[发明专利]基于二维虚拟断面的三维大坝坝体结构模型构建方法

权利要求书

1.一种基于二维虚拟断面的三维大坝坝体结构模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以坝轴线为参考，根据坝体所有实际断面的位置和坐标，确定坝体单一实际断面内部和相邻单一实际断面间的空间拓扑关系；

S2、对所有实际断面，遍历迭代每个单一实际断面上的材料分区，构建坝体所有实际断面内的材料分区拓扑，得到每个单一实际断面上的所有断面分区；

S3、根据坝体单一实际断面的所有断面分区，以及坝体单一实际断面内部和相邻单一实际断面间的空间拓扑关系，计算待构建虚拟断面的个数和位置，沿坝轴线，在每个虚拟断面上构建多个虚拟分区；

S4、根据实际断面和创建的虚拟断面，组成断面集合，根据断面集合中所有断面的断面分区，构建断面之间的曲面，形成三维坝体模型；

S5、根据断面之间的曲面，对坝体模型进行纹理映射和材料属性关联，得到构建完成的三维坝体模型；

所述步骤S3包括以下分步骤：

S31、判断坝轴线上每段线的相邻两线段点的角度变化β是否大于预先设置的最低阈值α，若是，则在两线段点间待均匀构建β/α+1个虚拟断面，并跳转至步骤S33，若否，则跳转至步骤S32；

S32、判断坝轴线上每段线的相邻两线段点的角度变化β是否大于最低阈值α，若是，则两线段点间待构建一个虚拟断面，并跳转至步骤S33，若否，则无需增加虚拟断面，并跳转至步骤S34；

S33、判断相邻的单一实际断面间的断面分区和几何对应关系是否相同，若是，则根据待构建的虚拟断面与坝轴线相交的距离和角度，基于三维空间的平移和旋转方法，构建虚拟断面，若否，则以坝轴线距离为权重值，采用三维空间点的平移方法，构建虚拟断面；

S34、沿坝轴线，将所有的横纵断面和虚拟断面进行从左至右的排序编号，并进行存储；

S35、沿坝轴线，将对从左至右排序存储的虚拟断面与两侧山体DEM地形模型进行逐步叠加求交，得到多个交点；

S36、记录每个虚拟断面与山体DEM的多个交点，得到虚拟断面的最大外边界；

S37、根据两个相邻虚拟断面，对从左至右的虚拟断面中每个虚拟断面分区的边界采用样条函数插值法进行重构，得到多个虚拟分区；

所述步骤S4包括以下分步骤：

S41、根据断面集合中两个相邻断面上的多个断面分区的最大外边界多边形的顶点坐标点，提取并存储该顶点坐标点作为坝体关键控制点；

S42、对于有弧度弯曲坝体的部分曲面采用样条曲面函数插值法，并将坝体关键控制点作为样条曲面函数插值法的控制点，得到虚拟分区边界和内部任意位置边界上的所有点；

S43、根据Delaunay三角形法则，连接相邻虚拟分区上边界和内部任意位置边界上的所有点，构成原始三角形，直至原始三角形满足三角形内角和的差值的和最小为止，得到近似等边三角形；

S44、根据近似等边三角形，构建断面集合中所有断面之间的曲面；

所述步骤S5包括以下分步骤：

S51、以断面分区为对象，迭代连接封闭两个虚拟断面、相邻虚拟断面之间的曲面和虚拟断面内部分区的三角形，构建为独立的封闭实体三维模型，并重构封闭实体间的拓扑结构；

S52、根据封闭实体的材料属性和封闭实体间的拓扑结构，按照三角形为单位逐一对坝体模型进行纹理映射；

S53、将进行纹理映射后的坝体模型关联分区的材料属性，得到构建完成的三维坝体模型。

2.根据权利要求1所述的基于二维虚拟断面的三维大坝坝体结构模型构建方法，其特征在于，所述实际断面包括：坝体横断面和坝体纵断面。

3.根据权利要求1所述的基于二维虚拟断面的三维大坝坝体结构模型构建方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤：

S11、以坝轴线为参考，根据实际断面的位置和坐标，确定相邻的单一实际断面之间的位置关系；

S12、根据每一个实际断面的材料分区，得到每个单一实际断面内部的材料分区之间的位置关系；

S13、根据相邻的单一实际断面之间的位置关系和每个单一实际断面内部的材料分区之间的位置关系，建立坝体单一实际断面内部和相邻单一实际断面间的空间拓扑关系。