软件应用评职论文范文简述三维自动建模在轨道交通工程中的应用

　　摘要：本文针对轨道交通工程结构、设备、病害等对象的特点，论述了三维自动建模在轨道交通工程三维模型生成方面的重要性，研究分析了相关建模信息，提出了三维自动化建模的流程及方法。根据上海轨道交通13号线设计和施工阶段的实际情况，生成了轨道交通13号线结构工程一期工程的隧道结构。目前，该三维自动建模功能已试用于上海地铁13号线，取得了较好的效果。

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　　1. 引言

　　三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成，但是也可以用其它方法生成。作为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。

　　轨道交通工程中，结构、设备、病害等模型虽然无异于普通三维模型的建立，但轨道交通工程模型信息量大，每个模型构件都需要精确定位，一般手工生成模型的方式工作量巨大，且很难满足这种要求模型精度要求。因此提取并利用轨道交通工程中的相关数据，进行模型的程序自动化建模是十分必要的。

　　2. 建模软件介绍

　　Multigen Creator是一个高度专业化的工具，帮助建模者创建高效的三维模型和地形用于交互式实时应用。交互式应用据其性质有多种，范围从用于军事的个人飞行和驾驶训练模拟到建筑项目的视景演示，其模型格式OpenFlight可直接用于三维引擎VegaPrime的浏览和使用。

　　OpenFlightAPI是一个包含头文件和链接库的C语言库，它提分了访问OpenFlight数据库和Creator模型系统的接口方法。通过其API可以进行OpenFlight模型的转换、实时的模拟仿真、自动建模以及通过插件的形式对Creator进行功能扩展。

　　3. 建模原理

　　基于OpenFlightAPI的轨道交通模型程序自动化建模，是指轨道交通工程中结构构件、病害信息等实体对象，已具有零件模型或断面模型的部分，根据数据库内的定位信息，利用OpenFlightAPI按照一定的组织关系进行拼装，生成符合三维平台要求的Flt格式模型文件。基本流程如下图：

　　根据实际的轨道交通工程实例对象的总结，管片、病害等大部分模型可先按照设计施工信息，在隧道断面上的定位，再依靠标识ID、线路信息、里程信息、自转信息这4个主要信息来进行断面的定位，对一些特殊的模型对象，则补充相应的信息也可以满足一定的组织关系，以实现相应的功能，如时间信息和类型信息。因此，可将大部分模型作为同一类型处理，通过配置文件的组织，来读取数据库中的主要信息和补充信息。

　　从建模方式上，模型建模又可分为零件拼装和断面拉伸两种方式，如预制管片的建模为零件拼装方式，而牛腿等同步施工构件则是通过断面拉伸来实现。

　　从组织关系上，建模又可分为时间组织关系和无时间组织关系，如管片的设计模型和施工模型，按时间组织关系的模型可时间施工进度回放等功能。

　　而对一类模型中，可根据一定的规则，区分其内部的分类，如病害信息中渗漏水，可以根据面积、长度、宽度等信息制定一定的规则，调用不同大小的零件模型，从而表现出其类型的区别。

　　综上所述，可通过一个配置文件，对一类模型，包含ID、线路信息、里程信息、自转信息、建模方式、时间信息以及类型规则，就可以概括大部分的模型内容。其中，ID、线路信息、里程信息、自转信息和建模方式为必须信息，时间信息和类型规则为补充信息，如留空，则按默认规则处理建模。

　　4. 建模流程

　　1. 读取配置文件：每一类需要建模的对象建模时，所需要的建模信息在数据库中对应的字段名，都被记录在配置文件中，自动建模程序会根据配置文件中的内容，读取相应的数据。配置文件内还记录零件类型判断信息，用于建模时判断需要调用哪一零件模型;

　　2. 读取线路数据：读取数据库中的“线路设计表”、“平面轴线表”和“纵面轴线表”，获取线路数据，以提供给轴线算法使用，同时读取轴线信息，用于组织模型分段、分类使用;

　　3. 读取更新数据：读取数据库内的“数据更新表”，取出数据并清空该次读取的数据记录

　　4. 对取出的数据先根据配置文件内模型对应数据表名分类，再对每一类模型的数据，按照更新类型和线路分类;

　　5. 对每一类模型将更新数据按照更新类型和线路分类后，按照里程和分段长度判断需要修改哪段flt模型文件，对该段模型进行相应的操作，如是需要添加模型，则根据配置文件内的判断规则，调用相应的零件模型，添加定位到模型文件中。如果该类模型包含时间信息，则按时间关系组织模型文件，并记录该段模型的起始时间信息到相应的xml文件中;

　　6. 根据更新数据涉及的模型，对每一类模型重复第5步操作，并记录所有修改了的模型文件的文件名;

　　7. 根据第6步操作中记录的文件名，遍历模型文件，记录模型的尺寸信息，以供VP程序大地形管理用。

　　5. 三维自动建模在上海轨道交通13号线中的应用

　　上海轨道交通13号线一期工程为纵贯中心城区“西北——东南”轴向的重要主干线，线路全长约为16.5公里，线路途经上海市嘉定、普陀、闸北、静安4个行政管辖区。其中，一期西段共设8座车站，全部为地下站，区间隧道施工采用盾构法，盾构直径6.34m。

　　利用13号线一期工程的工程数据，通过自动建模程序，建立了隧道区间模型，其效果如下：

　　6. 结论

　　通过对轨道交通13号线一期工程设计施工数据的分析研究，提取出结构、病害等各类信息的单体及定位信息，对齐进行分类归纳，利用OpenFlightAPI进行三维模型的程序话自动建模，生成了高精确的轨道交通结构模型，准确的表现了隧道设计施工参数，同时对每个结构单体模型标记了ID，为后续工程信息挂接、数据表现分析、场景管理等功能预留了接口，为后续三维平台的功能开发提供了基础。

　　参考文献：

　　【1】张茂军. 虚拟现实系统. 北京:科学出版社，2001

　　【2】孟鲁闽、项琳. 虚拟现实系统中复杂模型的一种实现方法. 西安科技学院 学报，2002.6

　　【3】朱合华、吴江斌. 管线三维可视化建模. 地下空间与工程学报，2005，1(1):30-33