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標(biāo)題: 三維設(shè)計(jì)跨平臺(tái)聯(lián)合應(yīng)用研究與實(shí)踐 [打印本頁(yè)]
作者: 寂靜天花板 時(shí)間: 2016-8-23 14:26
標(biāo)題: 三維設(shè)計(jì)跨平臺(tái)聯(lián)合應(yīng)用研究與實(shí)踐
本帖最后由 寂靜天花板 于 2016-8-23 16:32 編輯
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8 ]) l$ V) v+ ?8 S0 R隨著計(jì)算機(jī)軟,、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,，三維協(xié)同設(shè)計(jì),、BIM技術(shù)逐漸成為主流,，不斷引領(lǐng)包括水利工程在內(nèi)的各傳統(tǒng)行業(yè)向前發(fā)展,。為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流,，國(guó)內(nèi)各設(shè)計(jì)公司均紛紛成立數(shù)字工程中心,，采用目前主流三維設(shè)計(jì)平臺(tái)軟件Bentley公司的MicroStation三維設(shè)計(jì)系列軟件其他廠商的三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)傳統(tǒng)水利工程進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì),。: a: }' o) o8 S4 v, U2 K/ X! I
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“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻”,，任何一家科技公司,，無(wú)論多么強(qiáng)大，也無(wú)法在各方面都做得最好,，而在水利工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域,，涉及到方方面面的技術(shù)問(wèn)題非常多，比如工程位置和線路規(guī)劃,、建筑物選型,、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算,、水文,、地質(zhì)、特殊土處理等等,，采用單一平臺(tái)軟件往往無(wú)法滿足工程設(shè)計(jì)要求,，也不可能在各方面都做得最好。為此,，在進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí),，跨平臺(tái)聯(lián)合應(yīng)用就顯得尤為重要，通過(guò)發(fā)揮不同平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),，取長(zhǎng)補(bǔ)短,，可高效高質(zhì)量的完成工程設(shè)計(jì)，發(fā)揮三維設(shè)計(jì)成果的最大利用價(jià)值,。
; O6 h+ Y5 R L; c' m在部分工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中,，嘗試通過(guò)以Bentley公司的MicroStation系列三維設(shè)計(jì)平臺(tái)為核心，聯(lián)合Esri公司的ArcGis地理信息系列平臺(tái),、DHI公司的Mike洪水分析平臺(tái),、World Machine地形制作平臺(tái)以及Epic公司的Unreal Engine三維開(kāi)發(fā)平臺(tái)，共同完成了從前期工程三維設(shè)計(jì)到后期運(yùn)用管理各階段的工作,，充分發(fā)揮了三維設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì),，在此對(duì)三維設(shè)計(jì)跨平臺(tái)聯(lián)合應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以供從事三維設(shè)計(jì)的同行借鑒,。
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（1）采用Bentley公司的MicroStation (SS3)和AECOsim Building Designer進(jìn)行三維設(shè)計(jì),，得到各建筑物精確三維信息模型，見(jiàn)圖1,。
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圖1 前坪水庫(kù)工程三維信息模型
（2）以工程三維模型為參考,，采用Bentley公司的場(chǎng)地開(kāi)挖模塊GEOPAK Civil進(jìn)行三維開(kāi)挖，包括各建筑物地基開(kāi)挖和河道治理擴(kuò)挖,，最后得到開(kāi)挖后的地形場(chǎng)景,，見(jiàn)圖2。
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圖2 前坪水庫(kù)工程場(chǎng)地開(kāi)挖模型
（3）將開(kāi)挖后的場(chǎng)地以.xml格式導(dǎo)出,，并在DHI公司的Mike洪水分析軟件中作為基礎(chǔ)DEM地形進(jìn)行網(wǎng)格剖分和高程插值,，以便進(jìn)行洪水分析計(jì)算。見(jiàn)圖3,。( K* w6 I7 Y% @/ d" [: k
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圖3 采用GEOPAK開(kāi)挖后的三維地形在MIKE中作為底圖剖分的計(jì)算網(wǎng)格
（4）采用DHI公司的Mike 11,、Mike 21和Mike Flood模塊構(gòu)建潰壩洪水分析計(jì)算模型，得到各時(shí)刻洪水要素,，包括水深,、流速、流向,、水位等在二維空間中的分布數(shù)據(jù),。見(jiàn)圖4。9 T, `) p& r9 }" O- z
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圖4 采用DHI公司的Mike平臺(tái)計(jì)算的潰堤洪水演進(jìn)結(jié)果圖
' O8 ]0 U9 |' t N0 W6 `1 v（5）將MicroStation平臺(tái)得到的各建筑物三維模型,、開(kāi)挖后的場(chǎng)地模型以及洪水計(jì)算結(jié)果在DHI公司的MIKE Animator模塊中整合起來(lái),，制作前坪水庫(kù)三維潰堤洪水模擬場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)洪水的動(dòng)態(tài)演示,、洪水要素實(shí)時(shí)查詢(xún)等功能,。見(jiàn)圖5~圖8。& [% y- e. G4 a
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圖5 將開(kāi)挖后的場(chǎng)地模型和各建筑物三維模型在MIKE Animator中整合起來(lái)
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圖6 將三維模型和洪水計(jì)算結(jié)果在MIKE Animator平臺(tái)中整合起來(lái)
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圖7 在MIKE Animator平臺(tái)中進(jìn)行洪水演進(jìn)動(dòng)態(tài)演示(一)
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圖8 在MIKE Animator平臺(tái)中進(jìn)行洪水演進(jìn)動(dòng)態(tài)演進(jìn)(二)
4 l& X9 t; v7 Y3 w$ v5 y/ bBentley公司以MicroStation為核心的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)系列軟件具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),，其中包括：1）覆蓋面廣,，幾乎涵蓋所有專(zhuān)業(yè)；2）擁有自己的一套嚴(yán)格的坐標(biāo)定位體系,，為精確建模和模型定位組裝奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),；3）參數(shù)化建模和信息化模型體系，即提升了工作效率,，又能充分發(fā)揮三維模型的價(jià)值,，并便于后期的管理；4）以ProjectWise為核心的多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)了多專(zhuān)業(yè)在線協(xié)同設(shè)計(jì),。而DHI公司的Mike洪水分析平臺(tái)軟件則是目前世界上最為先進(jìn)成熟的洪水分析計(jì)算軟件,，可構(gòu)建包括湖泊、海洋,、河流等各類(lèi)型水力分析計(jì)算模型,，得到洪水演進(jìn)過(guò)程中任意時(shí)刻和位置的洪水要素，包括水位,、水深,、流速、流向等,。本項(xiàng)目通過(guò)跨兩個(gè)平臺(tái)的聯(lián)合應(yīng)用,，既解決了工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要難題，也充分發(fā)揮了三維協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì),，讓三維信息化模型在各階段均發(fā)揮了更大的利用價(jià)值,。/ O+ H9 ?! ~/ i# d" D
s5 c2 t7 A, ^4 \（6）采用ArcGis從航拍影像圖、地勢(shì)圖中提取了等高線,、公路,、房屋、河流等特征地形地物輪廓,，生成低精度地形等高線和DEM高程灰度圖（高程點(diǎn)間接60m）,，見(jiàn)圖9、圖10,。
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圖9 利用ArcGIS從航拍影像圖中提取公路,、河流和房屋輪廓
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圖10 利用ArcGIS從地勢(shì)圖中提取的低精度等高線和生成的DEM灰度圖
（7）由于等高線和DEM精度較低，無(wú)法描繪河流,、公路,、沖溝形態(tài)，以此建立的地形模型將無(wú)法滿足工程三維設(shè)計(jì)需要,。為此,，在保證地形整體高程不變的情況下，通過(guò)采用World Machine地形制作平臺(tái),，以低精度DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),，通過(guò)導(dǎo)入公路、河流輪廓走向,，并設(shè)置相應(yīng)高程和形態(tài)參數(shù),，逐步將低精度地形雕刻成包含河流、沖溝,、雨水沖刷與侵蝕痕跡的高精度逼真地形,，最終生成高精度地形模型（以.obj格式導(dǎo)出）和地面紋理圖（以分瓦片.jpg格式導(dǎo)出），以供三維設(shè)計(jì)平臺(tái)使用，見(jiàn)圖11~圖13,。
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圖11 地形制作平臺(tái)-World Machine結(jié)點(diǎn)設(shè)備網(wǎng)
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圖12 通過(guò)World Machine平臺(tái)雕刻的高精度逼真地形模型
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圖13 通過(guò)World Machine平臺(tái)生成的高精度地形紋理圖
. w0 y# H3 U1 I" H% D（8）將高精度地形模型,、公路居民房屋等地物輪廓、地形紋理圖等導(dǎo)入以MicroStation為核心的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)里進(jìn)行工程三維設(shè)計(jì),，建立公路,、跨河橋梁、居民房屋等地面附屬物的精確三維模型,，順利完成三維設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖14,、圖15,。
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圖14 在MicroStation三維設(shè)計(jì)平臺(tái)里制作的公路三維場(chǎng)景渲染圖
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圖15 在MicroStation三維設(shè)計(jì)平臺(tái)里制作的涵洞泄洪渲染圖
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! E7 U$ c$ r5 b5 K4 H& H. I r* y對(duì)于處于前期階段的工程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，由于缺乏實(shí)測(cè)資料,，無(wú)法采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計(jì),，為此需要借助于類(lèi)似于ArcGIS和World Machine這樣的平臺(tái)通過(guò)間接手段獲取資料，前者提供了強(qiáng)大了信息提取,、數(shù)據(jù)處理及空間分析功能,，而后者可以混合不同的地形要素制作各種逼真的地形地貌效果。
' @- O; N5 R/ A尼日尼亞菲利亞公路項(xiàng)目由于缺乏實(shí)測(cè)地形資料,，首先通過(guò)采用ArcGis平臺(tái)從航拍影像圖,、地勢(shì)圖中提取了等高線、公路,、房屋,、河流等特征地形地物輪廓，生成了低精度地形等高線和DEM高程灰度圖,，然后再通過(guò)采用World Machine雕刻修飾地形,，最終得到包含河流、沖溝,、雨水沖刷與侵蝕痕跡的高精度逼真地形模型和紋理圖,，為后續(xù)采用以MicroStation為核心的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)里進(jìn)行三維設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
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作者: 我走更遠(yuǎn) 時(shí)間: 2016-8-23 16:20
圖片很漂亮,，原來(lái)是高端論文啊,。如果以后都應(yīng)用了，城市規(guī)劃就更好了,，不會(huì)一下大雨就水浸了,，還淹死人。
作者: 沒(méi)有這個(gè)人 時(shí)間: 2016-8-23 16:46
這么神奇嗎,，
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