摘要：本文針對(duì)軌道交通工程結(jié)構(gòu)、設(shè)備、病害等對(duì)象的特點(diǎn)，論述了三維自動(dòng)建模在軌道交通工程三維模型生成方面的重要性，研究分析了相關(guān)建模信息，提出了三維自動(dòng)化建模的流程及方法。根據(jù)上海軌道交通13號(hào)線設(shè)計(jì)和施工階段的實(shí)際情況，生成了軌道交通13號(hào)線結(jié)構(gòu)工程一期工程的隧道結(jié)構(gòu)。目前，該三維自動(dòng)建模功能已試用于上海地鐵13號(hào)線，取得了較好的效果。

　　關(guān)鍵詞：軟件應(yīng)用評(píng)職論文范文,期刊雜志發(fā)表,軌道交通,三維模型,自動(dòng)建模

　　1. 引言

　　三維模型經(jīng)常用三維建模工具這種專門的軟件生成，但是也可以用其它方法生成。作為點(diǎn)和其它信息集合的數(shù)據(jù)，三維模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。

　　軌道交通工程中，結(jié)構(gòu)、設(shè)備、病害等模型雖然無異于普通三維模型的建立，但軌道交通工程模型信息量大，每個(gè)模型構(gòu)件都需要精確定位，一般手工生成模型的方式工作量巨大，且很難滿足這種要求模型精度要求。因此提取并利用軌道交通工程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型的程序自動(dòng)化建模是十分必要的。

　　2. 建模軟件介紹

　　Multigen Creator是一個(gè)高度專業(yè)化的工具，幫助建模者創(chuàng)建高效的三維模型和地形用于交互式實(shí)時(shí)應(yīng)用。交互式應(yīng)用據(jù)其性質(zhì)有多種，范圍從用于軍事的個(gè)人飛行和駕駛訓(xùn)練模擬到建筑項(xiàng)目的視景演示，其模型格式OpenFlight可直接用于三維引擎VegaPrime的瀏覽和使用。

　　OpenFlightAPI是一個(gè)包含頭文件和鏈接庫(kù)的C語(yǔ)言庫(kù)，它提分了訪問OpenFlight數(shù)據(jù)庫(kù)和Creator模型系統(tǒng)的接口方法。通過其API可以進(jìn)行OpenFlight模型的轉(zhuǎn)換、實(shí)時(shí)的模擬仿真、自動(dòng)建模以及通過插件的形式對(duì)Creator進(jìn)行功能擴(kuò)展。

　　3. 建模原理

　　基于OpenFlightAPI的軌道交通模型程序自動(dòng)化建模，是指軌道交通工程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件、病害信息等實(shí)體對(duì)象，已具有零件模型或斷面模型的部分，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的定位信息，利用OpenFlightAPI按照一定的組織關(guān)系進(jìn)行拼裝，生成符合三維平臺(tái)要求的Flt格式模型文件。基本流程如下圖：

　　根據(jù)實(shí)際的軌道交通工程實(shí)例對(duì)象的總結(jié)，管片、病害等大部分模型可先按照設(shè)計(jì)施工信息，在隧道斷面上的定位，再依靠標(biāo)識(shí)ID、線路信息、里程信息、自轉(zhuǎn)信息這4個(gè)主要信息來進(jìn)行斷面的定位，對(duì)一些特殊的模型對(duì)象，則補(bǔ)充相應(yīng)的信息也可以滿足一定的組織關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，如時(shí)間信息和類型信息。因此，可將大部分模型作為同一類型處理，通過配置文件的組織，來讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的主要信息和補(bǔ)充信息。

　　從建模方式上，模型建模又可分為零件拼裝和斷面拉伸兩種方式，如預(yù)制管片的建模為零件拼裝方式，而牛腿等同步施工構(gòu)件則是通過斷面拉伸來實(shí)現(xiàn)。

　　從組織關(guān)系上，建模又可分為時(shí)間組織關(guān)系和無時(shí)間組織關(guān)系，如管片的設(shè)計(jì)模型和施工模型，按時(shí)間組織關(guān)系的模型可時(shí)間施工進(jìn)度回放等功能。

　　而對(duì)一類模型中，可根據(jù)一定的規(guī)則，區(qū)分其內(nèi)部的分類，如病害信息中滲漏水，可以根據(jù)面積、長(zhǎng)度、寬度等信息制定一定的規(guī)則，調(diào)用不同大小的零件模型，從而表現(xiàn)出其類型的區(qū)別。

　　綜上所述，可通過一個(gè)配置文件，對(duì)一類模型，包含ID、線路信息、里程信息、自轉(zhuǎn)信息、建模方式、時(shí)間信息以及類型規(guī)則，就可以概括大部分的模型內(nèi)容。其中，ID、線路信息、里程信息、自轉(zhuǎn)信息和建模方式為必須信息，時(shí)間信息和類型規(guī)則為補(bǔ)充信息，如留空，則按默認(rèn)規(guī)則處理建模。

　　4. 建模流程

　　1. 讀取配置文件：每一類需要建模的對(duì)象建模時(shí)，所需要的建模信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的字段名，都被記錄在配置文件中，自動(dòng)建模程序會(huì)根據(jù)配置文件中的內(nèi)容，讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。配置文件內(nèi)還記錄零件類型判斷信息，用于建模時(shí)判斷需要調(diào)用哪一零件模型;

　　2. 讀取線路數(shù)據(jù)：讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的“線路設(shè)計(jì)表”、“平面軸線表”和“縱面軸線表”，獲取線路數(shù)據(jù)，以提供給軸線算法使用，同時(shí)讀取軸線信息，用于組織模型分段、分類使用;

　　3. 讀取更新數(shù)據(jù)：讀取數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的“數(shù)據(jù)更新表”，取出數(shù)據(jù)并清空該次讀取的數(shù)據(jù)記錄

　　4. 對(duì)取出的數(shù)據(jù)先根據(jù)配置文件內(nèi)模型對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表名分類，再對(duì)每一類模型的數(shù)據(jù)，按照更新類型和線路分類;

　　5. 對(duì)每一類模型將更新數(shù)據(jù)按照更新類型和線路分類后，按照里程和分段長(zhǎng)度判斷需要修改哪段flt模型文件，對(duì)該段模型進(jìn)行相應(yīng)的操作，如是需要添加模型，則根據(jù)配置文件內(nèi)的判斷規(guī)則，調(diào)用相應(yīng)的零件模型，添加定位到模型文件中。如果該類模型包含時(shí)間信息，則按時(shí)間關(guān)系組織模型文件，并記錄該段模型的起始時(shí)間信息到相應(yīng)的xml文件中;

　　6. 根據(jù)更新數(shù)據(jù)涉及的模型，對(duì)每一類模型重復(fù)第5步操作，并記錄所有修改了的模型文件的文件名;

　　7. 根據(jù)第6步操作中記錄的文件名，遍歷模型文件，記錄模型的尺寸信息，以供VP程序大地形管理用。

　　5. 三維自動(dòng)建模在上海軌道交通13號(hào)線中的應(yīng)用

　　上海軌道交通13號(hào)線一期工程為縱貫中心城區(qū)“西北——東南”軸向的重要主干線，線路全長(zhǎng)約為16.5公里，線路途經(jīng)上海市嘉定、普陀、閘北、靜安4個(gè)行政管轄區(qū)。其中，一期西段共設(shè)8座車站，全部為地下站，區(qū)間隧道施工采用盾構(gòu)法，盾構(gòu)直徑6.34m。

　　利用13號(hào)線一期工程的工程數(shù)據(jù)，通過自動(dòng)建模程序，建立了隧道區(qū)間模型，其效果如下：

　　6. 結(jié)論

　　通過對(duì)軌道交通13號(hào)線一期工程設(shè)計(jì)施工數(shù)據(jù)的分析研究，提取出結(jié)構(gòu)、病害等各類信息的單體及定位信息，對(duì)齊進(jìn)行分類歸納，利用OpenFlightAPI進(jìn)行三維模型的程序話自動(dòng)建模，生成了高精確的軌道交通結(jié)構(gòu)模型，準(zhǔn)確的表現(xiàn)了隧道設(shè)計(jì)施工參數(shù)，同時(shí)對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)單體模型標(biāo)記了ID，為后續(xù)工程信息掛接、數(shù)據(jù)表現(xiàn)分析、場(chǎng)景管理等功能預(yù)留了接口，為后續(xù)三維平臺(tái)的功能開發(fā)提供了基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　【1】張茂軍. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng). 北京:科學(xué)出版社，2001

　　【2】孟魯閩、項(xiàng)琳. 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中復(fù)雜模型的一種實(shí)現(xiàn)方法. 西安科技學(xué)院 學(xué)報(bào)，2002.6

　　【3】朱合華、吳江斌. 管線三維可視化建模. 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005，1(1):30-33