本發(fā)明專利技術公開了一種用于水利水電工程的三維設計協(xié)同作業(yè)方法，在對已有工程區(qū)域的地形、地質(zhì)基礎資料進行數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲的基礎上，分別建立與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫；通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫建立水利水電工程尺度的三維地質(zhì)精細模型；以所述三維地質(zhì)精細模型為核心，通過屬性庫、模型庫和圖形圖像庫將地質(zhì)勘探、地質(zhì)制圖與分析、水工建筑物三維建模與方案分析、施工組織方案設計與優(yōu)化分析方法關聯(lián)起來，通過地質(zhì)-大壩工程、地質(zhì)-地下工程和地質(zhì)-邊坡工程三維可視化協(xié)同分析方法，實現(xiàn)水利水電工程地質(zhì)-水工-施工協(xié)同設計與分析的三維一體化環(huán)境和協(xié)同分析。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及水利水電工程領域中的三維一體化設計領域，尤其涉及。
技術介紹
水利水電工程設計分析參與專業(yè)眾多，包括測量、地質(zhì)、樞紐布置、壩工、通航建筑、電站廠房、施工導流和施工組織等各項內(nèi)容，目前使用的主流設計分析方法和平臺大都是基于二維的，難以實現(xiàn)這些專業(yè)進行協(xié)同分析的功能；即使有專業(yè)(如機電)采用三維設計，但專業(yè)間是以二維圖形及說明文檔形式傳遞設計成果，因此下游專業(yè)應用該成果時必須對上游專業(yè)成果進行重新理解和構造，這樣無法保證設計依據(jù)的即時性和有效性，方案變更時修改工作量大。三維設計比二維設計有許多優(yōu)勢[1] : ( I)三維表達直觀(所見即所得)，能準確地表達工程人員的設計意圖，能發(fā)現(xiàn)和有效解決設計間的錯、漏和碰等問題；(2)可有效集成設計知識，包括規(guī)則性知識和過程性知識，促進知識重用，減輕設計工作量；(3)模型關聯(lián)，有效保證數(shù)據(jù)自動更新；(4)能為有限元分析提供原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)計算機輔助設計/計算機輔助工程(CAD/CAE)的集成。三維設計的這些優(yōu)點更適用于水利水電工程多專業(yè)間的協(xié)同分析和設計方案的優(yōu)化調(diào)整。目前最常見的一種做法是先采用三維地質(zhì)軟件(如GOCAD、GeoEngine等)進行三維地質(zhì)建模，然后用比較知名的三維設計軟件(如AutoCAD Civil 3D、Microstation、CATIA等)[2]進行水工、施工設計，同時將地質(zhì)軟件所建立的三維地質(zhì)模型導入水工三維設計平臺，將三維地質(zhì)模型和水工建筑物進行總裝分析。雖然這種方式在一定程度上可行，但這種采用異構三維模式來完成的三維設計不能保證設計關聯(lián)性，例如由于新的鉆孔數(shù)據(jù)而更新了三維地質(zhì)模型，下游水工專業(yè)設計所依據(jù)的地質(zhì)模型難以及時更新。主要參考文獻[I]李明超，鐘登華，王忠耀，等.水利水電工程地質(zhì)-水工三維協(xié)同設計系統(tǒng)研究·中國工程科學，2010，12(1) :43-47[2]王進豐，李小帥，傅尤杰.CATIA軟件在水電工程三維協(xié)同設計中的應用.人民長江，2009，40 (4) :68-70
技術實現(xiàn)思路
本專利技術提供了，本專利技術使用方便、運行效率高，提高了設計的關聯(lián)性，實現(xiàn)了對下游地質(zhì)模型等及時更新，詳見下文描述，所述方法包括以下步驟(I)在對已有工程區(qū)域的地形、地質(zhì)基礎資料進行數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲的基礎上，分別建立與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫；(2)通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫建立水利水電工程尺度的三維地質(zhì)精細模型；(3)以所述三維地質(zhì)精細模型為核心，通過屬性庫、模型庫和圖形圖像庫將地質(zhì)勘探、地質(zhì)制圖與分析、水工建筑物三維建模與方案分析、施工組織方案設計與優(yōu)化分析方法關聯(lián)起來，通過地質(zhì)-大壩工程、地質(zhì)-地下工程和地質(zhì)-邊坡工程三維可視化協(xié)同分析方法，實現(xiàn)水利水電工程地質(zhì)-水工-施工協(xié)同設計與分析的三維一體化環(huán)境和協(xié)同分析。所述通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫建立水利水電工程尺度的三維地質(zhì)精細模型具體為通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫采用面向工程區(qū)域尺度的三維地質(zhì)建模方法和面向統(tǒng)計尺度的巖體結構三維網(wǎng)絡隨機建模方法，建立考慮地質(zhì)結構歷史構造的所述三維地質(zhì)精細模型。所述三維地質(zhì)精細模型還能夠自動轉換為包含復雜地形地質(zhì)體、巖體結構和工程建筑物的三維有限元網(wǎng)格體系。所述三維有限元網(wǎng)格體系還用于針對水工巖體結構數(shù)值模擬分析前處理工作中存在的地質(zhì)模型建立、空間單元劃分問題，通過三維地質(zhì)精細建模與數(shù)值模擬分析的耦合模式，建立為巖體結構數(shù)值模擬分析提供不同類別、信息豐富的精細三維網(wǎng)格剖分模型。所述水利水電工程地質(zhì)-水工-施工協(xié)同設計與分析的三維一體化環(huán)境和協(xié)同分析具體為基于基礎數(shù)據(jù)庫、三維地質(zhì)建模、水工建筑物快速建模和計算機協(xié)同工作技術，采用同構的三維設計模式，通過地質(zhì)分析與設計、大壩工程-地質(zhì)三維設計與分析、地下工程-地質(zhì)三維設計與分析、邊坡工程-地質(zhì)-三維設計與分析方法，實現(xiàn)三維剖切分析、壩基處理分析、地下建筑物布置分析、邊坡開挖分析、施工進度分析多方面的綜合分析和不同專業(yè)間的協(xié)同作業(yè)，提供模型反饋機制、公共數(shù)據(jù)通道，耦合新的數(shù)據(jù)實現(xiàn)模型的更新與分析，實現(xiàn)各專業(yè)間的交叉循環(huán)和協(xié)同分析，進行各種方案的三維設計。本專利技術提供的技術方案的有益效果是完成地質(zhì)分析、水工設計、施工設計以及總體方案的三維一體化協(xié)同優(yōu)化。以三維地質(zhì)精細模型為基礎，通過對地質(zhì)、水工和施工專業(yè)進行數(shù)據(jù)采集、三維建模、協(xié)同分析、方案優(yōu)化等三維定量化和綜合一體化的分析，并提供便捷的模型反饋機制、公共數(shù)據(jù)通道，能快速耦合新的數(shù)據(jù)實現(xiàn)模型的及時更新與分析，實現(xiàn)各專業(yè)間的交叉循環(huán)和協(xié)同分析，有利于快速、準確、合理、有效地進行各種設計方案的評價和優(yōu)化分析，可以提高水利水電工程設計分析的水平和效率。附圖說明圖1是本專利技術的系統(tǒng)總體結構圖； 圖2是本專利技術的基礎數(shù)據(jù)庫模塊界面；圖3是所建立的工程區(qū)域地質(zhì)精細模型，其中(a)、(b)分別為整體區(qū)域和大壩區(qū)域的三維模型；圖4是自動轉換生成的三維有限元模型，其中(a)、(b)分別為地質(zhì)體的四面體有限元模型和壩體的六面體-四面體有限元模型；圖5是水利水電工程地質(zhì)三維設計分析圖，其中(a)、(b)分別為巖層陡傾線剖切分析和300m高程的平切分析；圖6是大壩工程-地質(zhì)協(xié)同設計分析圖，其中(a)、(b)分別為沿大壩設計軸線的三維分析和大壩建基面方案的開挖分析；圖7是地下工程-地質(zhì)協(xié)同設計分析圖，其中(a)、(b)分別為原設計布置方案和優(yōu)化調(diào)整后的布置方案設計分析；圖8是基于三維模型的左岸人工高邊坡工程開挖分析；圖9是本專利技術一體化環(huán)境下的三維協(xié)同作業(yè)圖。具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。為了使用方便、運行效率高，提高了設計的關聯(lián)性，實現(xiàn)了對下游地質(zhì)模型等及時更新，本專利技術實施例提供了，參見圖1，詳見下文描述101 :在對已有工程區(qū)域的地形、地質(zhì)基礎資料進行數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲的基礎上，分別建立與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫；102 :通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫建立水利水電工程尺度的三維地質(zhì)精細模型；其中，地質(zhì)精細模型是針對水利水電工程不同區(qū)域大小、不同階段地質(zhì)數(shù)據(jù)的特點，通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫采用面向工程區(qū)域尺度的三維地質(zhì)建模方法和面向統(tǒng)計尺度的巖體結構三維網(wǎng)絡隨機建模方法，建立考慮地質(zhì)結構歷史構造的精確匹配三維地質(zhì)精細模型，實現(xiàn)工程區(qū)域-統(tǒng)計多尺度三維地質(zhì)精細模型的耦合構建與分析。其中，該三維地質(zhì)精細模型還能夠自動轉換為包含復雜地形地質(zhì)體、巖體結構和工程建筑物的三維有限元網(wǎng)格體系。三維有限元網(wǎng)格體系用于針對水工巖體結構數(shù)值模擬分析前處理工作中存在的地質(zhì)模型建立、空間單元劃分等問題，通過三維地質(zhì)精細建模與數(shù)值模擬分析的耦合模式，快速、準確地建立為巖體結構數(shù)值模擬分析提供不同類別、信息豐富的精細三維網(wǎng)格剖分模型，為工程協(xié)同設計與優(yōu)化提供直觀便捷的分析平臺。103 :以三維地質(zhì)精細模型為核心，通過屬性庫、模型庫和圖形圖像庫將地質(zhì)勘探、地質(zhì)制圖與分析、水工建筑物三維建模與方案分析、施工組織方案設計與優(yōu)化分析方法關聯(lián)起來，通過地質(zhì)-大壩工程、地質(zhì)-地下工程和地質(zhì)-邊坡工程本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種用于水利水電工程的三維設計協(xié)同作業(yè)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1）在對已有工程區(qū)域的地形、地質(zhì)基礎資料進行數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲的基礎上，分別建立與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫；（2）通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫建立水利水電工程尺度的三維地質(zhì)精細模型；（3）以所述三維地質(zhì)精細模型為核心，通過屬性庫、模型庫和圖形圖像庫將地質(zhì)勘探、地質(zhì)制圖與分析、水工建筑物三維建模與方案分析、施工組織方案設計與優(yōu)化分析方法關聯(lián)起來，通過地質(zhì)?大壩工程、地質(zhì)?地下工程和地質(zhì)?邊坡工程三維可視化協(xié)同分析方法，實現(xiàn)水利水電工程地質(zhì)?水工?施工協(xié)同設計與分析的三維一體化環(huán)境和協(xié)同分析。
【技術特征摘要】
1.一種用于水利水電工程的三維設計協(xié)同作業(yè)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)在對已有工程區(qū)域的地形、地質(zhì)基礎資料進行數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲的基礎上，分別建立與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫； (2)通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫建立水利水電工程尺度的三維地質(zhì)精細模型； (3)以所述三維地質(zhì)精細模型為核心，通過屬性庫、模型庫和圖形圖像庫將地質(zhì)勘探、地質(zhì)制圖與分析、水工建筑物三維建模與方案分析、施工組織方案設計與優(yōu)化分析方法關聯(lián)起來，通過地質(zhì)-大壩工程、地質(zhì)-地下工程和地質(zhì)-邊坡工程三維可視化協(xié)同分析方法，實現(xiàn)水利水電工程地質(zhì)-水工-施工協(xié)同設計與分析的三維一體化環(huán)境和協(xié)同分析。2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于水利水電工程的三維設計協(xié)同作業(yè)方法，其特征在于，所述通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫建立水利水電工程尺度的三維地質(zhì)精細模型具體為 通過與屬性庫、模型庫和圖形圖像庫相應的基礎數(shù)據(jù)庫采用面向工程區(qū)域尺度的三維地質(zhì)建模方法和面向統(tǒng)計尺度的巖體結構三維網(wǎng)絡隨機建模方法，建立考慮地質(zhì)結構歷史構造的所述三維地質(zhì)精細模型。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于水利水電工程的三維設...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李明超，閆福根，韓彥青，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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