本技术介绍了一种铁路隧道工程数字孪生三维模型的瓦片转换技术,涉及开启隧道BIM模型文件,收集外部参数、人工约束和模型数据以创建三角网格。
背景技术
铁路在我国交通发展和经济建设中发挥着重要作用,强化铁路建设有着重要意义。在信息化的大环境下,铁路信息化发展也自然而然地成为了现代化铁路发展的主要趋势。伴随着科技的发展,机械化、信息化、智能化必然是未来铁路隧道发展的方向,中国铁路隧道工程将由高速发展向着高质量发展行进。在当前铁路信息化建设过程中,可以引入建筑领域的BIM技术和理念,然后利用信息模型对铁路项目生命周期资源、活动和产品进行统一组织和管理,使铁路建设各阶段实现信息共享,节约建筑成本,避免资源浪费。
虽然在信息化的过程中,铁路建设可以借鉴建筑领域BIM的技术和理念,但铁路和建筑两个领域存在着显著的差异:一方面铁路工程在建设过程中表现出了比较明显的线状、跨度大和工程点复杂的特点;另一方面,BIM技术在三维信息模型大规模的表达、一致性分析和管理等方面还有一些明显的不足。所以,在铁路工程信息化建设中,引入了以三维可视化空间分析和空间数据库为核心的GIS技术。从现有的具体分析来看,铁路建设与地形有着密切的关联,因此可以把所有的因素都视为与GIS相关的研究对象,因此使用GIS平台可以满足铁路建设项目的整体性以及全局性、宏观性的表达要求。
铁路隧道BIM模型具有空间跨度大、建模精度高、几何信息量大、建模参考标准细节层次单一等特点,铁路隧道BIM模型转化为GIS模型时,为保证GIS模型几何信息描述的准确性,需要对密集三角网的复杂的几何结构剖分拟合,特别是在高精度复杂参数模型转化为GIS模型后数据量激增,成为铁路隧道BIM模型在三维GIS环境中的组织、渲染及多样化应用效率的重要影响因素。
为解决图像质量与系统运行的实时性之间的矛盾,在场景的实时动态显示中,当视点距离某一物体很近时,采用精细的模型进行绘制,反之,当模型距离视点很远时,则用粗糙的模型进行表示,此项技术称为(LOD)层次细节实现和简化技术。这种技术通过动态地确定阈值来选取不同精度的LOD模型,降低场景复杂度,以求得更理性的视觉效果和计算机处理速度。并且为物体提供不同的LOD描述,是控制场景复杂度和加速图形绘制速度的一个非常有效的方法。
目前,LOD的种类主要有以下两种:1)离散型的LOD模型:它实际上是保存了原始模型的几个副本,每个副本对应着细节层次不同的模型,并分别进行储存。在视点距离建筑物模型较近的时候,选择细节较为精细的模型,反之,选择细节较为粗糙的模型来降低绘制的数据量。该模型的优点是不用实时生成模型,所以速度上比较快,但是,由于它保存了多个原始模型的副本,以至于占用了较多的存储空间。2)连续性的LOD模型:它在某一个时间只保留了某一分辨率的模型,在运行中根据需要,通过一定的算法,生成另一分辨率的模型。该模型能够保证视觉效果上的连续性,但是由于对实时操作的要求较高,因此在算法设计和数据结构比较复杂。因此亟需一种针对隧道BIM数据与三维瓦片结构数据的特点,用于解决隧道BIM模型难以在GIS环境中高效组织和可视化难题的方法。
实现思路