三维GIS中的参数化建模方法-论文

1、第3 9卷第9期2 0 1 4年9月武汉高等院校新闻信息科学版geomaticsandiformationscienceofwuhanuniversityvo 139 no9sept2o 14 doi:1013203 jw hug is 203027文章编号： l67-860 (2014 ) 吴强1武汉高等院校映射遥感信息工程国家重点实验室、湖北武汉、430792西南交通大学地球科学与环境工学院、四川成都、610313铁元素第四调查设订院集团有限公司、湖北武汉4300644武汉金构想科技发展有限公司、湖北武汉、 4 3 0 0 5 2简介：提出了一种实现大规模地形景观和精密工程设施模型在三次元

2、G1 S中的无缝集成管理，为通讯端口工程设施整个生命周期的共享应用，基于修设残奥表自动建构复杂设施的三次元模型，并交替编辑修改的方法， 扩展了三次元GI S数据模型，实现了三次元几何模型及其残奥仪表信息的有机集成和同步更新，以桥梁模型建构为例验证了该方法的可行性和有效性. 关牛鼻子词：三维GI S； 参数化建模工程设施桥梁中图法分类号： P 2 0 8文献标识牌查询密码： a目前三次元虚拟地理环境再建构的主要方法是将三次元C A D设置修订成果作为虚拟模型库引入三次元GI S系统，无缝集成三维模型和地形。 该方式能够真实地表现几何物体的精密结构和材质特征，但这种模型建构耗时、费力、效率低、缺乏

3、灵活性和复用性，并且只能表现模型的几何特性，难以实现模型的动态更新和语言强化_ 2。 在工程项目工程建设的施工管理阶段和项目工程完成后的养护维修过程中，各设施的结构可能随着项目工程的发展而变化，三次元模式需要易修订的“灵活性”， 与此相对应，三维G I S数据库必须具有同步动态更新等能力，但由于该能力在复杂的工程设施互连设定纠正过程中特别重要，因此传统的C AD模型难以满足需要动态更新和广泛共享的j 三维GI S可无缝集成工程设施模型、地形和外观，提供共享环境，并通讯端口多专业的联合修订。 全方位施工管理和多阶段运行安全保护，已成为大规模工程设施修订和管理信息化和智能化的基本需求j。 本文提出

4、了一种复杂工程设施的三维参数化建模方法，通过语义建模实现了工程设施修改信息在修改信息模型中的表达、存储、修改和应用，扩展了三维GI S数据模型，将工程设施三维几何模型及相应的残奥表记录到云同步上，协同更新，实现模型优化。 13参数化建模的概念内包参数化建模，通过合理地提取3 d模型中的不同的几何特征，将其映射到可变量化残奥仪表7，控制各残奥仪表的值，实现模型大小、形状的变更。 为了实现三维模型的参数化建模，必须确定模型的拓扑分析关系并提取每个组件之间的特征残奥参数。 13维模型的拓扑分析关系复杂的工程设施的3维模型可以分解为符合逻辑构造的组件，组件继续分解为子模型，循环到子模型不能继续解为止。

5、由此，模型生成日历表呈现树结构，树叶表示基本子模型，树枝节点表示通过运算生成的中间子模型，树根表示模型本身。 根据地上下、室外室内建筑物的残奥仪表特征和构件模型方法，可归纳出扫描体叶模型的两种树叶模型。 沿纵向拉伸路径(称为截面放样)拉伸截面、曲面、本体等，使其成为桥梁桥体、隧道孔体、胶囊体等三维本体。 元素叶模型。 即，形状固定且可再利用的构造物分为规则要素和不规则要素，构件模型比较简单，例如池、电收集日： 2o1-041项目源：国家自然科学基金资助项目(417131 )。 第一作者：汤圣君，硕士学生，研究方向为三次元GI S数据模型。 通讯作者：张叶廷，副教授。 email :张提廷net

6、第3卷第9期汤圣君等人：三次元G I S的参数化建模方法生产线杆等。 通讯端口1 2残奥元圈套表现的三次元G I S数据模型传统的三次元G I S几何数据模型一侧比实体几何表现重，标准的残奥元圈套模型也变换成几何补片表现，模型的残奥仪表信息间接地以属性形式记录，难以实现三维几何模型和参数信息的联动更新。 因此，本文基于传统的三次元GI S几何数据模型，扩展了面向语义级简单和复杂地物的三次元残奥参数化表达，并通讯端口了三次元几何模型与残奥参数化信息的同步存储与更新，参数包括基本参数和组合参数(参见图1 )。 图1的三次元G I S数据模型的残奥元圈套扩展fig1parameterizedexte

7、nsiof3dgisdatamodel 1三次元模型的残奥元圈套设置修正三次元模型残奥表用于定义模型的各种几何特性，并按照一定公式和数学规律将它们彼此关联起来。 根据模型的生成日历表将复杂模型模型化为三维残奥圈套时为l 4，设定、修正的残奥仪表包括与基本残奥仪表组合的残奥仪表。 1 )基本残奥仪表。 包括模型的位置残奥仪表、方向残奥仪表和肌理构成残奥仪表。 肌理构成残奥仪表可以使用位置残奥仪表和方向残奥仪表确定模型在场景中的位置，从而为模型的每个组件提供相应的材质贴图。 2 )组合残奥仪表。 包括特征操作残奥仪表和模型特征残奥仪表。 特征操作残奥仪表可分为特征操作类型和特征操作约束。 特征操作

8、的类型决定了当前模型所需的操作，如布尔运算、规则分布、图元结构和扫描主体。 在布尔运算中，可以相交运算的规则分布包括点的组合、线的插入和面的插入。图元的建构包括规则图元和不规则图元。扫描主体包括截面放置、主体放置、曲面放置和扭转放置操作。 可以使用特征操作约束来约束不同的特征操作类型。 模型特征残奥仪表可分为特征几何、特征比例和特征向量两大类。 特征几何可以是通讯端口所有特征操作(如闭环和桥)的非同类几何模型，如闭合环和桥。 特征标记和特征标记用于单个图元的建构操作。 二维残奥圈套模型与三维几何模型的有机集成是三维残奥备忘录圈套模型中，简单的地物只需对单一模型按照算法进行要素建构，不涉及复杂特

9、征操作的复杂土地属于装配模型，这种模型参数众多，为了实现模型的构建因此，以桥梁为例，修订了实现三维残奥圈套模型和三维几何模型之间有机集成的方法。2 1桥梁拓扑分析结构和残奥仪表设置修订2 1桥梁模型拓扑分析结构桥梁模型是复杂的模型，采用模块设置修订，由桥体模型、护栏子模型和桥墩子模型组成. 桥梁模型的组织架构如图2所示。 桥身子型属于扫描体中的断面放样型，武汉高等院校新闻信息科学版晚型梅勃| f挡板外套膜是摩托车帽南朝梁脚体图2桥梁型组织架构Fi g 2 St r u c t ur e o f Br i dge Mode l型建构需要一定的样品断面残奥和中心线。 保护子模型由隔音板、横棒和纵棒

10、构成，隔音板和横棒由截面放样构成，纵柱是要素叶模型桥墩子模型由桥墩基础、桥墩土卫五诺尔和桥墩帽南朝梁构成，其中基础和帽南朝梁为要素叶模型，所述土卫五诺尔属于扫描体2 1 2桥梁模型残奥仪表设置修订是根据桥梁模型组件的组成情况进行残奥仪表设置，包括基本残奥仪表设置和桥梁组件残奥仪表设置。 基本残奥仪表包括桥接南朝梁的位置坐标和方向矩阵以及每个组件的肌理构成残奥仪表。 部件残奥仪表包括桥梁的每个子模型、子模型的建构以及每个模型之间的史迪奇。 首先，桥梁组件的桥身、桥墩和护栏之间的连接是点的组合，以中心点和朝向进行定位。 接着，针对各个部件分别设定特征残奥仪表和特征操作。 桥的特征操作用作截面样本，

11、其特征操作约束包括截面是否闭合以及圆弧插值点的数量，特征残奥仪表包括起始距离和结束距离、截面残奥仪表和中心线残奥仪表。 桥墩属于组合体，土卫五诺尔，基础和柱帽梁通过点的组合结合，其中，墩身建构为扭转布置的操作，所需操作约束断面是否闭合和圆弧内插点的数目，特征残奥仪为顶面、底面和高度的残奥仪为所需基础桥接光束的残奥仪表设定订正的具体构造如图3所示。 2 2桥接波束模型的建构和材质贴图基本模型的建构方式可以通过叶节点的类型，即基本叶节点建构和扫描体叶节点建构来区别。 1 )图元叶节点形状相对固定，利用图元建构的特征操作，从残奥仪表计算模型的所有顶点坐标，然后，使用考虑了特征的三角形网格算法进行三维

12、建模。 2 )在扫描体叶结节点时，根据所设定的截面残奥仪表，根据在图元中建构的特征操作复原截面几何，通过截面放样、体放样等特征操作读取中心线上的各个节点，从起点开始校正下一个节点的截面各个顶点坐标，然后使用考虑了特征的三角结构网算法进行模型化图4显示了两种叶模型的建模流程。 图3桥梁模型残奥仪表结构Fi g 3 Pa r a met e r o f Br i dg e M od e l图4叶模型建模流fig 4模型过程基于组合残奥仪表实现了桥梁模型各组件之间的连接，最后实现了中心点和桥梁模型的建构流程如图5所示。 图6描绘了由参数化建模方法建构的桥梁及其部件的模型。 在1 O 9 O武汉高等院校新闻信息科学版2 0 1 4年9月平衡点，确保三次元模型的人机交互性和高效率的平衡l g。 3 2单体与批次残奥表化建模之间的不符点目前在工程建设过程中所涉及的结构复杂多样，建设的三次元模型难以涵盖各种结构。 因此，批量的三维残奥仪表化作为重要的研究方向被模型化。 三维GI S和C AD的集成为批量参数化建模提供了有利条件。有在C AD维格拉夫组制作工序中必要的构造物的二进制位可靠性信息和残奥仪表信息，通过读取C AD文件取得各种构造物的残奥仪表信息，实现自动化、大量的残奥仪表化建模。 四