一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法技术

本发明专利技术提供一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，涉及隧道与地下洞室工程技术领域，能够解决本发明专利技术解决了传统超欠挖工程量分析方法中，依靠AutoCAD软件进行人工分析，且过程繁琐、耗时、无法保证分析结果精确度，基于C/S架构的软件在PC电脑中，无法根据任意断面设计线与开挖线自动进行分析计算和显示的问题，本发明专利技术基于WebGL、计算机图形学技术，实现对地下开挖工程的超欠挖区域、超欠挖面积等工程量快速准确分析、结果多样化呈现等目的。提高超欠挖工程量分析工作的效率和质量。同时，本发明专利技术可实现跨平台的超欠挖分析，可在电脑端、移动端设备中开展显示，可更加方便快捷地帮助现场施工人员做出及时准确的判断。本发明专利技术用于隧道与地下洞室工程中。明用于隧道与地下洞室工程中。明用于隧道与地下洞室工程中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法


[0001]本专利技术涉及隧道与地下洞室工程
，尤其涉及一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法。

技术介绍

[0002]WebGL(全写Web Graphics Library)是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGLES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL提供硬件3D加速渲染从而可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型，还能创建复杂的导航和数据视觉化，采用WebGL可在所有流行操作系统上使用。
[0003]现有超欠挖的分析与显示是基于C/S架构的软件在PC电脑中使用的，需要在CAD软件中进行操作分析，且过程繁琐、耗时。在基于浏览器的B/S工程管理平台以及其他施工运维类平台中使用超欠挖分析则需要对CAD文件进行读取出图后在平台中加载使用，该方法自动化程度不高，也无法根据任意断面设计线与开挖线自动进行分析计算和显示。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，能够解决在超欠挖的分析与显示是基于C/S架构的软件在PC电脑中，无法根据任意断面设计线与开挖线自动进行分析计算和显示的问题。
[0005]根据本专利技术提供一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，该方法包括：
[0006]S1：确定WebGL使用坐标系，确认WebGL渲染基于标准笛卡尔三维右手坐标系；
[0007]S2：基于WebGL坐标系读取CAD洞室断面设计线数据，洞室断面设计线数据为第一json数组,对第一json数组进行处理，获取洞室断面设计线线段数组DesignLines；
[0008]S3:基于WebGL坐标系传入得到的开挖扫描点数据为第二组json数组，第二json数组由n个单个开挖扫描点组成,根据第二json数组获得开挖线线段数组MiningLines；
[0009]S4:根据洞室断面设计线线段数组DesignLines与所述开挖线线段数组MiningLines进行线段相交计算和超欠挖区域面积计算；
[0010]S5:基于WebGL坐标系根据线段数组得到超欠挖线条可视化网格对象，根据超欠挖区域面积值得到超欠挖区域面积文本对象，根据线条可视化网格对象和面积文本对象进行渲染可视化。
[0011]步骤S2：还包括如下步骤：
[0012]S201读取服务器中解析好的CAD洞室断面设计线数据，所述洞室断面设计线数据为第一json数组；
[0013]S202：遍历所述第一json数组的CAD洞室断面设计线数据顶点数组DesignPoints；步骤S201所述完成洞室断面设计线数据的输入，根据所述WebGL坐标系定义设计线管理模块中表示所有洞室断面设计线顶点数组DesignPoints，遍历步骤S201所述第一json数组；
[0014]S203：根据步骤202所述设计线顶点数组DesignPoints，遍历设计线顶点数组
DesignPoints，遍历目标元素顶点对象与下一个元素顶点对象构造WebGL中表示线段类型对象并存入洞室断面设计线线段数组DesignLines。
[0015]步骤S3:还包括如下步骤：
[0016]S301：传入通过断面扫描仪设备扫描得到的开挖扫描点数据，所述数据为第二json数组，由n个单个开挖扫描点组成，其中，n大于等于1；遍历所述开挖线数据json数组中的每个开挖点根据步骤S101所述WebGL渲染坐标系构造WebGL中表示顶点的矢量类型对象并存入开挖线顶点数组MiningPoints；
[0017]S302：根据步骤S301所述的开挖线顶点数组MiningPoints，遍历所述设计线顶点数组MiningPoints，遍历目标元素顶点对象与下一个元素顶点(Vect or类型)对象构造WebGL中表示线段类型对象并存入开挖线线段数组Mining Lines。
[0018]步骤S4还包括如下步骤；
[0019]S401：根据步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines与步骤S302所述开挖线线段数组MiningLines进行线段相交计算，遍历步骤S302所述开挖线线段数组MiningLines，使用遍历所得单个开挖线线段与步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines的所有设计线线段进行线段求交计算；
[0020]优选地，计算方法如下：
[0021]在数学定义中直线的方程参数形式为
[0022][0023]其中，P为直线上的一点，表示直线上不相同的两坐标点相减形成的二维向量，是一个非零向量，t∈R，R为实数集集合；
[0024]可以推导出
[0025]同理推导出
[0026]其中，P0是假设开挖线线段的两端点用P0(x0,y0)，P2(x2,y2)其中的一个端点，
[0027]P1是假设计线线段的两端点用P1(x1,y1)，P3(x3,y3)其中的一个端点，
[0028]是端点P0(x0,y0)到端点P2(x2,y2)的向量，
[0029]是端点P1(x1,y1)到端点P3(x3,y3)的向量，
[0030]t0是指的系数，t1是参数的系数。
[0031]当求出的t0满足0≤t0≤1与t1满足0≤t1≤1时，则有遍历的单个开挖线段与遍历的单个设计线段相交L；将t0、P0、带入(1)式或将t1、P1、代入(1)式求出交点坐标；
[0032]优选地，将计算的交点X轴分量值和Y轴分量值，求出的常量值C，所述交点所在的单个开挖线段在步骤S302所述开挖线线段数组MiningLines中的索引与单个设计线线段在步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines中的索引存入单个交点对象Intersection，并将交点对象Intersection存入交点数组Intersections。
[0033]步骤S402：当交点数组Intersections数组长度≥2时，遍历目标元素交点对象与
下一个元素交点对象构造单个区域Region对象；当所述区域Region对象第一个交点对象Intersection的常量值C值>0，则所述区域Region为超挖部分，常量值常量值C值<0，则所述区域Region为欠挖部分；
[0034]在步骤S301所述开挖线顶点数组MiningPoints和步骤S202所述洞室断面设计线顶点数组DesignPoints中查找所述区域Region里第一个交点对象Intersection与第二个交点对象Intersection的开挖线段与设计线线段之间的所有开挖顶点和设计线顶点，结合两个交点对象Intersection里的交点X轴分量值和Y轴分量值一起逆时针方向依次存入区域顶点数组RegionPoints；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，其特征在于，所述方法包括：S1：确定WebGL使用坐标系，确认WebGL渲染基于标准笛卡尔三维右手坐标系；S2：基于WebGL坐标系读取CAD洞室断面设计线数据，所述洞室断面设计线数据为第一json数组,对所述第一json数组进行处理，获取洞室断面设计线线段数组DesignLines；S3:基于WebGL坐标系传入得到的开挖扫描点数据为第二组json数组，所述第二json数组由n个单个开挖扫描点组成,根据所述第二json数组获得开挖线线段数组MiningLines；S4:根据所述洞室断面设计线线段数组DesignLines与所述开挖线线段数组MiningLines进行线段相交计算和超欠挖区域面积计算；S5:基于WebGL坐标系根据所述线段数组得到超欠挖线条可视化网格对象，根据所述超欠挖区域面积值得到超欠挖区域面积文本对象，根据所述线条可视化网格对象和所述面积文本对象进行渲染可视化。2.根据权利要求1所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，其特征在于，所述S2：基于WebGL坐标系读取CAD洞室断面设计线数据，洞室断面设计线数据为第一json数组,对第一json数组进行处理，获取洞室断面设计线线段数组DesignLines；还包括如下步骤：S201读取服务器中解析好的CAD洞室断面设计线数据，所述洞室断面设计线数据为第一json数组；S202：遍历所述第一json数组的CAD洞室断面设计线数据顶点数组DesignPoints；步骤S201所述完成洞室断面设计线数据的输入，根据所述WebGL坐标系定义设计线管理模块中表示所有洞室断面设计线顶点数组DesignPoints，遍历步骤S201所述第一json数组；S203：根据步骤202所述设计线顶点数组DesignPoints，遍历设计线顶点数组DesignPoints，遍历目标元素顶点对象与下一个元素顶点对象构造WebGL中表示线段类型对象并存入洞室断面设计线线段数组DesignLines。3.根据权利要求1所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，其特征在于，所述S3:基于WebGL坐标系传入得到的开挖扫描点数据为第二组json数组，第二json数组由n个单个开挖扫描点组成,根据第二json数组获得开挖线线段数组MiningLines；还包括如下步骤：S301：传入通过断面扫描仪设备扫描得到的开挖扫描点数据，所述数据为第二json数组，由n个单个开挖扫描点组成，其中，n大于等于1；遍历所述开挖线数据json数组中的每个开挖点根据步骤S101所述WebGL渲染坐标系构造WebGL中表示顶点的矢量类型对象并存入开挖线顶点数组MiningPoints；S302：根据步骤S301所述的开挖线顶点数组MiningPoints，遍历所述设计线顶点数组MiningPoints，遍历目标元素顶点对象与下一个元素顶点对象构造WebGL中表示线段类型对象并存入开挖线线段数组MiningLines。4.根据权利要求1所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，其特征在于，所述S4:根据洞室断面设计线线段数组DesignLines与所述开挖线线段数组MiningLines进行线段相交计算和超欠挖区域面积计算；还包括如下步骤；S401：根据步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines与步骤S302所述开挖线线段数组MiningLines进行线段相交计算，遍历步骤S302所述开挖线线段数组
MiningLines，使用遍历所得单个开挖线线段与步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines的所有设计线线段进行线段求交计算；计算方法如下：(1)在数学定义中直线的方程参数形式为其中，P为直线上的一点，表示直线上不相同的两坐标点相减形成的二维向量，是一个非零向量，t∈R，R为实数集集合；可以推导出同理推导出其中，P0是假设开挖线线段的两端点用P0(x0,y0)，P2(x2,y2)其中的一个端点，P1是假设计线线段的两端点用P1(x1,y1)，P3(x3,y3)其中的一个端点，是端点P0(x0,y0)到端点P2(x2,y2)的向量，是端点P1(x1,y1)到端点P3(x3,y3)的向量，t0是指的系数，t1是参数的系数；当求出的t0满足0≤t0≤1与t1满足0≤t1≤1时，则有遍历的单个开挖线段与遍历的单个设计线段相交L；将t0、P0、带入(1)式或将t1、P1、代入(1)式求出交点坐标；(2)将计算的交点X轴分量值和Y轴分量值，求出的常量值C，所述交点所在的单个开挖线段在步骤S302所述开挖线线段数组MiningLines中的索引与单个设计线线段在步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines中的索引存入单个交点对象Intersection，并将交点对象Intersection对象存入交点数组Intersections。5.根据权利要求4所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法，其特征在于，根据步骤S401所述将交点对象Intersection对象存入交点数组Intersections，进行超欠挖区域面积计算，所述超欠挖区域面积计算还包括以下步骤:步骤S402：当交点数组Intersections数组长度≥2时，遍历目标元素交点对象与下一个元素交点对象构造单个区域Region对象；当所述区域Region对象第一个交点对象Intersection的常量值C值&gt;0，则所述区域Region为超挖部分，常量值C值&...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振生，刘源，李海兵，蒲晏，黄平，李尔康，王泽林，郑云阳，栗煜，邢洁鋆，韩江涛，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：