[发明专利]一种基于剖分技术的参数化边坡模型自动构建方法

说明书

本发明公开了一种基于剖分技术的参数化边坡模型自动构建方法，包括步骤获取边坡计算的范围面；对边坡计算的范围面进行格网化分割；对格网化分割后的微分单元进行逐单元剖分运算，获得各微分单元的投影面与该投影面属性；基于各微分单元的投影面属性，构建三维体块单元；验证各三维体块单元的顶点重合误差，对体块单元进行合并构建完整的边坡模型。其显著效果是：不受数据类型、边坡设计类型限制，能减少60％‑70％的时间；便于直观快速得到方案效果，发现设计方案缺陷，降低方案调整频次。

技术领域

本发明涉及到三维模型建模技术领域，具体涉及一种基于剖分技术的参数化边坡模型自动构建方法。

背景技术

随着城镇化进程的不断推进，城市规模不断向外拓张，在实际建设工程中，对山体开挖和边坡修整的需求越来越强烈。在边坡工程设计、施工、管理过程中，构建外观逼真精细的边坡三维模型能够使设计部门、施工单位、管理部门更加直观了解工程各个部位的详细情况和效果，减少沟通成本和提高设计方案的执行效率。

目前，构建边坡三维模型主要方法是依据地质资料、地形图资料和工程建设需求设计出边坡相关参数，然后利用这些参数在AutoDesk 3DMax、Trimble Sketchup等建模软件中手工操作构建边坡三维模型。这种方法在应对项目需求变化、设计方案调整的响应方面存在不足：(1)建模软件既不能使用地理空间坐标系统，也不能兼容项目实地的地理信息空间数据。此外，工程人员实地踏勘采集的数据也不能准确的叠加到边坡三维模型上，不便于验证和检查边坡设计方案。(2)对于边坡设计方案相关参数的调整，只能根据调整以后的参数在建模软件人工调整修改边坡模型，人工建模的效率相对较低，多次方案调整修改后，人工建模就成为了影响设计工作效率的主要制约因素。

因此，本发明提出一种基于剖分技术的参数化边坡模型自动构建方法，该方法可快速响应参数变化，自动完成三维建模。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于剖分技术的参数化边坡模型自动构建方法，该方法基于对不规则地理空间范围网格化剖分规则，结合网格剖分的结果进行逐单元运算，再对各个网格计算结果进行合并重组优化形成最终边坡模型。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于剖分技术的参数化边坡模型自动构建方法，其关键在于：包括如下步骤：

步骤1：获取边坡计算的范围面；

步骤2：对边坡计算的范围面进行格网化分割；

步骤3：对格网化分割后的微分单元进行逐单元剖分运算，获得各微分单元的投影面与该投影面属性；

步骤4：基于各微分单元的投影面属性，构建三维体块单元；

步骤5：验证各三维体块单元的顶点重合误差，对三维体块单元进行合并构建完整的三维边坡模型。

进一步的，步骤1中所述获取边坡计算的范围面的具体步骤如下：

步骤1.1：根据边坡的设计参数构建边坡基本横断面，并获得基于该边坡基本横断面的折线的起点高程和终点高程；

步骤1.2：利用边坡基本横断面线沿边坡面纵向按固定步长逐步推进，计算横断面线与地形表面的交点坐标，并形成交点数据集合；

步骤1.3：根据交点数据集中的交点空间位置关系，对交点数据集合中所有非自相交点按顺时针或者逆时针顺序逐点连接，形成拓扑正确的三维矢量面即边坡计算的范围面。

进一步的，步骤2中对边坡计算的范围面进行格网化分割的具体步骤如下：

步骤2.1：按照固定长宽的正多边形将边坡计算的范围面细化剖分为多个微分单元，并将临近边界线的不规则多边形扩充为所述正多边形；