三维可视化水工设计的系统框架和集成研究

三维可视化工程设计在先进行业已开始进入实用阶段,但在水工领域的发展却非常滞后。笔者通过分析不同行业三维可视化工程设计研究成果,提出了三维可视化水工设计系统的技术支撑,并针对水工设计行业的特点,指出了实现三维可视化水工设计系统的可行框架和实现方案。     

可视化技术在土石方平衡系统中的应用与研究

介绍了如何在水布垭面板堆石坝土石方平衡系统中实现三维地形、施工方案、施工进度、施工过程可视化的技术;提出了利用真实场景实时绘制技术、实时建模技术和网络通信实现施工方案、施工过程等的可视化设计思想.在PC机上利用Performer和OpenGL编程开发了可视化子系统.该子系统真实地再现了三维坝区景观,并能按多种方式进行漫游,实现了坝体填筑、料场开挖的工程进度的查询和施工方案、施工过程的动态仿真,有助于工程设计与决策人员全面、准确地掌握施工状况,促进大型水电站工程的施工管理.     

基于OpenGL的涵洞三维可视化系统的研究

传统的涵洞二维设计与三维可视化分离,不能够直观地观察到三维模型的建立以及更新的过程。为了实现涵洞工程设计三维可视化表达,论文采用VC++6.0编程,基于MFC的OpenGL图形应用程序框架,开发了涵洞三维可视化系统。该系统通过参数化设计,应用图像处理技术,有效集成了建筑物方案设计、结构设计,将设计成果三维可视化。实例表明,该系统有别于传统的非集成化设计,为涵洞三维可视化设计提供新方法。更多还原     

基于三维的工程转换系统研究与实现

针对三维设计成果如何转换为二维施工图的问题，对基于三维设计的水工建筑施工图生成系统进行了研究，该系统运用剖切和投影面两种方式，可自动生成水工结构图，钢筋视图及信息表，所生成的图纸完全满足施工详图要求，系统已在三峡等工程设计中应用。     

Catia和VisualFL在水工建筑三维设计中的应用

水工建筑物设计过程存在复杂、多变、非规则性等多方面的因素,目前很多设计软件不能方便快捷地解决这些设计问题。利用Catia在三维建模上的优势,同时结合Visual FI在三维结构配筋上的优势,运用自顶而下的三维可视化设计理念,系统地对水工建筑物开展从三维结构体建模,到三维结构体配筋,再到二维出图整个设计过程的探索和研究,实现了一个完整水利枢纽工程设计统一协调管理,做到各个建筑物之间相互独立设计,真正实现了建筑物结构及其配筋设计的三维自动化。该新设计方法对提高复杂结构直观性、出图效率、质量等具有很好的借鉴意义,能使设计人员彻底从琐碎的制图工作中解脱出来,将设计的重点放到创意中去。     

水工模型实训平台三维可视化设计与实现

三维可视化技术在水利水电工程设计中的广泛应用,有效的提升了设计质量及效率。本文采用目前水利水电行业中广泛运用的Micro Station三维设计平台,针对水工模型实训平台的参观及运用演示功能,借助软件强大的参考及建模功能,在有限场地内集成了水利水电工程中常见的水工建筑物三维模型。运用结果表明:在水工模型实训平台有限空间内,在满足平台功能定位条件下,通过对实际工程的三维模型文件的适当加工及修改后加以参考引用,能更快地完成众多水工建筑物模型的集成布置,显著减少建模时间;同时通过三维设计展示的虚拟真实场景,通过软件漫游功能,能直观反映参观效果,更好的优化设计。     

长江水文泥沙信息分析管理系统研究

阐述了长江水文泥沙信息分析管理系统的总体结构、设计理念和系统功能以及系统应用情况,重点介绍了矢量数据编辑子系统、对象关系数据库管理子系统、水文泥沙专业计算子系统、水沙信息可视化分析子系统、长江河道演变分析子系统、基本信息查询子系统、长江三维可视化子系统、水文泥沙河道信息网络发布子系统等8个子系统的功能实现.该系统采用数据库、GIS、遥感、网络融合技术,实现了对长江流域近110亿条水文泥沙监测数据和5万余幅地形观测资料的统一管理,提高了长江水文信息处理技术水平.     

水闸三维协同标准化设计系统研究

针对工程设计领域标准化和智能化的发展趋势,通过对水闸设计工作经验的总结、研究,开发出水闸三维协同标准化设计系统。该系统是集成了标准化的设计流程、方案设计模块、复核计算模块和可视化模块的一种智能化的设计系统。该系统利用工程数据库对设计数据进行统一存储和传递,并借助三维协同平台,实现设计方案的参数化建模和可视化展示,自动统计工程量等功能。该系统从根本上解决了水闸设计工作流程复杂、参数关系复杂、参数传递困难等问题,降低了设计人员的工作难度。     

基于三维的工程图转换系统研究与实现

针对三维设计成果如何转换为二维施工图的问题,对基于三维设计的水工建筑物施工图生成系统进行了研究。该系统运用剖切和投影面两种方式,可自动生成水工结构图、钢筋视图及信息表,所生成的图纸完全满足施工详图要求。系统已在三峡等工程设计中应用。     

可视化设计系统中标注技术研究

三维可视化设计系统应具备二维工程图生成功能,以实现二、三维一体化设计.在工程图自动生成中,需要解决好信息标注的问题,如标注信息的提取、转换、平面位置的干涉处理等.研究了水工结构三维可视化设计系统中钢筋自动标注技术,叙述了钢筋图自动标注及标注干涉自适应调整的实现方法.实例表明,本方法自动生成的钢筋图标注信息正确、清晰、合理,符合有关规程规范,达到了施工图的要求.     

基于增强现实的堆石坝工程三维可视化场景构建研究

针对堆石坝工程可视化中需建立大量复杂的环境模型,并且环境模型不能随工程进行及时修改而造成可视化直观性下降的问题,将增强现实技术AR(Augmented Reality)引入堆石坝工程可视化三维场的构建中,实现了基于增强现实的堆石坝工程三维可视化。关键技术包括水工建筑物的建模方法、基于硬件的虚拟相机注册方法、视频监控技术以及虚实图像融合方法等,通过基于硬件的虚拟相机注册技术将虚拟相机拍摄的水工建筑物模型和真实相机拍摄的真实场景融合,以获得增强现实效果。以某工程为例,建立了水工建筑物模型,并通过基于硬件的方式完成了相机三维注册,实现了基于增强现实的堆石坝工程三维可视化。结果表明,该研究能在真实的施工场景中直接显示出虚拟的水工建筑物模型,增强了工程可视化的直观性。     

水工建筑施工详图辅助设计系统

基于三维模型的二、三维一体化设计是工程应用中ＣＡＤ系统的发展方向，水利工程三维设计尤其是配筋设计ＣＡＤ系统是提高设计水平和效率的有效途径，在简要介绍基于三维模型的水工配筋ＣＡＤ系统研制的基础上，阐述了该系统的一个子系统一基于Ｍｉｃｒｏ 、Ｓｔａｔｉｏｎ二维平台二次开发的水利建筑施工二维详图计算机辅助设计系统，分析了系统的设计思想、结构体系，模块功能，详细讨论了施工详图设计信息的管理流程以及自动标注     

可视化仿真技术及其在水利水电工程中的应用研究

可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术，可视化仿真的理论和方法包括全过程动态仿真理论，图辅助仿真建模方法，基于GIS的三维动态数字模型构造及其可视化方法，基于GIS的三维动态演示方法及基于GIS的交互式可视化仿真系统结构等，实现了仿真建模、仿真计算过程及成果的可视化，在此基础上，深入研究了复杂水电工程地下厂房施工系统的可视化仿真与优化、水电工程施工导截流三维动态可视化仿真，混凝土坝施工过程三维动态可视化仿真及优化，水电站施工总布置可视化仿真等问题。并结合溪洛渡工程应用，研制开发了相应的可视化仿真软件ESAS、CDMIS、DAMSIM、CLMIS。所开发的软件系统内容丰富，可操作性强，人机界面友好，易维护，有良好的拓展性。该项研究为复杂大型工程施工组织设计提供了科学的理论方法和先进的技术手段，大大地提高了水利水电工程设计与管理的现代化水平。     

长江水利委员会设计院仿真技术应用成果介绍

长江水利委员会设计院在多年的设计中,始终坚持把先进的理念和技术应用于工程实践.联合开发的水工建筑物三维可视化CAD系统采用3D结构造型与配筋、2D施工图自动生成的思想,突破了二维平面设计的传统方法,使设计工作更加直观,效率更高.针对三峡工程开发的施工实时动态仿真系统,采用计算机跳仓选块,P3软件和三维仿真集成,通过在三峡工程的实际应用,其结果真实可信.在整合上述成果的基础上,设计院提出了建立贯穿工程设计、施工、管理全过程的水利工程虚拟仿真系统,进一步提高科技实力,具有很强的竞争性.     

水工混凝土结构健康诊断的预警系统

根据预警系统的三维结构原理图,提出了水工混凝土结构健康诊断预警系统的总体结构和内核.在此基础上,研究了预警系统的4个子系统,即数据融合、警源分析、警兆辨识和警情分析.并利用计算机可视化技术研制了可视化的预警系统.     

挡土墙三维设计分析软件平台的实现及应用

为了减少在挡土墙设计过程中的重复劳动、提升设计效率和设计方案的优化水平,开发了集合三维设计、基于规范的计算分析功能、有限元分析功能、自动出工程图及设计和计算说明书的挡土墙三维设计分析软件平台。在某泵站工程挡土墙设计中的应用表明:该软件平台通过参数化设计方法、分析模块和设计模块参数共享,实现了边设计边分析,并且可以自动给出工程图及设计(计算)说明书,减少了大量的重复劳动,为设计人员提供了更多的设计方案优化时间;三维可视化界面可为设计人员提供对设计对象的直观感受;智能化建议功能能够实时提供给设计人员关于设计方案的评估结果。挡土墙三维设计分析软件平台的实现,有助于探索专门性水工结构三维设计分析软件平台的实现方法,有利于探索水工结构设计的集成化、信息化和智能化的发展方向。     

拱坝廊道三维配筋可视化方法及应用

以拱坝廊道为研究对象,以AutoCAD2007为平台,对水工建筑物的虚拟现实技术进行了初步探索.对三维CAD的系统研究表明,基于特征的三维参数化造型系统能够对复杂的水工结构进行建模,且系统通用性较强.利用实际数据进行廊道的三维实体绘制,并在三维模型基础上进行了三维配筋设计.在AutoCAD下结合Autolisp进行了二次开发,实现了数据库中钢筋属性的快速、批量录入;同时借助CAD平台在程序加载运行后,可以迅速点取、读出所关注钢筋的信息.设计中对廊道截面进行了细化,对子廊道采用连接、消隐方法,较好地实现了拱坝廊道的三维可视化.     

CATIA在各类水工建筑物设计中的应用研究

CATIA具有良好的可视化效果和协同设计功能,广泛用于各个行业的三维建模中。通过深入分析CATIA软件在水工建筑物地形地质、各类坝体、导流洞的三维建模以及坝体应力分析中的应用,发现CATIA应用于各类水工建筑物的三维建模能够取得较好的效果,是多专业联合设计的平台,具有广阔的发展前景。     

基于CATIA的引水隧洞施工进度三维可视化研究

针对水电工程引水隧洞三维模型不能重复利用,并且三维建模与施工进度可视化展示平台不统一的不足,将CATIA引入引水隧洞施工进度三维可视化研究中,在其平台上实现隧洞施工进度三维可视化。关键技术包括参数化方法、设计过程模板化技术、知识工程设计表技术和二次开发技术,通过建立引水隧洞三维参数化模型与施工进度计划的关联,模拟施工过程。以某工程引水隧洞压力管道竖井为例,建立了基于CATIA的引水隧洞压力管道竖井三维参数化模型,并建立了三维模型与施工进度计划的关联,实现了隧洞施工进度三维可视化。结果表明,该研究实现了三维建模平台与施工进度可视化平台的统一,提高了施工进度可视化的效率,为施工进度计划的合理与高效制定提供了理论与技术支持。     

三维配筋技术在界牌枢纽中的应用

钢筋图是水工专业在进入施工图阶段的一项重要工作内容,传统二维钢筋出图方式工作量大、效率低,且图纸容易出现错误。随着水利行业BIM应用技术的不断推进,水工建筑物已经能较好的实现三维设计,利用结构模型开展三维配筋,不仅大幅提高出图效率,更能保证配筋的准确性和规范性。以界牌枢纽节制闸为例,在节制闸三维模型的基础上引入三维配筋系统VISUALFL,通过三维可视化配筋以及钢筋智能抽图快速准确地绘制钢筋图,大幅提高了钢筋图的出图效率,可为其他类似工程提供参考。