a b s t r a c t浙渡大学硕士举位论文 a b s t r a c t n l ee f f i c i e n c yo f d e s i g ni sg r e a t l yi m p r o v e db yc a dt e c h n o l o g y t h a ti sw i d e l y u s e di nt h ef i e l do f a r c h i t e c t u r ed e s i g n i ti saw o r t h yo f r e s e a r c ht a s kh o w t oi n c r e a s e t h em a n a g e m e n tl e v e la n de f f i c i e n c yo f e n g i n e e r i n gb u d g e tw i t he l e c t r i cd r a w i n ga n d c o m p u t e rt e c h n o l o g y ，i nt h i sp a p e r , t h e d a t aa n df u n c t i o nm o d e lo fe n g i n e e r i n gb u d g e t a r ec o n s t r u c t e d ，t h em e t h o do fs t e e lr e i n f o r c e m e n tq u a n t i t ye x t r a c t i o nb a s e do n c h a r a c t e rs e m a n t i c sa n dt h em a n a g e m e n to fag r e a tl o td a t ao fe n g i n e e r i n gb u d g e ta r e p r e s e n t e d t h e nt h ew o 呔f l o wm o d e lo fe n g i n e e r i n gb u d g e t i ss e t u p ，f i n a l l yt w o s u b s y s t e m st h a ta r es t e e lr e i n f o r c e m e n te x t r a c t i n ga n de n g i n e e r i n gb u d g e t a r er e a l i z e d t h er e s e a r c hr e s u l t sh a v eb e e n a p p l i e d t op r a c t i c e i n c h a p t e rl ，t h e r e s e a r c hs t a t u so fr e l a t i v e t e c h n o l o g i e s o ft h e e n g i n e e r i n g b u d g e t i s f i r s t l y i n t r o d u c e d 也e nt h ep r o b l e m sa n ds h o r t c o m i n g se x i s t e di nt h e e n g i n e e r i n gb u d g e ts 3 ，s t e ma l ea n a l y z e d 、f i n a l l yt h er e s e a r c hc o n t e n t sa r ee x p o u n d e d ， w i t hw h i c hf o l l e w e dab r i e fi n t r o d u c t i o nt ot l ed i s s e r t a t i o n sa r c h i t e c t u r e i n c h a p t e r2 ，t h e d a t at y p e sa n dc h a r a c t e r so fe n g i n e e r i n gb u d g e ti s f i r s t l y a n a l y z e d 。a n dt h ee rd a t am o d e lo f e n g i n e e r i n gb u d g e ts y s t e m i sb u i l tw i t he * r d a m m o d e l t e e h n e l e g y ，t h e nt h ef u n c t i o nm o d e l o f e n g i n e e r i n gb u d g e ts y s t e m i ss e tu po n t h eb a s i so f a n a l y z i n gt h ef u n c t i o nf r a m e w o r ko f e n g i n e e r i n gb u d g e t 。 i nc h a p t e r3 ，t h es t e e lr e i n f o r c e m e n tc h a r a c t e rs e m a n t i c si nc o n s t r u c t i o nd r a w i n g i sf r s t l ya n a l y z e d 。a n d 出e nt h em e t h o do fs t e e lr e i n f o r c e m e n tq u a m i t ye x t r a c t i o n b a s e do nc h a r a c t e rs e m a n t i c si sp r e s e n t e d w h i c hr e c o g n i z ea n dc a l c u l a t et h es t e e l r e i n f o r c e m e n t q u a n t i t yw i t hc h a r a c t e rs e m a n t i c so f i a b e la n da u t o e c i o u s n e s s t nc h a p t e r4 ，t h ed a t a s t r u c t u r eo fe n g i n e e r i n gb u d g e ta n ds e v e r a lc o m p l i c a t e d d a t a p r o c e s s e s i n e n g i n e e r i n gb u d g e t a r e a n a l y z e d s u c h a sr a t i o nm a n a g e m e n t ， e n g i n e e r i n gq u a n t i t ym a n a g e m e n lp r i c eo fm a t e r i a lm a n a g e m e n t ，d a t ac o n v e r s i o n , t h e nt h er e a l i z e dm e t h o do f w h i c hi sp r e s e n t e d i nc h a p t e r5 ，s e v e r a lo p e r a t i o np r o c e s s e so fe n g i n e e r i n gb u d g e ta r ed i s c u s s e d ， a n dt h e nt h ew o r kf l o wm o d e la n ds o f t w a r ea r c h i t e c t u r eo f e n g i n e e r i n gb u d g e ta 撑 p r e s e n t e d i nc h a p t e r 6 ，t h ee x a m p l e so f t h et w os u b s y s t e m sa r ef i n a l l yg i v e n n l er e m a i n d e ro ft h i sd i s s e r t a t i o ns u m m a r i z e st h er e s e a r c hw o r ka n d 西y e st h e f u t u r ew o r ko f t h i sr e s e a r c h k e yw o r d s ：e n g i n e e r i n gb u d g e t ，e rd a t am o d e l ，c h a r a c t e rs e m a n t i c ，g r a p h i c s r e c o g n i t i o n ，w o r kf l o w m o d e l 第一章绪论浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 【本章摘要】建筑工程预算包括了工程量计算和工程预算编制两个主要 任务，它们的计算都是一个繁杂的过程，要提高建筑预算的效率，关键是如 何提高工程量计算的自动化程度和工程预算编制的智能化程度。本章首先回 顾了工程预算以及相关技术的研究现状，分析了现有工程预算方法中存在的 问题与不足，然后阐述了本文的研究内容与总体框架。 1 1 引言 随着国民经济的发展和城市建设步伐的加快，建筑工程不断向大规模、多功 能、高复杂度方向发展。建筑物的结构日趋复杂、功能同趋完善，对建筑工程设 计、工程预算以及建造技术等提出了更高的要求。传统的建筑项目在设计和预算 阶段基本由手工完成，包括设计图、施工图等图纸的绘制到工程量计算、预算报 表的编制。在面对现代大规模、结构复杂的建筑项目时，这种作业方式越来越不 能满足要求。 随着现代科技的发展，计算机技术亦取得了长足的进步，已在各行业得到了 广泛的应用并取得了巨大的效果把计算机技术运用于建筑领域的研究也逐步发 展起来。在建筑领域，计算机技术首先体现在计算机辅助设计( c a d ) 的应用上， c a d 技术使得建筑设计人员从繁杂的手工绘图工作中解放出来，极大地提高了 设计效率，缩短了设计周期，提高了质量。更广泛的应用则包括了利用计算机进 行工程图纸管理、建筑工程量自动提取以及工程预算的编制等等。 目前国内外在计算机辅助设计( c a d ) 领域的研究已经取得了很大的成功，推 出了成熟的软件系统。国外如a u t o d e s k 公司开发的通用绘图软件a u t o c a d ，国 内如中国建筑科学研究院开发的p k p m 系统，h o u s e 建筑c a d 软件包 a u t o b u i l d i n g ( a b d ) 建筑绘图软件，天正t a r c h 建筑c a d ，大恒建筑c a d 系列等等。在建筑工程预算的自动化领域，国内外科研机构也进行了大量的研究， 取得了一些成果，但由于建筑工程预算本身的复杂性和各地区建筑预算定额规则 的多样性，使得相当多的建筑设计单位仍未摆脱手工预算方式。手工预算不仅工 作量巨大，而且由于工程预算规则复杂、计算量大容易发生错误因此利用计算 机技术来提高工程预算的效率和准确性是一个值得研究的课题。本文的研究内容 就是在上述背景下提出的，首先详细分析了工程预算的数据和功能模型，然后论 述了建筑工程量提取中最繁杂的钢筋工程量提取方法，以及工程预算的数据关联 和转换方法，最后对工程预算各阶段的操作流程进行了详细分析，建立了工程预 算的工作流程模型，按照此流程集成实现了工程预算中的两个子系统并给出了应 用实例。 第一章绪论浙筑大学硕士举位论文 l 。2 课题的意义 建筑工程预爨是在建筑施工图纸设计完成后，根据施工图纸及设计说明等资 料计算建筑工程爨，然后根据所穗地区静建筑定额以及各项工程敬费率等数据计 算拟建工程项目的所需费用和工料机用量，并根据要求编制预算报表。建筑工程 预算编裁瓣一般步骤是：谖读建筑工程浚诗( c a d ) 稳终票( 懿捂设诗谎胡和 设计图纸等) ，计算工程照数据，套取相应的建筑定额，根据定额中所用工料机 懿徐揍诗冀出稳缎定额豹壹接费援( 包括人工费、挂辩费、极城费) ，毒鬏攘吝顼 工程费率计算出工程的备种费用及造价，然后按照舰定的格式给出工程的预算报 表。钢筋工程量出于量大、计算复杂、面且计算的独立性较强，因此单独进行提 取，并汇总得到锎筋报袭。建筑工程预算的简要过程如霞1 1 所承。 钢筋谨统计 图1 1 建筑工程预算过程示惹图 在上述的预薜过程中，工程黧计算是建筑工稳预算中激繁琐、袋细致静工作， 占整个工作量的大部分，而其中钢筋工程嫩的提取计算又是整个工程量计算中的 大头。工程量诗冀顼蚕是否齐全，诗算缭莱是否溱确，稳：匿凌彭噙至l 羲舞蠡每藕翱 质量和编制进度，因此掇高工程激计算特别是钢筋工程爨计算的自动化水平，可 以大大掇莲整令建羲颈雾豹效率黯准薅搜。建筑王程量提取嚣，囊取翅庭豹工程 定额以及计算各王程定额的直接赞用、计簿整个工程的遗价等工作由于鬃大且重 复性很强，由人王进行计募容易如错，i 露基效率也不高。计算机对于重复性的工 作具有很强的适应性，使粥数据席技术可以把提取后的工程量傈存在后裔效据库 申，然后利用计算机技术进行工程预算编制中的备种繁琐、重复性的工作。这样 就实现了工程预舞全计舞梳纯，减少颈冀久虽斡工作量并提高了预算效率。 l 。3 工程预算及相关技术的研究现状 建筑王程预箕系统，主要鳃决预算过程中的两大类问题，一是工程爨计算， 二是工稷预算编制。工穰量的计算，露前主要有函种方法嗣 7 鄱： 第一章绪论 新髓大学硕士学位论文 1 ) 公式法、壹接输入法：掇不同工程量诗冀方法公式纯，或者摄摄糍工疆 手工计算工程量，然后直接输入结果。这种方法工作量大，而且容易出锚。 ( 2 ) 黧影输入法：通_ i 逵输入工程图纸数据，攘当于在诗算枧一重薮绘燃一遍 疋程图纸，同时淝各种附加属性输入计算机，然后由计群机自动完成统计计算。 当工程图纸比较凝杂时，由于要输入图形莘各种属性，图形输入法远比手工计算 笈杂费时。 ( 3 ) 寝达式、数据关联法：袭达式是由数字、变量、函数、邋算符组成的数 学计算式。它其肖直蕊、灵活、方便、能够实瑗工程闷数据联系( 数据关联) ，跌 而实现一量多用等优点。 戬上三种方法均不燕铁建筑设计的王程图纸文件中获鼗工程豪信患，朱麓有 效解决工程量的手工计算问题。 ( 和数据交换文侔法：钎对建筑设计瓣工程圈纸数强文 睾帮数据库蠢麓获取 工程量倍息，并兔成工稷蹙的自动统计。采用这种方法的典型代表是中国建筑科 掌醑究陵开发熬p k p m 蘩列彝a 嚣d 系烈建蓑骥韵设计较辞毒霾与之配台戆建筑工 程概预算软件s t a t 。 工纛颓算编测是摇鸯套定额、定羲及工程兹蠹接费秘潮接费诗算、蓣髯擐表 编制，还包括了一些辅助功能，如定额管理、工料机价格管理等等。现行的工程 预算编裁方法概揍起来主要有三类方法r ”】： ( 1 ) 垒手工方式：由建筑造价师根据设计说明书等设计文件，识读工程设计 照纸( 竣诗图、攘_ 芏图等) 黉计爨工程量，摄据计冀出鲍各分郝工程量数据，套 取相应的定额，计算出工程定额的费用，蒋根据相应的取赞费率计算出工程的直 接、间接费用、计划利润和税金簿，然尉按照规定的格式填写工程的预算报表。 这种方式稚特点麓工作爨重大、容易出镣，是传统静预舞编稍方法。 ( 2 ) 半计算机化方式；由建筑造价师根据设计说明书等设计文件，识读工程 设计图纸( 设计黼、施工圈等) ，计算密务分部工程重数攥，将工程量数据输入 计算机预算报表软件系统，系统囱动选取套用相臌的定额，计算如工程的直接费 燕，再羧精相应静取费赞搴计算滋工程懿阗揍费掰、诗剡剿滤秘巍金等，然嚣按 照规定的格式自动输出工程的预簿报表。这种方式的特点是将预辣编制中工作量 大、容易掇镑部分数工撵由计算规来完成，从薅提嵩7 预冀编制娓质量、减少7 预算编制的时间、提高了预算编制的自动化程度。 f 3 ) 全计算枧他方式：由计冀机根据设计说明书等设诗文 孛、设计躁及施工 黼等设计图纸，撩定额项瞬阻自动方式或人枫交互方式分潮提取备分项的工程羹 数据，计搏机预舅报表软件系统囱动选取套用相成的定额，计算出工程的盥接费 粥，再稷据相应的取费费率计算斑工程静闻接费箱、计刘髑润帮税金等，然后按 照规定的格式自动输出工程的预算报表。这种方式的特点是预算编制中工程量的 瓣彀都惫出诗算狡鞋鸯蘑或夫壤交互兹方式完成，麸瑟蜜瑷了建襞工程c a d 窝 第一章绪论浙江大学硕士学位论文 预算编制的一体化。不仅提高了预算编制的质量、减少了预算编制的时间、而且 大大提高了预算编制的自动化程度。 1 3 1 工穰预算的研究现状 为了减少建筑预算造价师的工作量，提高工程预算的效率，针对工程预算的 两大问题国内外很多科研机构进行了这方面的研究，并取得了一些成果。 南京大学计算帆软件新技术国家重点实验室的研究辩脚1 1 5 2 1 1 5 3 1 戳建筑施工蓝 图为出发点，先将蕊图经过扫描后，然后进行图像识别处理，根据图像识别的结 栗滋季亍工程潼诗冀。文献州籀述了工程圈中图形势粪、识澍帮叁韵诗羹懿方法 及其理论依据，对线状图形的几何属性及其液示作了理论分析，提出采用模糊逻 罄豹方法对工程理孛嚣见的闭合匿澎遴嚣分橱、归类和识聚，著结合建筑结梅塞 中钢筋的分类、识别和自动计算进行了试验。文献陋3 l 介绍了计算机辅助钢筋量 数系统v h s t a f i o n 的设计思想幂实现方法，以预算工程师黪专业知识为基础，采 用圈形理解、人工智能等技术，自动提取建筑结构胬中的钢筋线、椽注文字、尺 寸线以及平颇布局僚息，通过基于建筑语义的分析理解，进行自动计算、综食检 查，最终得到正确静锈麓鬟统计鬻聚。文簸【5 键奔绍了一个建立于鞠形理解莲穑 上的钢筋自动统计系统c s c ，该系统充分刹用图形识别技术与人工智能方法， 分掰个阶段来实瑗：1 ) 利用图形识剐技寒与菲精确推理等方法，实现建筑祷号夔 自动识别。2 ) 采用基于动态数据库的知识表示与推理方法，结合建筑领域的专业 知识实现钢簸眉量的自动统诗。 现在建筑设计单位采用的建筑c a d 软件多种多样，各种c a d 的数据兼容 性不强，上述方法豹佐点就是建筑豳纸设计平台的无关性，阑为识射对象是纸质 蓝胬。但是要进行精确前图像识射有很大静难度，建筑图纸一般都眈较复杂，因 此识剐的效率也不高，重要的一点怒它没有充分利用c a d 软件设计得到的电子 国缎中所包会静凡褥及工稳语义信感。 中国建筑科学研究院的研究是在该院开发的建筑辅助设计软件：p k p m 系列 及a b d 系列较俘蒸穑上迸行的，毙孀p k p m 及a b d 软辞设诗建筑图纸，然后 利用建筑工程概预算软件s t a t 读取图纸文件，自动进行工程量统计计算。文献 d 3 i u a 1 3 5 l 描述了建筑辘嬖莰计软件p k p m 、a b d 以及s t a t 麴各自功能组成，骧 及它们之问集成的接口，p k p m 系列软件是具有自主版权的湖形平台和专业应用 较傍，对霪澎蛇几德移j 足蜒信息怒以数据文传来攮述的，器专业软释闻的接日 和转换也都是以数据文件交换为主线迸行工作，a b d 系列软件是饕于国酥流行 的图形平台a u t o c a d 上开发，其豳形的几何信息是以图形文件存放，而图形的 非几何信息是以数撵痒和数据文体存放，簧专业软l 牛闻的数据交换是以圈形文 件、数据库和数据文件三种形式并存。p k p m 和a b d 之间及其各专业软件与工 程辍预算软耱s t a t 之麓遴过核心数据交换文臀进撂数据交换器建递，努辫l 。2 所示。 第一章绪论浙筑大学硕士学位论文 图1 2 基于数据交换文件的工程量计葬方法 文献 4 9 壤；出一耱基予撬工强熬建筑c a d 与预算编铡集残方法，逶过对薤工 图逻辑结构和反映工程量的各类图形信息特点进行分析提出了工程特 芷类信息 静概念，采用模扳和模式识别技术实现了多层构遗类预算工程量的自动提取和定 额自动套敬，并在基于逶精设计平台酶穰预算一俸佬系统中得到液霜。 北京广联达慧中软佟技术有限公司开发了图形自动计算工程嫩软件 g l c l 9 9 ，该系统凫用g c l 9 9 较讳输入工程设计黼纸信惠，糠雨计算出工程量， 辫将工程餐数据输入g b g 9 9 软件进行调价、取赞、汇总计算工怍，最终输出预 算攘表。这种方法先要将甏纸重掰辍天一遥，霹予琵较复杂豹工稷麓王鼙纸，输 入图纸的工作量比较大。 当蓠，国内蜜酝瘟麓豹工程鼗算编潮较箨其骞筏表魏魏寿l 硐；营褒鹱律骞 黻公司开发的鲁班系列冀基软件、上海神机电脑软件公司汗发的神机妙算系列预 篑骏锌，i 家广联达慧中款终技零有浆公司秀发瓣工程预葵软髂g b g 9 9 等等， 这类软件只解决了预算过程中的工程预算编制问趱，工程攫的计算要靠手工计算 或通过其她软传进行计算。 文献( 5 5 1 分析了建筑工程概预算计算机辅助系统的设计方法及模型，阐述了 蓉统的数据结构和功能结掏，以及系统的工作流程图。 文献1 7 田分析了建筑圈纸中钢筋的标渡特征及寄生特征，根据钢筋特征，识 别出钢筋线，通过知识关联的方法得到钢筋的长度计算公式，从而计算出钢筋量。 在上述的工程预算研究成果j f 日实际使用的软件系统中工程预算中的工程量 计算和工程预算编制两大闯题分别得到了一定程度的解决，但是落们之间的集成 述是一个有待迸步研究的谋疆。 薹3 ，2 图形识羽技术在工程预算中的应用 图形识别技术是一个范围很广的研究领域，广义上来说，图形识别就是通过 谈澍著瑗解工程设计瑟纸上蠹誊氕褥和菲凡餐信憨，瑷及这些信慧之闻静逻辑关 第一蕈绪论浙江大学硬士学位论文 系，霜予特定豹爨求，寥l 如提取王疆錾羝中兹尺寸信患、浚裂蚕羝上的足籍形状、 以及利用图形识剐及理解技术进行三维黧建等。豳形识别从识别的数据源来分有 巍类：一类是从纸质图纸出发的耀形识别，一般鬃经过圈纸扫描、预处璎、矢量 化、后处理等几个步骤。这类图形识副娜i c 4 5 1 主簧功能愚矢量纯，即将圈纸由点 阵格式转换为c a d 矢量数据格式。另一类图形识别是从c a d 软件的设计结果 鬣纸文件出发，稠用图纸文件静数据结稔直接识别并瑾解器纸中的各种倍患，提 取出所要求的数据，这类图形识别目前燕要是针对d w g 和d x f 格式的图纸文 转述褥谖瘸。 在图形识别领域中，国内外大量专家学者进行了大蹩的研列】【2 】1 3 i n 6 】 1 7 1 1 4 2 提出了如自 囊囱上法、自顶向下法、模型孳i 导法和基予王程语义的图形谈潮霸三 维重建方法。这些图形识别方法归纳起来可以分为如下几种：1 ) 从二维点出发， 嬲二维点得墅l 三缨点，由三维点褥至l 三缎边，由三缝边得到三缎西，再由三维面 得到三维体。2 ) 从二维点和线出发，由二维点、线直接褥到三维的点、线、面， 再由三维两得到三维体。3 ) 从二缆尺寸桥注出发，借助标注语义在三视图中指引 子体识鬟，逶过子俸颈算得到三维俸。 文献 7 1 1 7 - 7 - 1 提蹬了一种通过语法分析和几何分析进行尺寸标注识别的方法，并 瓢理论上作了眈较完整的阐述。文献嘲戳箭头匹配为基磁，通过构造尺寸标注静 网状文法实现尺寸标注的自动识别。 文簸湖获王狴窿静二重特瞧密发，分析了入耱谖圈静方法移特点，提出了 熬于知识的工程图智能识别的分层理解模型，并分析了其总体结构、控制机制及 浚胬知识鳇零l 嗣。 文献【4 3 】详细地阐述了工程图解释技术在工程实际中的作用、技术现状和发 矮方向，并挺鎏了工程图解器按零熬层次、工程鬻识裂_ i 霪程孛葶点懿定义方法， 以及节点定义在工程图识别过程中的意义和作用。 文献转冀在努爨了王程图足寸拣洼特杰豹基圣i l 上提出了一秘篓子耩淫字簿理 解的尺寸标注识别方法，通过对标注字符的理解和图形结构的分析，可以在矢量 纯的机辘图纸中识剽出尺寸标注。 文献【6 1 1 介绍了一个工程图文本信息自动建库系统的设计与实现，系统可自 貔提取a u t o c a d 绘铡的王程图巾戆文字信息，实现自动建痒和燕询。 工稷预算系统中要蜜现工程邀的自动计算，酋先要进行工稷图纸的识别，从 巾识别出建筑钧孵各秘功能部件舞获取葵体积、面积、长度和数量等信息，从面 实现预算工程量的自动计算。 1 3 3 数据瘴技术在工程黧算中静应薅 数攒库技术是数据管理的最新技术，具有强犬豹数据储存、处理和管理能力， 并且可以动态遗进行数据处理和输入输国。数据库已飙第一代丽状、层次数据瘁 第一章堵论 浙江大学硕士学位论文 系统发展到第二代关系数据库系统和第三代以面向对象为主要特征的数据库系 统，数据库技术与网络通信技术、面向对象技术、并行计算技术、多媒体技术、 人工智能技术等相互渗透，相互结合，成为当前数据库技术发展的主要特征。与 传统的数据库相比，当今数据库的整体概念、技术内容、应用领域，甚至某些原 理多有了重大的发展和变化。现代数据库中，以关系数据库发展最为成熟，而且 应用也最为广泛。关系数据库既有功能简单的单机处理数据库系统，也有功能强 大的网络数据库系统，能满足不同实际问题的特定需求。 传统的集中式数据库将数据存储于单个计算机上，而分布式数据库则是数据 库技术与计算机网络技术相结合的产物，它是将数据分布于一个计算机网络的各 个计算机内，网络的每个节点具有独立的处理能力，并且具有执行局部应用的能 力。它具有以下特点：既能对数据进行全局管理，又能使各节点自主管理本节点 数据：数据具有独立性且分布透明；增大了数据的容量；提高了数据的可靠性与 可用度；改善了系统的性能和并行处理能力。d b 2 、o r a c l e 、s q ls e r v e r 以及s y b a s e 数据库是当前应用最广泛的分布式数据库系统。 关系数据库管理系统具有坚实的理论基础，可满足许多应用。由于c a d 、 c a m 、c a p p 、c i m s 等领域存在复杂对象的定义，新的数据类型的定义和处理， 系统模式的定义和修改，对大型对象的存储和操作，定义新的存储方法等诸多问 题。这些并不是依靠传统数据库技术所能解决的，因而人们将面向对象的方法引 入数据库领域而形成了面向对象数据库管理系统( o o d b m s ) 。它的总目标是把 数据库技术和面向对象技术集成在同一个系统中，使o o d b m s 首先是一个数据 库系统，即系统具备数据库系统的处理能力，其次又是一个面向对象的系统即 包含对象的概念、方法和技术。与传统的数据库相比，o o d b m s 在复杂系统的 模拟、表达和处理能力等方面具有优势，不足之处是理论技术还相当不成熟、不 够完善。但随着数据库技术和面向对象技术的不断发展和完善，o o d b m s 必将 得到广泛应用。 文献嘲论述了数据库技术在c a d 设计系统开发中的应用并针对a u t o c a d 系统，对c a d 二次开发过程中不同数据库的实现作了进一步叙述。 文献嘲系统地论述了数据库系统中的数据模型理论，包括了关系数据模型、 模糊数据模型、时态数据模型、概率数据模型以及多媒体和信息检索模型等。其 中模糊数据模型中e - r 的模型是在数据库建模中应用最广泛的数据模型之一。 文献 5 5 1 分析了建筑工程概预算系统的数据结构，并应用关系数据库技术管 理概预算系统中的各类数据。 工程预算系统中的数据具有数据量大、数据类型多以及数据计算复杂等特 点，为了得到正确的预算结果，预算数据的合理及高效管理就十分重要。数据库 技术与网络技术、多媒体技术等的相互渗透与融合，为数据库解决各类型的应用 提供了基础，各种数据库体系结构、访问技术层出不穷，为工程预算系统数据的 存储、管理和访问提供了高效的解决方法。 第一章绪论浙江犬学硕士学位论文 1 4 工程预算系统分析 随着工程预算计算机他的不断菠展和墩用研究的不断深入，以及计算枫信息 技术的快速发展，报动了工程预算系统向通用化、橱能化、集成化的方向发展。 嚣蓊蓬内外科研单使对工翟预算避符了系统速研究，并取褥了一些成果，一些实 用的工程预算系统在建筑预算单位得到了应用，使得工程预算的编制工作逐步摆 脱了落后臼勺传统方式，提高了工程预算豹效率。但由于工程臻算涉及的闻甄较多， 预算数据量太，既商复杂的工程量计算问蹶，还有数据繁杂的预算编制问题。已 有蛇工程预算系统矮不能完全满足实际的工程预算要求，还存在诸多有特邀一步 研究和解决的问题。 1 4 1 工程预粪的数据描述问题 工程预算系统中涉及到大量的静态、动态数据、中间计冀数据和最终计算结 果数据。预算系统首先取稽榴关韵胡始数攒，按照预算规鳓避行诗蒜褥戮串润数 据，然后进行汇总得到预算结果数据。工程预算数据不仅包含的信息量大，有建 筑z 程属性信怠、j 鬟冀工程量数蕹臻惫、备建建筑定额数蘩信塞、工料瓿徐辂信 息，以及预算结果信息等等，而且要进行各种耗时的数据处理，有工程量的提取、 吝葶争数据的添力b 德l 狳，骖改搡作、珏爱鑫秘数据的快速查询、预算数据的礁礁嚣 算和汇总等等。 嚣| l 逝，工程预舅系统设诗蕊一个关键阉颞是对瑷筹系统豹数据滋程有效黥组 织、存储和管理，建立一个能可靠描述工程预算的数据模型。一个设计良好的工 程预冀数据模型能豢效地提高整个预募的效率，减少数据的多余处理以及多余数 据静产生，提高最终计算结果豹准磷栏。稼夏，一个不残熟舶预算数据模型不莰 会增加数据的处理时间，而且还含产生大量的无用数据，计算结果也不准确。 随着关系数据艨理论研究韵深入，关系数据瘴技术已经十分成熟，运麓关系 数搬库技术可以大大提高大基数据处理问题的效率，而运用获系数据库技术的关 键憝数据库关系静 烫计瑟数据的建貘。工覆预算系统迄涉及戮了大璧数据豹薤囊 问题，因此可以利用成熟的关系数据库技术对预算数据进彳亍建模，设计出台理的 羲舞数据模型，鞋掇毫工程预算的效率。 1 4 2 建筑工程量计算问题 现在的建筑施一图纸设计已经太量使用了计算机辅助设计( c a d ) 技术，设计 墅纸以电子图纸方残存储在计算机审，但是在现有的工程预算软俘系统中还霭造 价师读取纸质图纸来迸行工程量计算，然螽输入计算机中，没有充分莉餍建筑 c a d 电子图纸所彀含的丰富的数搬信息。因此提高建筑工程量计算的自动化程 度魄是工程预算豹一个关键问题。鞴前，在翻内建筑设诗镁域，使糯摄为广泛静 计算机辅助设计系统是a u t o d e s k 公司的a u t o c a d 通用绘图软件- 为了满足用 第一章绪论 浙i 王大学硕士学位论文 声弱特殊要求，a u t o d e s k 公司提袋了在a u t o c a d 系绞中进暂二次开发鳇较转包 工具o b j e c t a r x 。利用o b j e c t a r x 可以开发出基于a u t o c a d 平台的应用程序， 穰序可以共享a u t o c a d 熬数据穗息，对工程图纸进行各母争处理，包括工程图纸 俗息数据的提取以及图纸数据信息的更改。因此可以在a m o c a d 平台上利用图 形识别技术和o b j e c t a r x 工具包开发出自动提取建筑工程施工图纸中的相关信 惑，然爱檄据预冀螽篓l 计算盘建筑工程蘩。 在建筑工程擞计算中，由于施工图中钢筋种类的多样化以及钢筋形状的复杂 瞧，捷得籀筋工程藿静诗舞在整个建羲工程量诗舞中占了大部分豹工俸_ 豢，霞夔 提高工程量特别是钢筋工程量的提取自动化程度烃提高工程量提取效率的关键。 遴过分橱建筑工纛藏工黧纸孛镄簸豹移类疆及形状，可以发臻大帮分钢簸是掌震 的典型钢筋形式，对于特定的建筑工程只有很小一部分钢筋是以前没有出现过 的，因此甜以针对钢筋的形状，建立钢筋长度计算公式瘴。剥用建立的钢筋库通 过计算得到钢筋工程量从而鸯西快钢筋工獠量的提取效率，而且对于库中没有的钢 筋形状可以不断补充进钢筋库中。 1 4 3 工程预算编制中的数据管理问题 工程颓算的编制是建筑工程预算系羧的勇一个主要任务，包耩了工程项匿静 管理、建筑定额的管理、工料机价格的管理、工程量套取及调整定额、寇额直接 赘静诗冀、工程逡份静诗簿骧及王翟繇萎l 工瓣爨瓣汇总等等功能游求。获上蚕羲 预算编制所要求的功能可以看出j = 壤算编制是一个繁杂的过程，因而制定一个合理 黪颈霎编潮漉程可班提甏鞭冀缡铡豹效率。 现在各地的建筑预算定额编制逐渐向国际靠拢，抛弃原有的定额“量”、“价” 会一暴刘。采瑶速筑定颧子基熬“量”、“馀”分凑原璺 ，潮在建筑定额中只授定 人工、材料、机械的用量，而它们的价格则采用市场价格。“量”、“价”分离原 则避免了预算时调整价熬的步骤，使建筑预算更台理，预算结果媳更准确，目前 大部分的建筑预黧软件鏊本上还避采甭舔有的“璧”、“价”合一暇耍f j 。爵于各缝 颁布的建筑定额备不相同，而且定额中所用的工料机市场价格千变万化，因此现 释懿工稔预算簌件在逮嚣豹遥焉魏葙霹阔逶用镶方霞逐存在畜褥逶一多豹磅究 和解决的问题。 工程预算编涮中要楚理静数撵分三类：1 ) 系统簧导入豹鼗蕹，骞工程豢数据、 工料机倍息价数搬及工稷取费的调整数据。2 ) 系统要使用的数据荫定额席，及与 怒颧痒鞠荚豹数撰。3 ) 系绫魏输滋数据裁是预冀数据结暴形残的镑魏擐袭，包括 工料机汇总表、赞用汇总袭、经济指标等。这三类数据的获取方式各不相同，它 嬲之闯存在一定驹联系，要提高工程预算编制豹效率，就要处理好工程预算编制 中数据的关联和转换问题。 第一章绪论 浙江大学硕士学位论文 1 4 4 工程预算流程的制定 工程预算是在施工图设计完成后，根据拖工图纸、预算定额以及各项应取费 用标准等资料计算工程的造价，以及统计出工程所用工料机的用量最后输出规 定格式的预算报表。工程预算的编制应在设计交底和图纸会审基础上，按以下程 序和方法进行1 7 7 】【7 8 1 7 9 ：1 1 收集编制预算的编制依据，清点、整理施工图，准备 有关的通用标准图；2 ) 熟悉施工图；3 ) 熟悉施工组织设计或施工方案：4 ) 熟悉 现行定额；5 ) 严格按照图纸尺寸和现行定额规定的计算规则，逐项计算分项子 目的工程量；6 ) 套用定额，计算工程的直接费用；7 ) 根据相应的取费标准计算 工程的间接费用，计划利润和税金；8 ) 按照规定格式给出工程的预算报表。 其中，编制预算的主要依据包括：1 ) 设计图及有关标准图；2 1 所在地区的 定额标准和地区单位估价表：3 ) 地区取费标准或间接费定额和有关动态调价文 件；4 ) 施工组织设计或施工方案；5 ) i 程的承包合同或协议书或招标文件；6 ) 市 场材料的最新市场价格。 工程预算要解决工程量计算和预算编制两大问题，它们分别又要经过一定的 步骤才能得到最终的结果。为了提高整个工程预算的效率，需要制定一个合理的 工程预算流程。 1 5 本文研究内容及总体框架 1 5 1 本文的主要研究内容 本文针对工程预算工作的预算编肯4 和信息管理需求，在a u t o c a d 平台上对 工程预算系统的关键技术进行了研究。主要研究内容包括： l - 工程预算的数据和功能模型 对预算系统数据的有效组织、储存、处理和管理是建立工程预算系统的基础。 通过对工程预算系统数据的分析，归纳出预算系统中数据的类型，对每种数据类 型分别进行了分析，利用关系数据库技术对预算系统数据进行了描述，提出了预 算系统的数据模型，并用关系数据库进行实现。 工程预算系统的需求繁杂，因此要实现的功能比较多，即包括了数据的取得、 数据的管理、数据的处理，以及结果数据的获得等。因此有必要对整个工程预算 的功能进行分析，并建立整个系统的功能模型。 2 基于特征语义的钢筋识别和工程量计算 从上面的分析可知，建筑工程量的计算是整个工程预算的关键，工程量计算 是工程预算系统的数据来源。其中钢筋工程量是建筑工程量提取的难点，针对施 工图中钢筋的特点，归纳出旌工图纸中钢筋的特征语义，利用图形识别技术识别 出工程施工图纸中的钢筋线、尺寸标注和混凝土构件标注信息。 第一章绪论 浙江大学硕士学位论文 根据工程施工图纸中常见的钢筋形式，建立钢筋库，对于识别出的钢筋数据 信息利用钢筋库来计算工程量。钢筋工程量计算的基本过程是：首先通过图形识 别的方式获取钢筋的特征参数，然后从钢筋库中获取钢筋的长度计算公式，最后 计算出钢筋工程量并保存到工程量数据库中。 钢筋工程量计算后，还需根据钢筋等级和直径对整个工程的钢筋工程量进行 统计，然后根据要求输出钢筋报表。 3 工程预算数据的关联与转换 工程预算系统具有数据量大，数据类型多，计算规则复杂的特点，因此合理 的数据管理对提高预算效率是十分重要的。工程预算过程中数据处理比较复杂的 几个部分有定额库管理、工程量管理、工料机信息价管理和预算数据关联换算等。 为了提高工程预算的效率和准确性，需要对这些数据处理过程分别进行详细的分 析，并给出相应的实现方法。 工程预算中定额库数据、工程量数据、工料机价格数据以及各种预算结果数 据的获取方式各不相同，而且它们之间相互关联，为了能正确进行工料机汇总、 工程各项费用计算，工程预算数据的关联和换算是关键。 4 工程预算系统的集成与实现 工程预算是一个复杂的过程，包括了工程量的计算和工程预算的编制。因此 对工程预算流程进行归纳，并进行合理规划是高效实现系统的基础。需要分别分 析工程预算各阶段的操作流程，包括了工程管理流程、工程量提取流程、工程造 价计算流程。在综合分析了工程预算流程的基础上，提出工程预算系统的工作流 程模型，用以指导系统的总体设计，最后根据前面的分析给出了工程预算系统组 成的总体结构。 根据对整个工程预算系统的分析和建模，分析本文所研究的钢筋工程量提取 子系统和预算编制子系统的功能模块组成，最后在a u t o c a d 平台上运用 o b j c c t a r x 二次开发工具包和数据库开发工具p o w e r b u i l d e r 分别实现了钢筋工 程量的提取子系统和工程预算编制子系统。 5 工程预算系统的应用实例 对上述实现的两个子系统，给出了一个实际建筑工程的钢筋工程量提取实例 和工程预算编制实例。钢筋工程量经过钢筋识别、工程量计算、根据钢筋等级和 直径统计，最后得到钢筋工程量报表。工程预算编制首先导入计算出的工程量数 据，套取相应的建筑定额，进行定额调整，然后计算出每个定额的直接费和间接 费并统计出定额所用的工料机用量，最后对整个工程所用定额进行汇总，得到工 程的直接费和间接费以及工程造价，整个工程的工料机用量、主材用量，工程经 济指标等工程预算结果。 第一章绪论 浙江大学硕士学位论文 1 5 2 本文的总体框架 随着计算机辅助设计( c a d ) 技术的普及应用与提高利用c a d 设计结果的 工程图纸来实现建筑工程量信息自动提取以及工程预算编制的智能化是计算机 辅助工程预算发展的一个趋势。 本文从工程预算的两个关键问题即工程量计算和工程预算编制出发，首先分 析了工程预算的数据和功能模型；然后分析了建筑工程图的几何和工程语义，在 此基础上重点论述了钢筋工程量的提取方法，并针对工程预算编制中的数据管理 问题进行了预算数据关联和转换研究；最后，基于上面的研究工作集成并实现了 工程预算中的两个子系统，给出了应用实例。论文的总体框架如图1 3 所示。 图1 3 本文的组织结构 1 6 本章小结 工程预算包括了工程量计算和工程预算编制两个主要问题，它们的计算都是 一个繁杂的过程，为了提高工程预算的效率，就必须提高工程量计算的自动化程 度和工程预算编制的智能化程度。本章首先回顾了工程预算的相关研究工作，在 此基础上论述了计算机辅助预算的意义和内容，并介绍了本文的总体框架。 第二章工程预算的数据和功能模型浙江大学硕士学位论文 第二章工程预算的数据和功能模型 【本章摘要l 本章首先分析了工程预算系统的数据类型及各自特点，利 用e r 数据建模方法建立了工程预算系统的数据模型，以便数据库的设计。 然后分析了工程预算的功能需求，建立了系统的总体功能模型。工程预算系 统的数据和功能模型的建立，为系统的设计与实现奠定了基础。 2 1 引言 工程预算系统是一个包括数据获取、数据管理、数据计算的数据处理系统， 数据是整个系统的核心，因此如何表达预算系统的数据是整个系统的关键问题。 工程预算系统数据信息有如下特点： 1 数据类型多，有a u t o c a d 图纸数据、数据库表数据、其他格式如e x c e l 电子表格数据等等。 2 预算数据量大，包括了工程量数据、定额数据、工料机信息价数据、以 及计算中间数据等等。 3 数据计算规则复杂，包括了工程量计算规则，定额换算规则等等。建筑 工程中不同分部的