[發(fā)明專利]基于二維虛擬斷面的三維大壩壩體結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110088891.0
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112749438B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫黎明;魏迎奇;蔡紅;嚴(yán)俊;吳帥峰;肖建章;謝定松;宋建正;李維朝;魏然;杜臣昌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06T17/00;G06T17/05
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發(fā)明公開了一種基于二維虛擬斷面的三維大壩壩體結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法，利用已有二維設(shè)計(jì)的壩體最大橫縱斷面、設(shè)計(jì)斷面結(jié)合虛擬斷面的方式快速構(gòu)建精細(xì)化壩體結(jié)構(gòu)三維模型的一種新方法，通過利用現(xiàn)有工程測量、規(guī)劃設(shè)計(jì)和斷面資料構(gòu)建新的虛擬斷面，結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)計(jì)的壩體最大橫縱斷面，精細(xì)化拉伸連接形成三維模型，可以實(shí)現(xiàn)壩體模型快速構(gòu)建和更新，完成矢量化三維壩體結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，更能滿足現(xiàn)有BIM等水利工程三維模型構(gòu)建的需求，通過二維斷面構(gòu)建的三維壩體模型，可以快速為水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)和模擬計(jì)算提供重要技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壩體結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建領(lǐng)域，具體涉及一種基于二維虛擬斷面的三維大壩壩體結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

在水利工程的三維虛擬可視化建模和BIM工程應(yīng)用中，壩體結(jié)構(gòu)的建模是最關(guān)鍵的且是最復(fù)雜的，因?yàn)閴误w結(jié)構(gòu)本身是異形的，非常見的規(guī)則幾何體的布爾運(yùn)算可以完成的，而且復(fù)用度低，而且壩體模型通常還包括內(nèi)部構(gòu)造，不同于常見的表面模型，因而需要提出新的方法進(jìn)行快速建模。傳統(tǒng)上的主要方法有兩種，一種是利用3D建模軟件進(jìn)行手動(dòng)建模，利用壩體的設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行手動(dòng)建模，這種方式，建模時(shí)間長，且動(dòng)態(tài)更新困難，對于想模擬壩體筑造過程來說，是無法滿足需求的。另外一種方式是利用已經(jīng)建成的壩體，采用激光掃描、傾斜攝影等方式進(jìn)行快速建模，存在的問題是精確度差，內(nèi)部結(jié)構(gòu)建模困難，復(fù)雜結(jié)構(gòu)需要單獨(dú)建模的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種基于二維虛擬斷面的三維大壩壩體結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法解決了現(xiàn)有對壩體結(jié)構(gòu)的建模方法存在建模時(shí)間長、動(dòng)態(tài)更新困難、精確度差和復(fù)雜結(jié)構(gòu)需要單獨(dú)建模的問題。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于二維虛擬斷面的三維大壩壩體結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法，包括以下步驟：

S1、以壩軸線為參考，根據(jù)壩體所有實(shí)際斷面的位置和坐標(biāo)，確定壩體單一實(shí)際斷面內(nèi)部和相鄰單一實(shí)際斷面間的空間拓?fù)潢P(guān)系；

S2、對所有實(shí)際斷面，遍歷迭代每個(gè)單一實(shí)際斷面上的材料分區(qū)，構(gòu)建壩體所有實(shí)際斷面內(nèi)的材料分區(qū)拓?fù)洌玫矫總€(gè)單一實(shí)際斷面上的所有斷面分區(qū)；

S3、根據(jù)壩體單一實(shí)際斷面的所有斷面分區(qū)，以及壩體單一實(shí)際斷面內(nèi)部和相鄰單一實(shí)際斷面間的空間拓?fù)潢P(guān)系，計(jì)算待構(gòu)建虛擬斷面的個(gè)數(shù)和位置，沿壩軸線，在每個(gè)虛擬斷面上構(gòu)建多個(gè)虛擬分區(qū)；

S4、根據(jù)實(shí)際斷面和創(chuàng)建的虛擬斷面，組成斷面集合，根據(jù)斷面集合中所有斷面的斷面分區(qū)，構(gòu)建斷面之間的曲面；

S5、根據(jù)斷面之間的曲面，對壩體模型進(jìn)行紋理映射和材料屬性關(guān)聯(lián)，得到構(gòu)建完成的三維壩體模型。

進(jìn)一步地，所述實(shí)際斷面包括：壩體橫斷面和壩體縱斷面。

進(jìn)一步地，所述步驟S1包括以下分步驟：

S11、以壩軸線為參考，根據(jù)實(shí)際斷面的位置和坐標(biāo)，確定相鄰的單一實(shí)際斷面之間的位置關(guān)系；

S12、根據(jù)每一個(gè)實(shí)際斷面的材料分區(qū)，得到每個(gè)單一實(shí)際斷面內(nèi)部的材料分區(qū)之間的位置關(guān)系；

S13、根據(jù)相鄰的單一實(shí)際斷面之間的位置關(guān)系和每個(gè)單一實(shí)際斷面內(nèi)部的材料分區(qū)之間的位置關(guān)系，建立壩體單一實(shí)際斷面內(nèi)部和相鄰單一實(shí)際斷面間的空間拓?fù)潢P(guān)系。

進(jìn)一步地，所述步驟S2中斷面分區(qū)包括：斷面的位置關(guān)系、斷面的邊界、分區(qū)的邊界、分區(qū)的材質(zhì)和分區(qū)的相鄰分區(qū)。

進(jìn)一步地，所述步驟S3包括以下分步驟：

S31、判斷壩軸線上每段線的相鄰兩線段點(diǎn)的角度變化β是否大于預(yù)先設(shè)置的最低閾值α，若是，則在兩線段點(diǎn)間待均勻構(gòu)建β/α+1個(gè)虛擬斷面，并跳轉(zhuǎn)至步驟S33，若否，則跳轉(zhuǎn)至步驟S32；