本發(fā)明涉及架空輸電線路領(lǐng)域，具體涉及一種三維gis系統(tǒng)中的桿塔參數(shù)化建模方法。

背景技術(shù)：

架空輸電線路設(shè)計(jì)采用二維資料開(kāi)展，信息不直觀，表達(dá)效果差，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖建立桿塔的三維模型，可顯著提高輸電線路設(shè)計(jì)質(zhì)量。

目前，輸電線路桿塔大多采用圖形化建模的方法，，選用3dsmax軟件進(jìn)行手工建模，建模環(huán)境穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，操作方便，同時(shí)模型與autocad兼容，提供了多種數(shù)據(jù)導(dǎo)出格式，但手工建模存在效率低，建模質(zhì)量因人而異、成果不易檢查和修改的缺陷。在目前常規(guī)的參數(shù)化建模技術(shù)中，通過(guò)對(duì)參數(shù)化的截面進(jìn)行布爾運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)桿塔構(gòu)件基本截面的定義，采用移動(dòng)、復(fù)制、拉伸、漸變等方法實(shí)現(xiàn)桿塔三維建模，但是模型精度、貼圖及渲染效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種三維gis系統(tǒng)中的桿塔參數(shù)化建模方法，該方法使設(shè)計(jì)、審核人員能夠在設(shè)計(jì)階段全面、系統(tǒng)、直觀地預(yù)演輸電線路建成后的工程效果，實(shí)現(xiàn)輸電線路桿塔在gis平臺(tái)中的三維顯示；利用該方法建立的桿塔三維模型可支持工程全壽命周期內(nèi)的共享及應(yīng)用，并利用三維gis將桿塔與地形、地貌進(jìn)行無(wú)縫集成；實(shí)現(xiàn)三維幾何模型與參數(shù)信息的有機(jī)集成與同步更新，實(shí)現(xiàn)桿塔三維模型的最優(yōu)化。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種三維gis系統(tǒng)中的桿塔參數(shù)化建模方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1.分解桿塔結(jié)構(gòu)，得到桿塔建模用組件；

步驟2.確定所述組件的建模用參數(shù)，定位所述組件并確定所述組件的建模操作；

步驟3.根據(jù)所述組件及其建模操作，在三維gis系統(tǒng)中對(duì)桿塔進(jìn)行參數(shù)化建模。

優(yōu)選的，所述步驟1包括：

1-1.根據(jù)所述桿塔上的各組成部件的相似性將桿塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯層分解及物理層分解，分別得到邏輯層及物理層的父類(lèi)組件；

1-2.將分解后的所述邏輯層及物理層下的各所述父類(lèi)組件細(xì)分為子類(lèi)組件集合。

優(yōu)選的，所述1-1中的所述邏輯層的父類(lèi)組件包括：塔頭、塔身及塔腿；所述物理層的父類(lèi)組件包括：主材、斜材、輔材及連接件。

優(yōu)選的，所述1-2包括：

將所述邏輯層的各父類(lèi)組件及所述物理層的各父類(lèi)組件均細(xì)分為子類(lèi)組件集合，所述子類(lèi)組件集合中均包括角鋼、連接板、墊板及螺栓。

優(yōu)選的，所述步驟2包括：

2-1.確定各所述組件的基本參數(shù)，所述基本參數(shù)包括位置參數(shù)、朝向參數(shù)及紋理等參數(shù)；

2-2.根據(jù)各所述組件的基本參數(shù)，對(duì)各所述組件進(jìn)行定位及映射；

2-3.確定各所述組件的組合參數(shù)，所述組合參數(shù)包括特征操作參數(shù)及模型特征參數(shù)；

2-4.對(duì)所述組合參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定所述組件的建模操作。

優(yōu)選的，所述2-2包括：

根據(jù)各所述組件的所述位置參數(shù)及朝向參數(shù)，在桿塔拼接場(chǎng)景中定位各所述組件；

根據(jù)各所述組件的所述紋理參數(shù)，對(duì)各所述組件進(jìn)行紋理映射。

優(yōu)選的，所述2-4包括：分別計(jì)算所述特征操作參數(shù)及所述模型特征參數(shù)，確定所述組件的建模操作；

所述計(jì)算所述特征操作參數(shù)包括布爾運(yùn)算、規(guī)則分布、圖元構(gòu)建及掃描體；

所述計(jì)算所述模型特征參數(shù)包括特征幾何計(jì)算、特征標(biāo)量計(jì)算和特征矢量計(jì)算；

其中，所述布爾運(yùn)算為進(jìn)行交叉并的運(yùn)算；

所述規(guī)則分布包括點(diǎn)組合運(yùn)算、線插入運(yùn)算和面插入運(yùn)算；

所述圖元構(gòu)建包括對(duì)規(guī)則圖元進(jìn)行構(gòu)建及對(duì)不規(guī)則圖元進(jìn)行構(gòu)建；

所述掃描體包括截面放樣、體放樣、曲面放樣及扭曲放樣操作。

優(yōu)選的，所述步驟3包括：

3-1.根據(jù)所述組件及其建模操作，在三維gis系統(tǒng)中創(chuàng)建組件實(shí)體及所述組件實(shí)體的數(shù)據(jù)塊，并注冊(cè)所述組件實(shí)體；

3-2.設(shè)置桿塔模型結(jié)構(gòu)；

3-3.逐層重載桿塔模型中所述組件的繪制函數(shù)；

3-4.重載是組件實(shí)體的消息響應(yīng)函數(shù)，完成對(duì)桿塔的參數(shù)化建模。

優(yōu)選的，所述步驟3-1包括：

根據(jù)所述組件及其建模操作，利用格網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在三維gis系統(tǒng)中創(chuàng)建組件實(shí)體及所述組件實(shí)體的數(shù)據(jù)塊，并注冊(cè)所述組件實(shí)體；

其中，所述格網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括成員變量及成員函數(shù)；所述成員變量包括節(jié)點(diǎn)、面及紋理通道；所述成員函數(shù)包括坐標(biāo)等法向量平滑及紋理貼圖。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種三維gis系統(tǒng)中的桿塔參數(shù)化建模方法，分解桿塔結(jié)構(gòu)，得到桿塔建模用組件；確定組件的建模用參數(shù)，定位組件并確定組件的建模操作根據(jù)組件及其建模操作，在三維gis系統(tǒng)中對(duì)桿塔進(jìn)行參數(shù)化建模。本發(fā)明提出的方法使設(shè)計(jì)、審核人員能夠在設(shè)計(jì)階段全面、系統(tǒng)、直觀地預(yù)演輸電線路建 成后的工程效果，實(shí)現(xiàn)輸電線路桿塔在gis平臺(tái)中的三維顯示；利用該方法建立的桿塔三維模型可支持工程全壽命周期內(nèi)的共享及應(yīng)用，并利用三維gis將桿塔與地形、地貌進(jìn)行無(wú)縫集成；實(shí)現(xiàn)三維幾何模型與參數(shù)信息的有機(jī)集成與同步更新，實(shí)現(xiàn)桿塔三維模型的最優(yōu)化。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，利用三維gis將桿塔與地形、地貌進(jìn)行無(wú)縫集成，并提供共享環(huán)境，支持多專(zhuān)業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，通過(guò)語(yǔ)義建模實(shí)現(xiàn)桿塔的表述、存儲(chǔ)、修改及應(yīng)用，同步記錄桿塔的三維幾何模型和相應(yīng)的參數(shù)，并聯(lián)動(dòng)更新，實(shí)現(xiàn)桿塔三維模型的最優(yōu)化。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，使設(shè)計(jì)、審核人員能夠在設(shè)計(jì)階段全面、系統(tǒng)、直觀地預(yù)演輸電線路建成后的工程效果，實(shí)現(xiàn)輸電線路桿塔在gis平臺(tái)中的三維顯示。

3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，利用該方法建立的桿塔三維模型可支持工程全壽命周期內(nèi)的共享及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)三維幾何模型與參數(shù)信息的有機(jī)集成與同步更新。

4、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，應(yīng)用廣泛，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種三維gis系統(tǒng)中的桿塔參數(shù)化建模方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的建模方法中步驟1的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的建模方法中步驟2的流程示意圖；

圖4是本發(fā)明的建模方法中步驟3的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種三維gis系統(tǒng)中的桿塔參數(shù)化建模方法，包括如下步驟：

步驟1.分解桿塔結(jié)構(gòu)，得到桿塔建模用組件；

步驟2.確定組件的建模用參數(shù)，定位組件并確定組件的建模操作；

步驟3.根據(jù)組件及其建模操作，在三維gis系統(tǒng)中對(duì)桿塔進(jìn)行參數(shù)化建模。

如圖2所示，步驟1包括：

1-1.根據(jù)桿塔上的各組成部件的相似性將桿塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯層分解及物理層分解，分別得到邏輯層及物理層的父類(lèi)組件；

1-2.將分解后的邏輯層及物理層下的各父類(lèi)組件細(xì)分為子類(lèi)組件集合。

3、如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，1-1中的邏輯層的父類(lèi)組件包括：塔頭、塔身及塔腿；物理層的父類(lèi)組件包括：主材、斜材、輔材及連接件。

其中，1-2包括：

將邏輯層的各父類(lèi)組件及物理層的各父類(lèi)組件均細(xì)分為子類(lèi)組件集合，子類(lèi)組件集合中均包括角鋼、連接板、墊板及螺栓。

如圖3所示，步驟2包括：

2-1.確定各組件的基本參數(shù)，基本參數(shù)包括位置參數(shù)、朝向參數(shù)及紋理等參數(shù)；

2-2.根據(jù)各組件的基本參數(shù)，對(duì)各組件進(jìn)行定位及映射；

2-3.確定各組件的組合參數(shù)，組合參數(shù)包括特征操作參數(shù)及模型特征參數(shù)；

2-4.對(duì)組合參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定組件的建模操作。

其中，2-2包括：

根據(jù)各組件的位置參數(shù)及朝向參數(shù)，在桿塔拼接場(chǎng)景中定位各組件；

根據(jù)各組件的紋理參數(shù)，對(duì)各組件進(jìn)行紋理映射。

其中，2-4包括：分別計(jì)算特征操作參數(shù)及模型特征參數(shù)，確定組件的建模操作；

計(jì)算特征操作參數(shù)包括布爾運(yùn)算、規(guī)則分布、圖元構(gòu)建及掃描體；

計(jì)算模型特征參數(shù)包括特征幾何計(jì)算、特征標(biāo)量計(jì)算和特征矢量計(jì)算；

其中，布爾運(yùn)算為進(jìn)行交叉并的運(yùn)算；

規(guī)則分布包括點(diǎn)組合運(yùn)算、線插入運(yùn)算和面插入運(yùn)算；

圖元構(gòu)建包括對(duì)規(guī)則圖元進(jìn)行構(gòu)建及對(duì)不規(guī)則圖元進(jìn)行構(gòu)建；

掃描體包括截面放樣、體放樣、曲面放樣及扭曲放樣操作。

如圖4所示，步驟3包括：

3-1.根據(jù)組件及其建模操作，在三維gis系統(tǒng)中創(chuàng)建組件實(shí)體及組件實(shí)體的數(shù)據(jù)塊，并注冊(cè)組件實(shí)體；

3-2.設(shè)置桿塔模型結(jié)構(gòu)；

3-3.逐層重載桿塔模型中組件的繪制函數(shù)；

3-4.重載是組件實(shí)體的消息響應(yīng)函數(shù)，完成對(duì)桿塔的參數(shù)化建模。

其中，步驟3-1包括：

根據(jù)組件及其建模操作，利用格網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在三維gis系統(tǒng)中創(chuàng)建組件實(shí)體及組件實(shí)體的數(shù)據(jù)塊，并注冊(cè)組件實(shí)體；

其中，格網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括成員變量及成員函數(shù)；成員變量包括節(jié)點(diǎn)、面及紋理通道；成員函數(shù)包括坐標(biāo)等法向量平滑及紋理貼圖。

本發(fā)明提供一種三維gis系統(tǒng)中的桿塔參數(shù)化建模方法的具體應(yīng)用例，如下：

包括面向組件的桿塔參數(shù)化建模1，組件的定位和組合2，實(shí)體模型繪制3，本發(fā)明專(zhuān)利通過(guò)上述三個(gè)步驟，建立桿塔三維模型，供工程設(shè)計(jì)人員在gis中使用。

(1)面向組件的桿塔參數(shù)化建模

對(duì)桿塔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解包含邏輯層分解和物理層分解兩個(gè)層次，具體操作方法為：

1-1)充分提煉組件的相似性，形成具有代表性父類(lèi)；

1-2)對(duì)父類(lèi)的強(qiáng)變化部分予以局部細(xì)化，獲得多樣且可擴(kuò)充的子類(lèi)集合。按照此類(lèi)方法，邏輯層分解指根據(jù)桿塔的上下邏輯關(guān)系分為塔頭、塔身、塔腿；物理層分解可分為主材、斜材、輔材、連接件；根據(jù)兩個(gè)層次，可進(jìn)一步劃分為一個(gè)個(gè)組件或子類(lèi)，包含角鋼、連接板、墊板、螺栓四大組件。

(2)組件的定位和組合

桿塔的各個(gè)組件利用參數(shù)來(lái)定義模型的幾何特性，通過(guò)公式和數(shù)學(xué)法則相互關(guān)聯(lián)，定位和組合需設(shè)計(jì)的參數(shù)包括基本參數(shù)和組合參數(shù)。具體為：

2-1)基本參數(shù)包括組件的位置、朝向和紋理等參數(shù)，通過(guò)位置參數(shù)和朝向參數(shù)實(shí)現(xiàn)模型組件在桿塔拼接場(chǎng)景中的定位，紋理參數(shù)對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行紋理映射；

2-2)組合參數(shù)包括特征操作參數(shù)及模型特征參數(shù)，通過(guò)特征操作類(lèi)型確定當(dāng)前組件需要的操作，包括布爾運(yùn)算、規(guī)則分布、圖元構(gòu)建和掃描體，布爾運(yùn)算進(jìn)行交叉并的運(yùn)算；股則分布進(jìn)行點(diǎn)組合、線插入和面插入；圖元構(gòu)建分為規(guī)則圖元和不規(guī)則圖元；掃描體進(jìn)行截面放樣、體放樣、曲面放樣和扭曲放樣的操作；模型特征參數(shù)包含特征幾何、特征標(biāo)量和特征矢量。

(3)實(shí)體模型繪制

利用“格網(wǎng)”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括節(jié)點(diǎn)、面、紋理通道、坐標(biāo)等成員變量及法向量平滑、紋理貼圖等成員函數(shù)。其中，節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值決定了模型點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的真實(shí)位置，面用于表達(dá)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系，面的法向量滿足右手系原則，紋理通道、紋理坐標(biāo)與紋理面用于指定面的貼圖內(nèi)容和貼圖方式；在vc2010語(yǔ)言下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)桿塔的可 視化參數(shù)編輯，步驟為：

3-1)創(chuàng)建組件實(shí)體其數(shù)據(jù)塊，并注冊(cè)實(shí)體；

3-2)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)置；

3-3)逐層重載組件的繪制函數(shù)；

3-4)重載實(shí)體的消息響應(yīng)函數(shù)。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。