[发明专利]一种基于BIM的隧道超前地质预报三维建模方法及系统

说明书

本公开提供了基于BIM的隧道超前地质预报三维建模方法及系统。该方法包括构建超前地质预报数据关系库，超前地质预报数据关系库以测点ID为主键关联第一数据存储表和第二数据存储表；第一数据存储表中存储有测点ID、测点起始位置空间坐标及测点所属项目名称；第二数据存储表存储有测点ID、测点空间坐标和测点反射系数；访问超前地质预报数据关系库，读取指定项目名称中指定测点ID相关联的测点起始位置空间坐标、测点空间坐标和测点反射系数作为建模原始数据；利用BIM软件调取建模原始数据，根据设定栅格密度值及反射系数等值进行插值拟合等势面，根据预设反射系数基准值作为地质预报临界值，确定出地质预报临界面，进而构建出超前地质预报体三维模型。

技术领域

本公开属于地质预报三维建模领域，尤其涉及一种基于BIM的隧道超前地质预报三维建模方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

现在市场公认的主流BIM通用图形软件为Autodesk公司的Revit，Bentley公司的Microstation，Dassault公司的Catia等，其软件集成或者扩展了一系列的适用于结构、建筑、道路、铁路、轨道交通、勘察等专业的建模工具，但是，发明人发现，超前地质预报基于BIM技术进行建模需要依托的算法专业性强，计算难度大，插值拟合算法封闭性高，实现难度大，目前尚无利用BIM通用图形平台软件进行隧道超前地质预报的方法和功能实现。

诸如GOCAD属于专业地质建模软件，通用性和适用性存在着以下问题：

①BIM技术的一大特色就是专业协同，GOCAD无法与通用BIM软件平台进行整合应用，格式转换支持差，不能实现模型几何信息和属性信息的无损传递，是由于其建模内核采用的是Grid方格网建模，与BIM技术通用的Mesh三角网建模(IFC数据标准)有着较大的图形内核差异，格式转换存在先天缺陷，数据交互性差，同时其图形生成采用的离散平滑内插方法(DSI)内核，插值拟合偏差较大，适用于宏观构造三维地质建模，对于精细探查超前地质预报体建模应用效果差；

②目前没有针对超前地质预报的专业数据库，数据交互性差，BIM技术的另一大特色就是数据交互和动态管理。通过超前地质预报数据的数据库存储，实现数据的动态管理，对于数据变更和修改能进行交互；由于超前地质预报结果属于一种多解性的预测结果，往往数据需要进行修正和调整，需要对结果数据进行动态管理，同样在模型中需要进行数据的交互实现。

③超前地质预报建模过程需要调用插值拟合计算所需的矩阵线性运算库，GOCAD不具备可移植性，无法在一个平台下实现与其他专业的数据建模支撑，以保证运算的效率和用户响应。

超前地质预报结果的BIM技术实现主要技术条件：

1)超前地质预报建模涉及NURBS结构，TIN和BREP结构几种混合数据结构，在BIM技术通用软件中，实现插值拟合的需要的基础数学运算库，实现矩阵线性运算和基于通用BIM图形拓扑结构的插值拟合算法，能进行标准的基于通用三角网的通用IFC(IndustryFoundation Class)格式转换标准。

2)BIM软件的通用性需要满足主流格式的要求，格式转换或与其他BIM软件能保持几何信息和属性信息的无损传递和结合，能实现隧道设计、勘察、地质多源异构数据的同一个平台的交互和使用；

3)超前地质预报插值拟合的三维图形拓扑结构建立需要基础的图形引擎支撑，能实现可交互性，而不是建模后不再进行修正和修改。BIM技术基于专业协同和数据动态管理能实现数据的交互和专业间的动态传递，需要对数据的动态及可交互性是即时响应的。