集合体元模型在水电工程中的应用

【作者】 毛小平； 吴冲龙； 田宜平；

【机构】 中国地质大学(北京)能源学院； 中国地质大学(武汉)；

【摘要】 目前在工程地质各专业已经流行使用方便的三维建模工具,主要使用的系统有,Autodesk公司的CIVIL3D、INVENTOR、REVIT等三个旗舰产品,在工程地质多个专业中已应用较为普遍;Bentley公司的以Microstation为主的三维建模工具;法国达索公司的Catia三维工具,其特点是采用放样技术进行飞机制造等精密形状的建模。这些建模方式多数是先建结构面,采用封闭的网格面来表达三维体,或进一步进行剖分转成更小的实体。以图1所示说明,体V1在地质上由面A、D、K构成,将它们合并成为一个面(俗你围合面)来表达该地质体,在描述其下面的另一地质体V3时,还需要用到其与V1的公共分界面D的坐标,即体V3=D+B+E+G+F+H+L+O,将它们合并形成一个封闭的面,则是他们所要表达的体单元,其中V3也用到了公共分界面D,这种思路在表达地表建筑时存在很大优势,体相互独立,方便做布尔运算,但在表达地下地质模型时,则存在一些问题:1)存在数据冗余,所有内部地质界面均要被它所引用的体引用两遍,在数据上得复制2份;2)相邻的体若经过了不同的处理,如有理化,可能会造成公共面不一致,易出现空隙或交叉;3)部分建模系统,需要将表达体的封闭面进行有理化,变成nurbs曲面才能进行布尔运算,很显然,这种围合面很难做到在边界、接触边界上连续,如V1=A+D+K中,各界面相交处形成尖灭,不连续,无法实现统一的有理化拟合,即使实现了,也会存在表达的误差;4)多数来自于工业设计,较为精密,内定多个固定的形状,且无法使用一定容差,即体之间做开挖时,即布尔运算时,在一些情况下无法实现;5)占用较大内存,部分软件系统是表达地表上面的规则形体,可以通过少数几个控制点,再采用各种样条曲面拟合,可以进行形状控制,但实际地质模型数据量是海量的,特别是地形数据,根据其内核仍采用这种控制点的模式,加载面积稍大些的实际地质模型会死机,即使是100*100个结点的普通面。更多还原