集合體元模型在水電工程中的應(yīng)用

【摘要】：目前在工程地質(zhì)各專業(yè)已經(jīng)流行使用方便的三維建模工具,主要使用的系統(tǒng)有,Autodesk公司的CIVIL3D、INVENTOR、REVIT等三個旗艦產(chǎn)品,在工程地質(zhì)多個專業(yè)中已應(yīng)用較為普遍;Bentley公司的以Microstation為主的三維建模工具;法國達(dá)索公司的Catia三維工具,其特點(diǎn)是采用放樣技術(shù)進(jìn)行飛機(jī)制造等精密形狀的建模。這些建模方式多數(shù)是先建結(jié)構(gòu)面,采用封閉的網(wǎng)格面來表達(dá)三維體,或進(jìn)一步進(jìn)行剖分轉(zhuǎn)成更小的實(shí)體。以圖1所示說明,體V1在地質(zhì)上由面A、D、K構(gòu)成,將它們合并成為一個面(俗你圍合面)來表達(dá)該地質(zhì)體,在描述其下面的另一地質(zhì)體V3時,還需要用到其與V1的公共分界面D的坐標(biāo),即體V3=D+B+E+G+F+H+L+O,將它們合并形成一個封閉的面,則是他們所要表達(dá)的體單元,其中V3也用到了公共分界面D,這種思路在表達(dá)地表建筑時存在很大優(yōu)勢,體相互獨(dú)立,方便做布爾運(yùn)算,但在表達(dá)地下地質(zhì)模型時,則存在一些問題:1)存在數(shù)據(jù)冗余,所有內(nèi)部地質(zhì)界面均要被它所引用的體引用兩遍,在數(shù)據(jù)上得復(fù)制2份;2)相鄰的體若經(jīng)過了不同的處理,如有理化,可能會造成公共面不一致,易出現(xiàn)空隙或交叉;3)部分建模系統(tǒng),需要將表達(dá)體的封閉面進(jìn)行有理化,變成nurbs曲面才能進(jìn)行布爾運(yùn)算,很顯然,這種圍合面很難做到在邊界、接觸邊界上連續(xù),如V1=A+D+K中,各界面相交處形成尖滅,不連續(xù),無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的有理化擬合,即使實(shí)現(xiàn)了,也會存在表達(dá)的誤差;4)多數(shù)來自于工業(yè)設(shè)計(jì),較為精密,內(nèi)定多個固定的形狀,且無法使用一定容差,即體之間做開挖時,即布爾運(yùn)算時,在一些情況下無法實(shí)現(xiàn);5)占用較大內(nèi)存,部分軟件系統(tǒng)是表達(dá)地表上面的規(guī)則形體,可以通過少數(shù)幾個控制點(diǎn),再采用各種樣條曲面擬合,可以進(jìn)行形狀控制,但實(shí)際地質(zhì)模型數(shù)據(jù)量是海量的,特別是地形數(shù)據(jù),根據(jù)其內(nèi)核仍采用這種控制點(diǎn)的模式,加載面積稍大些的實(shí)際地質(zhì)模型會死機(jī),即使是100*100個結(jié)點(diǎn)的普通面。 【作者單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)
【基金】：十一五國家重大專項(xiàng)支持項(xiàng)目成果
【分類號】：TV221.2;TP391.72
【正文快照】： 本文使用不規(guī)則集合表達(dá)的三維模型,采用面的集合運(yùn)算,來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)面的定義,解決或部分解決了上述問題,在建模初期可以比較靈活地表達(dá)三維模型,并已在水電地質(zhì)及鐵道工程地質(zhì)三維建模中應(yīng)用、實(shí)用化,形成一個地下土木地質(zhì)系統(tǒng)QuantyView。如圖1所示,為本文的思路,采用點(diǎn)表-面表

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