[发明专利]参数驱动的高速铁路桥梁自适应多层次三维可视化方法

权利要求书

1.一种参数驱动的高速铁路桥梁自适应多层次三维可视化方法，包括以下步骤：

S1，高速铁路桥梁细节层次模型制作：根据高速铁路桥梁全生命周期信息特点与工程管理需求，设置定位层、矢量层和实体层，所述实体层进一步细化为设计实体层、施工实体层和运维实体层，根据多尺度浏览的需求，对所述设计实体层、施工实体层和运维实体层以参数驱动几何形体的抽象，构造尺度实体层；

S2，高速铁路桥梁细节层次模型组织管理：高速铁路桥梁细节层次模型以松散的方式存储，通过建立对象、版本、空间、时间连接来构造复杂的多维网状组织关系，支撑细节层次模型的自适应动态调度；

S3，高速铁路桥梁细节层次模型自适应动态调度：基于高速铁路桥梁细节层次模型及细节层次模型之间的多维网状组织关系，增加调度解析模块，将包括空间、时间、版本、工程应用在内的查询命令解算为调度条件集，实现矢量、实体模型的复杂和一体化调度及虚拟环境下的分类渲染；

其中，步骤S1包括以下步骤：

S1-1：在定位层，构建工程项目中所有桥梁的首层LOD模型；

S1-2：在矢量层，构建工程项目中所有桥梁的第二层LOD模型；

S1-3：在实体层，进一步细化为设计实体层、施工实体层和运维实体层；

S1-4：参数驱动几何抽象，构造尺度LOD模型；

步骤S1-1采取以下步骤：

第一步，将每个桥梁工点的首层LOD模型定义为多个三维注记点的集合，每个三维注记点包括点的三维坐标和两个属性字段；

第二步，查询所有参数版本，依次从各参数版本中逐一抽取桥梁工点的首层LOD模型参数，包括工点名称、所属线路名称、起始里程、终止里程、桥台名称与中心里程、桥墩编号与中心里程；

第三步，为各参数版本中每个桥梁工点的定位LOD模型填充数值：

首先，添加当前版本桥梁工点首层LOD模型，向属性字段写入工点名称、版本编码、线路名称；第二，添加起始注记点，向属性字段写入起始里程；第三，添加终止注记点，向属性字段写入终止里程；第四，逐一添加桥台注记点，向属性字段写入桥台名称与中心里程；最后，添加桥墩注记点，向属性字段写入桥墩编号与中心里程；

步骤S1-3具体包括：

S1-3-1，构造桥梁的设计实体LOD模型，采取以下步骤：

第一步，将每个桥梁工点的设计实体LOD模型定义为两个三维实体集合与属性字段，三维实体集合分别为墩台实体集与梁段实体集，墩台实体集由桥梁工点的所有墩台的三维实体集组成，每个墩台的三维实体集包括桩实体集、承台实体集、墩身实体集与一个属性字段，桩实体集包括每根桩的三维实体和一个属性字段，承台实体包括每级承台的三维实体和一个属性字段，墩身实体集包括墩身实体、椎体实体、渐变板实体；梁段实体集由桥梁工点的所有梁段的三维实体组成；

第二步，在S1-2的基础上，从各版本参数中逐一抽取桥梁工点的设计实体参数，包括每个墩台桩几何参数、墩台墩身的几何参数、梁体截面参数；

第三步，为每个桥梁工点的设计实体LOD模型填充数值：首先，添加当前版本桥梁工点设计实体LOD模型，向属性字段写入工点名称与版本编码；第二，创建墩台实体集与梁段实体集；第三，向墩台实体集逐一添加每个墩台的三维实体集，若当前墩台为桥台，向其属性字段写入桥台名称，否则向其属性字段写入桥墩编号；第四，向墩台的三维实体集中添加墩身实体集，以墩台的架梁点为原点，根据墩台墩身的几何参数，采用参数化建模的方法构造墩身实体、椎体实体、渐变板实体，并将其加入墩身实体集中；第五，向墩台的三维实体集中添加承台实体集，从下向上依次向承台实体集中添加每级承台，向其属性字段写入承台编号，以每级承台底面中心为原点，根据几何参数，采用参数化建模的方法构造承台实体并加入到承台实体集中；第六，向墩台的三维实体集中添加桩实体集，从左向右、从上向下依次向桩实体集中添加每根桩，向其属性字段写入桩编号，以每根桩顶面中心为原点，根据几何参数，采用参数化建模的方法构造桩实体并加入到桩实体集中；第七，向梁段实体集逐一添加每个梁段的三维实体，向其属性字段写入梁段编号，以梁段顶面中心为原点，获取梁段范围内所有梁体截面参数，采用参数化建模的方法构造梁段实体并加入到梁段实体集中；

S1-3-2，构造桥梁的施工实体LOD模型，步骤如下：

第一，在已有设计实体LOD模型的基础上进行施工深化，包括结构细化与信息补充两种情况，所述结构细化包括：首先抽取已有设计实体LOD模型的参数，然后抽取模型的施工深化参数，最后采用参数化建模的方法将待细化的单一部件扩充为三维实体集，以墩身分块浇筑为例，抽取对应墩身设计参数中的几何形体参数，抽取施工深化参数中的墩身分块高度，复制设计实体LOD模型，将墩身实体替换为墩身实体集，每个墩身实体包含墩身分块实体模型与一个属性字段，向墩身实体的属性字段写入分块编号，采用参数化建模的方法构造墩身分块实体模型，将墩身实体加入到墩身实体集中；所述信息补充包括：首先判断分项工程类别为下部工程、上部工程或其他，若分项工程为其他，则新增辅助实体集，然后，若分项工程为上部工程或下部工程，抽取已有设计实体LOD模型的参数，再抽取模型的施工深化参数，否则只抽取模型的施工深化参数，最后采用参数化建模的方法建立三维实体模型，并将其加入到相应实体集中；

第二，设计变更：首先在参数集中添加新版本参数；然后根据新版本参数重复S1-1、S1-2、S1-3-1构造定位层、矢量层及设计实体LOD模型；最后，采用S1-3-2中施工深化方法构造桥梁的施工实体LOD模型；

S1-3-3：构造桥梁的运维实体LOD模型，包括：

首先，抽取最后一版施工实体LOD模型的参数，第二，根据运维管理的需求，采用参数驱动的方法对施工实体LOD模型进行简化，并输出为运维实体LOD模型，第三，抽取运维参数，对已生成的简化实体LOD模型进行局部修改，最后，采用S1-3-2中施工深化的信息补充方法添加附属运维实体模型；

步骤S1-4具全包括：

第一步，根据可视化场景的大小、硬件渲染效率、应用需求精度及实体的复杂程度确定几何抽象的级数；

第二步，逐一抽取设计实体LOD模型、施工实体LOD模型、运维实体LOD模型，将其设置为当前实体模型；从参数集中抽取当前实体模型对应的版本参数；根据几何抽象级数，逐级进行参数驱动的几何抽象，包括几何体抽象与纹理抽象，几何体抽象计算当前抽象级版本参数中圆、椭圆、弧线段的曲线构造点数，采用参数化建模的方法生成简化实体，纹理抽象计算当前抽象级的分辨率，对纹理图片进行降采样处理，降低纹理贴图精度；

步骤S2具体包括：

S2-1，建立高速铁路桥梁LOD模型的对象连接：首先，以工点名称为依据抽取LOD模型，建立抽取模型的一级对象关联；然后，遍历一级关联对象的墩台模型，以桥台名称或桥墩编号为依据建立墩台二级对象关联，遍历一级关联对象的梁段模型，以梁段编号为依据建立梁段二级对象关联；最后，遍历墩台二级对象，分别以桩编号、承台号、墩身块编号为依据建立墩台三级对象关联，遍历梁段二级对象，以梁块编号为依据建立梁段三级对象关联；

S2-2，建立高速铁路桥梁LOD模型的版本连接：首先，根据设计变更建立参数版本的一级索引；第二，遍历版本的一级索引，根据索引内部细节信息更新的时间建立版本的二级索引；最后，分别以版本的两级索引为依据，抽取LOD模型，建立抽取模型的两级版本关联；

S2-3，建立高速铁路桥梁LOD模型的时空连接，以虚拟场景为世界坐标系，为LOD模型添加空间位置与姿态信息，以工程周期为时间轴为LOD模型添加时间信息；

步骤S2-3包括以下步骤：

首先，建立高速铁路桥梁LOD模型的空间定位和尺度连接，空间定位采用分级定位、层级继承的方法，根据里程值、线路名称、三维中线计算定位层LOD模型在虚拟场景中的位置和姿态建立一级空间定位，矢量层LOD模型继承一级空间定位信息，根据中心矢量、范围矢量与高度矢量进行位置与姿态调整建立二级空间定位，实体层LOD模型继承二级空间定位信息，以定位基准为原点进行实体模型的位置与姿态调整建立三级空间定位，尺度LOD模型继承设计、施工、运维实体LOD模型的三级空间定位信息，采用均匀分布的方法，由底层向上建立尺度关联；

然后，建立高速铁路桥梁LOD模型的时间连接，根据工程周期建立一级时间定位，根据信息更新的时间细化时间轴，形成二级时间定位，最后，以信息更新时间为依据，分层逐一为LOD模型添加二级时间定位。