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軟件應用評職論文范文簡述三維自動建模在軌道交通工程中的應用

時間:2014年01月25日 分類:推薦論文 次數:

摘要:本文針對軌道交通工程結構、設備、病害等對象的特點,論述了三維自動建模在軌道交通工程三維模型生成方面的重要性,研究分析了相關建模信息,提出了三維自動化建模的流程及方法。

  摘要:本文針對軌道交通工程結構、設備、病害等對象的特點,論述了三維自動建模在軌道交通工程三維模型生成方面的重要性,研究分析了相關建模信息,提出了三維自動化建模的流程及方法。根據上海軌道交通13號線設計和施工階段的實際情況,生成了軌道交通13號線結構工程一期工程的隧道結構。目前,該三維自動建模功能已試用于上海地鐵13號線,取得了較好的效果。

  關鍵詞:軟件應用評職論文范文,期刊雜志發表,軌道交通,三維模型,自動建模

  1. 引言

  三維模型經常用三維建模工具這種專門的軟件生成,但是也可以用其它方法生成。作為點和其它信息集合的數據,三維模型可以手工生成,也可以按照一定的算法生成。

  軌道交通工程中,結構、設備、病害等模型雖然無異于普通三維模型的建立,但軌道交通工程模型信息量大,每個模型構件都需要精確定位,一般手工生成模型的方式工作量巨大,且很難滿足這種要求模型精度要求。因此提取并利用軌道交通工程中的相關數據,進行模型的程序自動化建模是十分必要的。

  2. 建模軟件介紹

  Multigen Creator是一個高度專業化的工具,幫助建模者創建高效的三維模型和地形用于交互式實時應用。交互式應用據其性質有多種,范圍從用于軍事的個人飛行和駕駛訓練模擬到建筑項目的視景演示,其模型格式OpenFlight可直接用于三維引擎VegaPrime的瀏覽和使用。

  OpenFlightAPI是一個包含頭文件和鏈接庫的C語言庫,它提分了訪問OpenFlight數據庫和Creator模型系統的接口方法。通過其API可以進行OpenFlight模型的轉換、實時的模擬仿真、自動建模以及通過插件的形式對Creator進行功能擴展。

  3. 建模原理

  基于OpenFlightAPI的軌道交通模型程序自動化建模,是指軌道交通工程中結構構件、病害信息等實體對象,已具有零件模型或斷面模型的部分,根據數據庫內的定位信息,利用OpenFlightAPI按照一定的組織關系進行拼裝,生成符合三維平臺要求的Flt格式模型文件。基本流程如下圖:

  根據實際的軌道交通工程實例對象的總結,管片、病害等大部分模型可先按照設計施工信息,在隧道斷面上的定位,再依靠標識ID、線路信息、里程信息、自轉信息這4個主要信息來進行斷面的定位,對一些特殊的模型對象,則補充相應的信息也可以滿足一定的組織關系,以實現相應的功能,如時間信息和類型信息。因此,可將大部分模型作為同一類型處理,通過配置文件的組織,來讀取數據庫中的主要信息和補充信息。

  從建模方式上,模型建模又可分為零件拼裝和斷面拉伸兩種方式,如預制管片的建模為零件拼裝方式,而牛腿等同步施工構件則是通過斷面拉伸來實現。

  從組織關系上,建模又可分為時間組織關系和無時間組織關系,如管片的設計模型和施工模型,按時間組織關系的模型可時間施工進度回放等功能。

  而對一類模型中,可根據一定的規則,區分其內部的分類,如病害信息中滲漏水,可以根據面積、長度、寬度等信息制定一定的規則,調用不同大小的零件模型,從而表現出其類型的區別。

  綜上所述,可通過一個配置文件,對一類模型,包含ID、線路信息、里程信息、自轉信息、建模方式、時間信息以及類型規則,就可以概括大部分的模型內容。其中,ID、線路信息、里程信息、自轉信息和建模方式為必須信息,時間信息和類型規則為補充信息,如留空,則按默認規則處理建模。

  4. 建模流程

  1. 讀取配置文件:每一類需要建模的對象建模時,所需要的建模信息在數據庫中對應的字段名,都被記錄在配置文件中,自動建模程序會根據配置文件中的內容,讀取相應的數據。配置文件內還記錄零件類型判斷信息,用于建模時判斷需要調用哪一零件模型;

  2. 讀取線路數據:讀取數據庫中的“線路設計表”、“平面軸線表”和“縱面軸線表”,獲取線路數據,以提供給軸線算法使用,同時讀取軸線信息,用于組織模型分段、分類使用;

  3. 讀取更新數據:讀取數據庫內的“數據更新表”,取出數據并清空該次讀取的數據記錄

  4. 對取出的數據先根據配置文件內模型對應數據表名分類,再對每一類模型的數據,按照更新類型和線路分類;

  5. 對每一類模型將更新數據按照更新類型和線路分類后,按照里程和分段長度判斷需要修改哪段flt模型文件,對該段模型進行相應的操作,如是需要添加模型,則根據配置文件內的判斷規則,調用相應的零件模型,添加定位到模型文件中。如果該類模型包含時間信息,則按時間關系組織模型文件,并記錄該段模型的起始時間信息到相應的xml文件中;

  6. 根據更新數據涉及的模型,對每一類模型重復第5步操作,并記錄所有修改了的模型文件的文件名;

  7. 根據第6步操作中記錄的文件名,遍歷模型文件,記錄模型的尺寸信息,以供VP程序大地形管理用。

  5. 三維自動建模在上海軌道交通13號線中的應用

  上海軌道交通13號線一期工程為縱貫中心城區“西北——東南”軸向的重要主干線,線路全長約為16.5公里,線路途經上海市嘉定、普陀、閘北、靜安4個行政管轄區。其中,一期西段共設8座車站,全部為地下站,區間隧道施工采用盾構法,盾構直徑6.34m。

  利用13號線一期工程的工程數據,通過自動建模程序,建立了隧道區間模型,其效果如下:

  6. 結論

  通過對軌道交通13號線一期工程設計施工數據的分析研究,提取出結構、病害等各類信息的單體及定位信息,對齊進行分類歸納,利用OpenFlightAPI進行三維模型的程序話自動建模,生成了高精確的軌道交通結構模型,準確的表現了隧道設計施工參數,同時對每個結構單體模型標記了ID,為后續工程信息掛接、數據表現分析、場景管理等功能預留了接口,為后續三維平臺的功能開發提供了基礎。

  參考文獻:

  【1】張茂軍. 虛擬現實系統. 北京:科學出版社,2001

  【2】孟魯閩、項琳. 虛擬現實系統中復雜模型的一種實現方法. 西安科技學院 學報,2002.6

  【3】朱合華、吳江斌. 管線三維可視化建模. 地下空間與工程學報,2005,1(1):30-33