一种地下洞室三维建模方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及地下洞室建模领域，公开了一种地下洞室三维建模方法和装置，通过设计洞室轴线，并获取洞室轴线特征数据，设定洞室断面配置特征参数，利用所述洞室轴线特征数据和所述洞室断面配置特征参数，动态构建包含有所述洞室轴线特征数据的洞室断面扩展配置参数，根据所述扩展配置参数，生成地下洞室三维模型。本发明专利技术将洞室结构抽象为洞室轴线和洞室断面配置两个参数，减小了存储数据量和运算量，可以根据用户输入的数据动态生成洞室结构的三维图形数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下洞室建模领域，尤其涉及一种地下洞室三维建模方法和装置。
技术介绍
在地下能源储库和水电工程建设中，地下密集洞室群被广泛采用。大型地下密集 洞室群的兴建，必然会遇到复杂的地质条件和大量的地质问题，给地下洞室的设计和方案 优选带来了较大的困难。传统的工程地质资料分析和解释以及地下洞室设计方法常采用二 维的表达方式，难以直接、完整、准确地理解地质构造，难以满足直观、快速、交互设计的需 求。为了弥补二维表达方式的诸多不足，现有技术中提出了三维建模方法，而在设计地下密 集洞室群时，复杂的空间布置，再加之上洞室相交，使得运算工作量巨大，同时海量的三维 图形数据也给存储与管理带来巨大的压力，难以实现基于互联网的设计平台开发。
技术实现思路
本专利技术提供一种地下洞室三维建模方法和装置，解决现有技术中地下洞室三维建 模方法的运算工作量巨大，数据存储与管理压力大的技术问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：-种地下洞室三维建模方法，其特征在于，包括：设计洞室轴线，并获取洞室轴线特征数据，其中，所述洞室轴线用于描述洞室的空 间走向，所述洞室轴线设有多个拐点，所述洞室轴线特征数据包括所述拐点在项目区的空 间坐标系的坐标以及所述拐点所在线段的线段属性；设定洞室断面配置特征参数，所述洞室断面配置特征参数包括粧号、断面标识码 以及断面属性，所述断面标识码用于查询组成断面的节点坐标，所述断面属性用于标识断 面为前一洞段的延续或下一洞段的起点；利用所述洞室轴线特征数据和所述洞室断面配置特征参数，动态构建包含有所述 洞室轴线特征数据的洞室断面扩展配置参数；根据所述扩展配置参数，生成地下洞室三维模型。 一种地下洞室三维建模装置，包括： 第一获取模块，用于获取洞室轴线特征数据，其中，所述洞室轴线用于描述洞室的 空间走向，所述洞室轴线设有多个拐点，所述洞室轴线特征数据包括所述拐点在项目区的 空间坐标系的坐标以及所述拐点所在线段的线段属性； 第二获取模块，用于获取洞室断面配置特征参数，所述洞室断面配置特征参数包 括粧号、断面标识码以及断面属性，所述断面标识码用于查询组成断面的节点坐标，所述断 面属性用于标识断面为前一洞段的延续或下一洞段的起点；数据处理模块，用于利用所述洞室轴线特征数据和所述洞室断面配置特征参数， 动态构建包含有所述洞室轴线特征数据的洞室断面扩展配置参数；图形生成模块，用于根据所述扩展配置参数，生成地下洞室三维模型。 本专利技术提供一种地下洞室三维建模方法和装置，通过设计洞室轴线，并获取洞室 轴线特征数据，设定洞室断面配置特征参数，利用所述洞室轴线特征数据和所述洞室断面 配置特征参数，动态构建包含有所述洞室轴线特征数据的洞室断面扩展配置参数，根据所 述扩展配置参数，生成地下洞室三维模型。本专利技术将洞室结构抽象为洞室轴线和洞室断面 配置两个参数，减小了存储数据量和运算量，可以根据用户输入的数据动态生成洞室结构 的三维图形数据。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获 得其他的附图。 图1为本专利技术实施例地下洞室的平面布置示意图； 图2为本专利技术实施例提供的一种地下洞室三维建模方法的流程图； 图3为本专利技术实施例提供的一种洞室断面的结构示意图； 图4为按照本专利技术实施例提供的一种地下洞室三维建模方法生成的地下洞室的 三维建模示意图； 图5为本专利技术实施例提供的某地下储库的三维建模示意图； 图6为本专利技术实施例提供的一种地下洞室三维建模装置的结构示意图。【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。 如图1为本专利技术实施例的地下洞室的平面布置示意图，该地下洞室包括停车区和 与其他洞室相交部分，洞室轴线110如虚线所示，洞室断面120和洞室断面130为两个不 同位置的断面，地下洞室存在多种类似，需要根据实际的地质测量情况来设定，复杂的地下 洞室群有不同功能的洞室（施工洞、水幕洞、联系洞、储库洞、导流洞、引水洞、地下厂房、主 变洞、尾水洞等）组成，一个洞室则由若干个洞段构成，如导流洞，就是由入口洞段、导流洞 段、弧形洞段和尾水洞段组成，每个洞段的洞室截面的形状、大小等各不相同。常见的洞室 截面形状主要有矩形、圆形及复杂形。下面以如何生成如图1所示地下洞室的三维模型，介 绍一种地下洞室三维建模方法，包括： 步骤201、设计洞室轴线，并获取洞室轴线特征数据； 其中，所述洞室轴线用于描述洞室的空间走向，所述洞室轴线设有多个拐点（如 图1中"X"标记所示），所述洞室轴线特征数据包括所述拐点在项目区的空间坐标系（大地 直角坐标系或区域直角坐标系）的坐标以及所述拐点所在线段的线段属性，线段属性包括 线段的起点、位于直线段还是位于由多个拐点组成的曲线段上； 洞室轴线特征数据是一组有序点的空间坐标和线段属性，如表1所示。沿洞室轴 线分段依据线段类型计算出相邻拐点之间的线段长度，并随轴线向前延伸依次累加出各拐 点处累积长度，即洞室的里程粧号（简称粧号），作为该洞室的局部坐标系。洞室局部坐标 系为一维坐标系，轴线的起点通常为0粧号，也可以是用户指定的任意粧号。表1 步骤202、设定洞室断面配置特征参数； 所述洞室断面配置特征参数采用洞室局部坐标系，仅在断面改变处（包括洞室两 端点）配置断面识别码和断面属性，如图1中垂直于洞轴线的横线（洞室断面120和洞室 断面130)所示。例如：某洞段从A断面逐步过渡到B断面，仅配置A和B断面，或者如果洞 室在某粧号与另一洞室相交且交叉处断面发生了变化，也要配置相应的断面。洞室断面配 置特征参数是一组有序点的粧号和断面识别码以及断面属性，如表2为图1所示交通洞的9 个断面配置特征参数。所述断面标识码用于查询组成断面的节点坐标，所述断面属性用于 标识断面为前一洞段的延续或下一洞段的起点。表 2 所述断面节点坐标是沿洞室断面边界上的系列节点的局部坐标。节点仅布置在 组成断面的线段的拐点，对于圆弧线段应布置适当的节点，以便使用直线段逼近曲线，如图 3所示为一种洞室断面的结构示意图，其中黑色点为节点，图中洞室断面的节点坐标可以表 达为H= ; S= ;V= 。 对于两洞室的交叉断面，其外法线方向的坐标不再为零，如果断面标识码带有反 向标识，将各节点的外法线坐标值分别乘以-1。 步骤203、利用所述洞室轴线特征数据和所述洞室断面配置特征参数，动态构建包 含有所述洞室轴线特征数据的洞室断面扩展配置参数； 其中，步骤203具体可以采用两种方式，如下： (1)以粧号为坐标系，将所述洞室轴线特征数据插入到所述洞室断面配置特征参 数之中，以构建包含有所述洞室轴线特征数据的洞室断面扩展配置参数，其中，拐点处的断 面由相邻断面确定； (2)将所述洞室轴线特征数据和所述洞室断面配置特征参数继承，直接映射到公 共表中，从所述公共表中按粧号顺序，以构建包含有所述洞室轴线特征数据的洞室断面扩 展配置参数。 步骤204、根据所述扩展配置参数，生成地下洞室三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下洞室三维建模方法，其特征在于，包括：设计洞室轴线，并获取洞室轴线特征数据，其中，所述洞室轴线用于描述洞室的空间走向，所述洞室轴线设有多个拐点，所述洞室轴线特征数据包括所述拐点在项目区的空间坐标系的坐标以及所述拐点所在线段的线段属性；设定洞室断面配置特征参数，所述洞室断面配置特征参数包括桩号、断面标识码以及断面属性，所述断面标识码用于查询组成断面的节点坐标，所述断面属性用于标识断面为前一洞段的延续或下一洞段的起点；利用所述洞室轴线特征数据和所述洞室断面配置特征参数，动态构建包含有所述洞室轴线特征数据的洞室断面扩展配置参数；根据所述扩展配置参数，生成地下洞室三维模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段云岭，冯金铭，刘天云，赵雪峰，魏雪斐，吕小宁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11