三维GIS中的参数化建模方法-论文.pdf

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1、第39卷第9期武汉大学学报·信息科学版VO1．39No．92014年9月GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversitySept．2O14DOI：10．13203／j．whugis20130027文章编号：l671-8860(2014)091086—05三维GIS中的参数化建模方法汤圣君张叶廷许伟平谢潇朱庆韩元利。吴强1武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北武汉，4300792西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川成都，6100313中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉，4300634武汉金思路科技发展有限公司，湖北武汉，430052摘

2、要：为实现大规模地形景观和精细工程设施模型在三维G1S中的无缝集成管理，并支持工程设施全生命周期的共享应用，提出了一种可根据设计参数自动建立复杂设施三维模型并交互式编辑修改的方法，扩展了三维GIS数据模型，实现了三维几何模型与其参数信息的有机集成与同步更新，并以桥梁模型的构建为例验证了该方法的可行性和有效性。关键词：三维GIS；参数化建模；工程设施；桥梁中图法分类号：P208文献标志码：A目前，三维虚拟地理环境重构的主要方法是何模型和相应的参数，并能联动更新，以实现模型将三维CAD设计成果作为虚拟模型库导入三维的最优化。GIS系统，实现三维模型与地形、地貌无缝集成[1。这种方式可逼真表示几何物

3、体的精细结构1三维参数化建模的概念内涵和材质特征，但此类模型构建耗时、费力、效率低，缺乏灵活性和可复用性，并且只能表现模型的几参数化建模是将三维模型中不同的几何特征何特性，难以实现模型的动态更新和语义增通过合理的方式抽象出来，将其映射为变量化参强_2]。而在工程项目建设的施工管理阶段和项数[7]，通过控制各参数的值以实现模型大小、形状目完成后的养护维护过程中，各种设施的结构都的变更。实现三维模型的参数化建模需确定模型可能随着项目的进展而发生变化，要求三维模型拓扑关系及提取各组件间的特征参数。具有易于修改的“柔性”，相应地，三维GIS数据1．1三维模型的拓扑关系库要具有同步动态更新等能力，而这种

4、能力在复复杂的工程设施三维模型可被分解为一个个杂工程设施的交互式设计过程中尤为重要，所以符合逻辑结构的组件，组件继续被分解为子模型，传统的CAD模型已难以满足动态更新、广泛共如此循环，直到子模型无法继续分解为止。这种享的需要j。方式使得模型生成历程呈一个树状结构，其中，树三维GIS将工程设施模型与地形、地貌进行叶表示基本子模型，支节点表示运算生成的中间无缝集成，并提供共享环境，支持多专业的协同设子模型，树根则代表模型本身]。计。全方位的施工管理和多层次的运营安全维根据地上地下、室外室内构造物的参数特点护，已成为大型工程设计与管理信息化和智能化和模型构建方法，可归纳出两类树叶模型：①扫的基本需求

5、j。描体叶模型。将截面、曲面、体等沿纵向拉伸路径本文提出了复杂工程设施的三维参数化建模(称为截面放样)拉伸成为一个三维实体，如桥梁方法，通过语义建模实现工程设施设计信息在设的桥身、隧道的洞身、胶囊体等。②图元叶模型。施信息模型中的表达、存储、修改和应用，扩展了即形状固定、可重复使用的构造物，分为规则图元三维GIS数据模型，同步记录工程设施的三维几和不规则图元，模型构建相对简单，例如水池、电收稿日期：2o13-04—11项目来源：国家自然科学基金资助项目(41171311)。第一作者：汤圣君，硕士生，研究方向为三维GIS数据模型。Email：tangshengjun1991@126．corn通讯

6、作者：张叶廷，副教授。E—mail：zhangyeting@263．net第39卷第9期汤圣君等：三维GIS中的参数化建模方法线杆等。联动更新。因此，本文在传统三维GIS几何数据1．2支持参数化表达的三维GIS数据模型模型的基础上，在语义层次上扩展了面向简单地传统的三维GIS几何数据模型侧重于实体物和复杂地物的三维参数化表达，以支持三维几几何表达，即使是标准的参数化模型也要转换为何模型和参数化信息的同步存储与更新，参数包几何面片表示，模型的参数信息间接地以属性形括基本参数和组合参数(见图1)。式记录，而难以实现三维几何模型与参数信息的图1三维GIS数据模型的参数化扩展Fig．1Paramete

7、rizedExtensionof3DGISDataModel1．3三维模型的参数设计几何可为不同类型的几何模型，例如闭合环、桥身三维模型参数被用来定义模型的各种几何特等，可支持所有的特征操作。特征标量和特征标性，通过一定的公式和数学法则相互关联Es]。根量用于实现单个图元的构建操作。据模型的生成历程对复杂模型进行三维参数化建模时l4]，需设计的参数包括基本参数和组合参数。2三维参数化模型与三维几何