[发明专利]铁路工务工程三维虚拟场景快速搭建方法

说明书

技术领域

本发明属于工程设计技术领域，尤其涉及一种铁路工务工程三维虚拟环境快速搭建方法。

背景技术

高速铁路工务工程是铁路运行的基本环境，包括铁路桥梁、路基、隧道、涵洞以及轨道板、轨道等设施设备。在以往铁路部门均采用二维CAD图纸对工务工程进行平面、立面和剖面的展现。但是，通过CAD图纸查看高速铁路工务工程，不能与周边地形地貌进行结合，进而不能完整而直观的查看高速铁路工务工程设备全貌。

随着虚拟现实技术的不断发展，更多的交通工程建设采用三维环境进行表现，如高速公路。在这些三维场景的建立过程中，主要采用三维建模软件进行构件建模，并逐个对构件进行位置摆放，形成三维环境整体环境，最终利用虚拟现实的技术进行环境展现。但是，由于铁路工务工程，特别是桥梁工程，具有里程长、构件多而复杂、模型装配精度要求高的特点。因此，采用传统高速公路的三维环境搭建方式不能满足高速铁路工务工程的要求。

目前，提出了一种利用三维GIS的方式进行环境的展现方法，即，在三维GIS软件中，通过绝对坐标摆放构件，以实现每个模型均能摆放在实际位置上。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种基于三维地理信息平台的铁路工务工程设施设备数据的生产方法，该方法以铁路工务工程设施设备属性数据自动生成三维场景，能够快速的搭建铁路三维虚拟环境。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提出了铁路工务工程三维虚拟场景快速搭建方法，包括步骤：S1、采集铁路工务工程的相关数据，并根据该数据确定铁路工务工程的模型属性信息；S2、根据确定的属性信息生成铁路工务工程三维模型库及其周边三维环境，并进行模型匹配、模型姿态调整及模型拉伸；S3、在三维GIS平台中通过统一坐标系，将铁路工务工程三维模型与其周边三维环境进行结合，以展示搭建完成的场景。

优选地，步骤S 1中相关数据包括：铁路线路矢量数据、里程标、桩基、承台、桥墩、垫石、桥梁、轨道板、轨道以及供电所。

优选地，步骤S1中模型属性信息包括：模型属性字段、模型位置字段、模型拉伸及模型姿态字段。

优选地，所述模型拉伸及模型姿态字段描述模型旋转角度以及单位模型变形量。

优选地，步骤S2中生成周边三维环境包含数字正射影像图以及数字高程模型的制作及合成，该环境的制作为铁路工务工程提供了展示环境。

优选地，步骤S2中三维模型库是对铁路工务工程三维部件进行集中管理的数据库，是模型匹配环节中模型的来源。

优选地，步骤S2中模型匹配过程是利用模型的属性字段中规定的模型类型，在三维模型库中检索对应模型，并结合属性字段中的位置字段进行模型的摆放。

优选地，步骤S2中模型姿态调整及拉伸是在模型摆放到三维场景后，对模型水平方向，垂直方向上进行角度变化，其中水平方向旋转角度是根据模型中心点位置上的铁路线法向量与北方向的夹角进行计算而得出，垂直方向旋转角度是根据模型平面标高进行角度计算而得出。

优选地，在数据库中通过唯一编码字段，建立三维模型与工务工程属性信息数据库的关联关系，实现三维环境下的铁路工务工程信息查询。

一种铁路工务工程三维虚拟场景快速搭建系统，包括：用于采集铁路工务工程的相关数据，并根据该数据确定铁路工务工程的模型属性信息的模块；用于根据确定的属性信息生成铁路工务工程三维模型库及其周边三维环境，并进行模型匹配、模型姿态调整及模型拉伸的模块；用于在三维GIS平台中通过统一坐标系，将铁路工务工程三维模型与其周边三维环境进行结合，以展示搭建完成的场景的模块。

（三）有益效果

本发明能够改善铁路工务工程信息的查看和管理方式，特别是对于桥梁多、跨度大的高速铁路建设和运营管理方面，具备以下突出优点：1、以三维场景为展示环境，能够更直接的查看到高速铁路周边环境对铁路的影响；2、三维铁路工务工程的展示是以工程构件为数据单元，将更为直观和细致的展示桥梁、路基、隧道及涵洞等信息；3、取代原有繁杂的CAD图纸，通过可视化图形与信息数据库进行统一，实现工务工程信息统一化信息检索；4、利用属性进行模型驱动，将大大降低建模过程中的人工成本，提高了三维环境的搭建效率；5、利用线性参考和动态分段技术，能够对铁路构件机型精确定位，保证铁路工务工程信息展示的准确性；6、利用GIS的分析功能，可在浏览系统中进行距离量算、洪水分析、通视分析。

附图说明