[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

说明书

本发明公开了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，利用已有二维设计的坝体最大横纵断面、设计断面结合虚拟断面的方式快速构建精细化坝体结构三维模型的一种新方法，通过利用现有工程测量、规划设计和断面资料构建新的虚拟断面，结合现有的设计的坝体最大横纵断面，精细化拉伸连接形成三维模型，可以实现坝体模型快速构建和更新，完成矢量化三维坝体结构模型的构建，更能满足现有BIM等水利工程三维模型构建的需求，通过二维断面构建的三维坝体模型，可以快速为水利工程的规划设计和模拟计算提供重要技术支撑。

技术领域

本发明涉及坝体结构模型构建领域，具体涉及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。

背景技术

在水利工程的三维虚拟可视化建模和BIM工程应用中，坝体结构的建模是最关键的且是最复杂的，因为坝体结构本身是异形的，非常见的规则几何体的布尔运算可以完成的，而且复用度低，而且坝体模型通常还包括内部构造，不同于常见的表面模型，因而需要提出新的方法进行快速建模。传统上的主要方法有两种，一种是利用3D建模软件进行手动建模，利用坝体的设计资料，进行手动建模，这种方式，建模时间长，且动态更新困难，对于想模拟坝体筑造过程来说，是无法满足需求的。另外一种方式是利用已经建成的坝体，采用激光扫描、倾斜摄影等方式进行快速建模，存在的问题是精确度差，内部结构建模困难，复杂结构需要单独建模的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的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解决了现有对坝体结构的建模方法存在建模时间长、动态更新困难、精确度差和复杂结构需要单独建模的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：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，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；

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。

进一步地，所述实际断面包括：坝体横断面和坝体纵断面。

进一步地，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。

进一步地，所述步骤S2中断面分区包括：断面的位置关系、断面的边界、分区的边界、分区的材质和分区的相邻分区。

进一步地，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；