本發(fā)明公開了一種虛擬地理環(huán)境下工序工法仿真方法，首先對(duì)施工工點(diǎn)三維模型進(jìn)行部件級(jí)分解與重裝配，并疊加地形與影像數(shù)據(jù)，為施工過程提供可視化仿真環(huán)境；對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行施工工法仿真，對(duì)整體施工工序進(jìn)行基于模型部件時(shí)序顯示的施工工序仿真，然后將施工工法仿真納入施工工序仿真過程中，最終在虛擬地理環(huán)境中完成整個(gè)施工過程中工序工法的仿真。本發(fā)明的方法將工法仿真與工序仿真相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了施工過程的多尺度表達(dá)；同時(shí)，本發(fā)明在虛擬地理環(huán)境中以三維仿真的方式呈現(xiàn)整個(gè)施工過程，真實(shí)有效地為隱患排查與決策管理提供了一種可視化分析方法和科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及施工仿真領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬地理環(huán)境下工序工法仿真方法。

背景技術(shù)

施工仿真能夠在虛擬世界中模擬真實(shí)的施工建造過程，通過“先試后建”，提前發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工中可能出現(xiàn)的問題。現(xiàn)有施工仿真方法主要基于3ds?Max、CATIA、Bentley等建模軟件，通過使用三維面片模型或者精細(xì)BIM模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)、虛擬裝配等工作來模擬施工過程。但是這種方法只注重施工環(huán)節(jié)中具體問題的解決，忽略了與施工周圍地理環(huán)境之間關(guān)系的把握。

虛擬地理環(huán)境(VGEs,Virtual?Geographic?Environments)使用動(dòng)態(tài)時(shí)空數(shù)據(jù)描述真實(shí)地理對(duì)象，能夠讓虛擬空間中的實(shí)驗(yàn)與分析具有真實(shí)的時(shí)空背景。在虛擬地理空間中構(gòu)建虛擬施工環(huán)境，不僅能讓施工場(chǎng)地、建筑物等靜態(tài)對(duì)象有地理位置等空間信息，還能反映地形填挖、施工便道選取、施工過程等動(dòng)態(tài)空間關(guān)系。

目前，虛擬地理環(huán)境中的施工仿真主要是將數(shù)值仿真與情景模擬相結(jié)合，側(cè)重對(duì)仿真模型計(jì)算結(jié)果的可視化展示。也有部分研究通過接入實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)施工的進(jìn)度進(jìn)行模擬。這種仿真方法側(cè)重對(duì)仿真數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，在可視化層面只是簡(jiǎn)單地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)，僅能反映工序流程、指導(dǎo)進(jìn)度計(jì)劃的編排，并沒有真實(shí)模擬施工過程中具體采用的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種虛擬地理環(huán)境下工序工法仿真方法。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種虛擬地理環(huán)境下工序工法仿真方法，包括以下步驟：

步驟1：按照施工需求將施工工點(diǎn)的三維模型進(jìn)行構(gòu)件級(jí)分解，并對(duì)分解之后的構(gòu)件模型進(jìn)行重新定位和裝配，基于對(duì)工點(diǎn)三維模型的分解與重裝配，以及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合，生成虛擬地理環(huán)境；所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)包括DEM、DOM、三維模型、線路矢量、文字注記、屬性表格。

在步驟1中，施工工點(diǎn)三維模型的構(gòu)件級(jí)分解，通過以下過程實(shí)現(xiàn)：首先遍歷單個(gè)三維模型，獲取每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)元素，將每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)元素作為一個(gè)構(gòu)件模型對(duì)象；然后對(duì)構(gòu)件模型對(duì)象的原點(diǎn)進(jìn)行置中歸底(即：以構(gòu)件模型對(duì)象的底面中點(diǎn)作為模型坐標(biāo)系的原點(diǎn))，記錄每一個(gè)構(gòu)件模型對(duì)象的坐標(biāo)(DX,DY,DZ)和元素名稱(FileName)，并輸出到一個(gè)文本格式的模型裝配表中；最后將當(dāng)前構(gòu)件模型對(duì)象導(dǎo)出保存為一個(gè)獨(dú)立的模型文件。

在步驟1中，施工工點(diǎn)三維模型的重新定位和裝配是指將各構(gòu)件模型對(duì)象在模型坐標(biāo)系下的相對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)，并在虛擬地理環(huán)境中進(jìn)行重新定位和裝配，通過以下過程實(shí)現(xiàn)：

(1)模型坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至工程坐標(biāo)系：通過施工工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和模型幾何尺寸獲得施工工點(diǎn)三維模型在工程坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)，然后根據(jù)施工工點(diǎn)三維模型在工程坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)以及模型裝配表中的相對(duì)位置數(shù)據(jù)，通過位置平移和姿態(tài)旋轉(zhuǎn)，即可得到各構(gòu)件模型對(duì)象在工程坐標(biāo)系中的裝配坐標(biāo)；