基于GIS的混凝土坝施工三维动态可视化仿真研究

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基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

研究现状
目前,水利工程三维可视化系统的研究主要集中在以下几个方面:
1、基于CAD软件的可视化:通过AutoCAD等软件进行三维建模,实现工程设计 的可视化。但这种方法需要专业人员操作,且效率较低。
2、基于BIM技术的可视化:利用BIM(Building Information Modeling)技 术将工程信息模型化,实现三维可视化。但该技术主要用于建筑领域,对水利 工程适用性不强。
二、地理信息三维可视化系统的 应用领域
1、城市规划与设计:通过三维可视化技术,城市规划师可以更加直观地展示 城市的空间布局和建筑设计,为城市规划提供决策支持。
2、土地资源管理:土地资源管理部门可以利用三维可视化技术对土地资源进 行评估、管理和规划,提高土地资源的利用效率。
3、环境监测与保护:通过地理信息三维可视化系统,环境监测部门可以更加 直观地监测环境质量,为环境保护提供数据支持。
(3)渲染模块:采用OSG的延迟渲染技术和场景图优化技术,提高渲染效率和 质量。
(4)动画模块:支持对三维场景进行动画演示,包括旋转、缩放、平移等操 作。
(5)交互模块:支持用户与三维场景进行交互,包括点击、拖拽、缩放等操 作。
3、数据流程
本系统的数据流程如下: (1)导入水利工程设计数据; (2)通过场景建模模块建立三维场景模型;
(4)交互体验要求高:系统需要提供流畅的交互体验,以满足用户的需求。 针对以上难点,我们采取了以下解决方案:
(1)开发通用的数据导入模块,以处理不同软件的数据格式; (2)利用OSG的场景图结构进行高效的三维建模;
(3)采用OSG的延迟渲染技术和场景图优化技术提高渲染效率;
(4)利用OSG的事件处理机制实 现流畅的交互体技术和传感器技术的不断发展,未来地理信息 三维可视化系统将朝着高精度和实时性的方向发展,能够更加准确地反映地理 信息的实际情况,为决策者提供更加可靠的数据支持。

基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案

基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案

基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案一、概要随着信息技术的不断发展和应用领域的不断拓展,水利行业面临着前所未有的挑战和机遇。

为了应对水利信息化建设的需求,提高水利资源的管理效率和服务水平,我们提出了基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案。

该解决方案旨在通过集成地理信息系统(GIS)、三维可视化技术、大数据分析以及云计算等先进技术,构建一个集数据采集、处理、分析、可视化及决策支持等功能于一体的智慧水利大数据平台。

通过该平台,可以实现水利数据的实时采集、精准分析和高效管理,提高水利资源的监控和预警能力,为水利行业的可持续发展提供有力支持。

基于GIS的空间数据分析:借助GIS技术,实现水利数据的空间分析和可视化,提高数据的应用价值和决策精度。

三维可视化展示:通过三维建模和仿真技术,实现水利设施的虚拟展示和实时监控,提高管理的直观性和便捷性。

大数据分析支持:通过对海量水利数据的挖掘和分析,提供数据驱动的决策支持,为水利管理提供科学依据。

云计算架构:采用云计算技术,实现数据的存储、处理和分析的弹性扩展,提高系统的可靠性和性能。

该解决方案适用于水利行业的各个领域,包括水资源管理、水灾害防治、水利工程建管等。

通过实施该方案,可以显著提高水利资源的管理效率和服务水平,为水利行业的可持续发展提供有力保障。

1. 阐述水利信息化建设的背景与重要性。

随着信息技术的飞速发展和数字化转型的浪潮,水利信息化建设已成为提升水资源管理效率、保障水资源可持续利用的关键手段。

水利信息化建设的背景源于日益增长的水资源管理与保护需求,以及现代信息技术手段的不断创新与应用。

在此背景下,水利信息化建设的重要性日益凸显。

信息化技术有利于提高水利资源管理的精细化程度。

通过对水情数据的采集、处理和分析,能够实现水利资源的实时监控与预警,进而做出更为科学、精准的管理决策。

水利信息化建设有助于提升应急响应能力。

借助现代信息技术手段,可以快速获取并处理洪水、干旱等自然灾害信息,为抗灾救灾提供有力支持。

基于虚拟现实技术的混凝土结构仿真研究

基于虚拟现实技术的混凝土结构仿真研究

基于虚拟现实技术的混凝土结构仿真研究一、研究背景混凝土结构是建筑领域中常见的结构形式,其具有强度高、耐久性好、易于成型等优点,因此得到广泛的应用。

然而,混凝土结构的设计和施工过程中,可能会存在缺陷或者问题,这些问题可能会对结构的稳定性和安全性产生不利影响。

因此,如何提高混凝土结构的设计和施工水平,保证结构的安全稳定性,是建筑领域中一个非常重要的研究方向。

随着虚拟现实技术的不断发展,其在建筑领域中的应用也越来越广泛。

虚拟现实技术可以通过模拟建筑结构的设计和施工过程,实现对结构的仿真和可视化展示,从而帮助设计师和工程师更好地理解和掌握结构的特点和问题,提高结构的设计和施工水平,保证结构的安全稳定性。

因此,基于虚拟现实技术的混凝土结构仿真研究具有重要的意义。

二、研究内容本研究旨在探索基于虚拟现实技术的混凝土结构仿真研究,包括如下内容:1.混凝土结构的建模混凝土结构的建模是混凝土结构仿真研究的关键环节。

本研究将采用有限元方法对混凝土结构进行建模,并将建模结果导入到虚拟现实环境中进行仿真。

在建模过程中,需要考虑混凝土的材料特性、结构形式、荷载情况等因素。

2.虚拟现实技术的应用本研究将采用虚拟现实技术对混凝土结构进行仿真。

虚拟现实技术可以实现对混凝土结构的可视化展示,并且可以交互式地操作仿真模型,从而更好地理解混凝土结构的特点和问题。

在虚拟现实环境中,可以模拟混凝土结构的荷载、变形等情况,帮助设计师和工程师更好地预测结构的性能和行为。

3.混凝土结构的分析和优化基于虚拟现实技术的混凝土结构仿真研究不仅可以实现对结构的可视化展示,还可以对结构进行分析和优化。

通过对仿真结果的分析和比较,可以发现结构中存在的问题和缺陷,并且可以针对性地进行优化,提高结构的稳定性和安全性。

三、研究方法本研究采用有限元方法进行混凝土结构的建模。

有限元方法是一种常用的结构分析方法,可以对结构进行精确的数值计算。

在建模过程中,将考虑混凝土的材料特性、结构形式、荷载情况等因素,以尽可能地准确地反映结构的实际情况。

基于网络的三维可视化仿真技术研究与实现

基于网络的三维可视化仿真技术研究与实现

基 于 网络 的三维 可视 化 仿 真 技 术 研 究 与 实 现
白 留 星, 文 龙 , 勇 飞 张 王
(国 电大 渡 河 深 溪 沟水 电有 限公 司 , 川 汉源 6 5 0 四 I 2 3 0)
摘 要 : 大 渡 河 深 溪 沟 水 电站 大 坝 混凝 土 浇 筑模 拟 为 背景 , 以 尝试 将 网 络 编 程 技 术 引入 到 三 维 可 视 化 仿 真 研 究 中 。利 用 法 国 D sa h S s m 公 司开发 的 C T A软 件建 立 了大 坝 三 维模 型 , 绍 了仿 真 模 型 的 构 造 方 法 及 仿 a su y t e A I 介 真 计 算 分 析 步 骤 。 模 型 的 应 用 实现 了施 工 过 程 可 通 过 计 算 机 We b界 面 动 态 展 示 和 数 据 查 询 , 型 的 成 功 运 模 用证 明 了将 网络 技 术 、 维 可视 化 技 术 与仿 真 计 算相 结合 用 于 水 电 工程 施 工过 程 模 拟 是 可行 的 。 三
1 基 于 网络 的三 维 可 视 化 仿真 技术 构 成 框 架
基 于 网络 的三维 可 视 化仿 真技 术 , 是 将 网 络编 就
程技 术 、 三维 图像 处理 技术 和仿 真技术 相结 合 , 使仿 真 计算 成果 能够 通过 网络 平 台 , 动形象地 展示 出来 , 生 方
便用 户查 询并 按照 权 限 实 现 数据 共 享 、 程 共享 。技 远 术构 成框 架如 下 : ( )采 用 法 国 D sa lS s m公 司 开发 的 C TA 1 asut yt e A I 平 台建立 大坝 三维模 型 , 基 于 C TA提供 的二 次 开 并 A I
等一些非 工程 系统 领 域 。特 别 是 近年 来 , 算 机仿 真 计

《2024年三维可视化GIS在城市规划中的应用研究》范文

《2024年三维可视化GIS在城市规划中的应用研究》范文

《三维可视化GIS在城市规划中的应用研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速,城市规划的复杂性和精细度逐渐提高。

传统的二维地图和规划工具已经无法满足现代城市规划的需求。

因此,三维可视化GIS技术应运而生,其通过三维模型将地理信息以直观、生动的形式展现出来,为城市规划提供了有力的技术支持。

本文旨在探讨三维可视化GIS在城市规划中的应用研究。

二、三维可视化GIS概述三维可视化GIS是一种集成了地理信息系统(GIS)与三维可视化技术的综合性技术。

它以三维模型的形式展示地理空间信息,包括地形、地貌、建筑、交通等,使得用户可以更加直观地了解和分析地理空间数据。

三维可视化GIS具有直观性、真实感、交互性等特点,为城市规划提供了新的思路和方法。

三、三维可视化GIS在城市规划中的应用1. 城市空间布局规划在城市空间布局规划中,三维可视化GIS可以帮助规划师更加直观地了解城市的地形、地貌、建筑等空间信息。

通过三维模型,规划师可以清晰地看到城市的空间结构和分布情况,从而更加科学地制定城市的空间布局规划。

此外,三维可视化GIS还可以用于模拟城市空间发展的动态过程,帮助规划师预测和评估城市空间布局的可行性。

2. 城市交通规划在城市交通规划中,三维可视化GIS可以用于分析交通流量、道路状况等信息。

通过建立三维交通模型,可以清晰地看到交通拥堵的情况和原因,从而制定出更加科学的交通规划方案。

此外,三维可视化GIS还可以用于模拟交通规划方案的实施效果,帮助决策者评估方案的可行性和优劣。

3. 城市环境评估在城市环境评估中,三维可视化GIS可以用于分析城市的环境质量、空气污染等情况。

通过建立三维环境模型,可以清晰地看到城市环境的状况和污染源的分布情况,从而制定出更加科学的环保措施。

此外,三维可视化GIS还可以用于模拟环境改善的效果,帮助决策者评估环保措施的可行性和效果。

四、三维可视化GIS在城市规划中的优势1. 直观性:三维可视化GIS可以将地理空间信息以三维模型的形式展现出来,使得用户可以更加直观地了解和分析地理空间数据。

基于深度学习的GIS三维城市建模算法研究

基于深度学习的GIS三维城市建模算法研究

基于深度学习的GIS三维城市建模算法研究近年来,随着城市建设的快速发展,城市规划和建模成为一项重要的领域。

GIS(Geographical Information System)作为一种空间信息系统,在城市规划和管理中扮演着重要的角色。

三维城市建模是GIS中的一个重要研究方向,它能够实现对城市真实场景的精确模拟,并为城市规划和管理提供帮助和支持。

基于深度学习的GIS三维城市建模算法也因其精度高、速度快、准确度高等优势逐渐成为研究的热点。

一、深度学习技术在三维城市建模领域的应用深度学习技术是近年来人工智能领域发展迅速的一种技术,它具有强大的学习能力和适应性,为三维城市建模的工作带来了新的思路和方法。

通过深度学习技术,可以实现对城市场景中的建筑、道路、植被等物体类型的识别和分类,并将其无缝集成到三维模型中,最终实现对城市的精确模拟。

二、基于深度学习的GIS三维城市建模算法的实现基于深度学习的GIS三维城市建模算法主要包括以下过程:1、数据预处理。

城市模型的生成需要大量的地理信息数据,包括卫星影像、高程数据等。

对这些数据进行处理和分割,获得特定类型的数据对象,如建筑、道路、植被等。

2、数据标注和分类。

基于深度学习的算法需要对数据进行标注和分类,以便进行训练和学习。

通过图像处理技术实现对数据对象的识别和分类,将其转化为可供深度学习算法使用的数据格式。

3、深度学习训练和优化。

对标注和分类后的数据进行深度学习的训练和优化,使用卷积神经网络(CNN)等深度学习模型,对城市场景中的不同物体类型进行分类和学习,让算法能够自动地从数据中学习识别和分类的规则。

4、三维模型生成。

将经过训练的深度学习模型与地理信息系统进行集成,通过对城市场景数据的深度学习识别和分类,生成具有高精度和高真实感的三维模型。

三、基于深度学习的GIS三维城市建模算法的优缺点基于深度学习的GIS三维城市建模算法具有以下优点:1、精度高。

深度学习算法具有强大的学习能力和适应性,能够根据实际情况进行模型学习和调节,从而获得更加精确的模型。

基于ArcScene的三维地形可视化及其应用

基于ArcScene的三维地形可视化及其应用

基于ArcScene的三维地形可视化及其应用肖海红(神华(北京)遥感勘查有限责任公司北京 100085)【摘要】三维地形可视化是目前众多领域的研究热点,可广泛应用于山地、丘陵、沙漠等领域的各种工程规划和优化设计。

本文主要介绍了基于ArcScene平台的地形三维可视化的技术流程和三维动画制作方法。

以北京市房山区大安山地区为例,论述了三维地形场景在北京市矿产资源开发状况遥感动态监测和调查项目中的应用和作用。

【关键词】三维地形可视化DEM TIN 三维动画1 引言三维地形可视化技术是指在计算机上对数字地形模型中的地形数据进行逼真的三维显示、模拟仿真、简化、多分辨率表达和网络传输等内容的一种技术[1],它可用直观、可视、形象、多时角、多层次的方法,快速逼真的模拟出三维地形的二维图像,使地形模型和用户有很好的交互性,使用户有身临其境的感觉。

三维地形逼真模拟在地形漫游、土地规划、三维地理信息系统等众多领域都有着广泛的应用[2]。

结合项目的实际需求,我们制作了北京市密云县潮白河中上游区和房山区大安山两地区的三维地形场景,并按照一定比例尺和飞行路线生成了研究区域的虚拟三维影像动画,对项目的深入研究和完善都起到了重要作用。

2 项目介绍北京市矿产资源开发状况遥感动态监测项目,是北京市国土资源局委托我公司充分应用遥感技术、地理信息技术和全球定位技术搭建可视化平台,对北京市密云县潮白河中上游区砂石开采现状、房山区大安山地区煤矿开采现状,及其对矿山环境的影响,进行试点调查和监测。

其目的在全市范围内进行推广,以矿产资源的非法开采和矿山环境严重破坏现象监测为主题,采用形象的图形图像语言和简便的计算机表达方式,为北京市国土资源局及其相关处室进行矿产资源的开发和管理,提供科学依据。

本项目的主要研究方法:(1)收集2004 年10月、2005年10月、2006年4月和2006年11月的不同时相、不同种类和不同比例尺的遥感图像,包括法国高分辨率SPOT5卫星数据、美国高分辨率QuickBird数据、IKONOS数据以及航空遥感数据。

高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化研究

高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化研究

高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化研究高碾压混凝土拱坝具有坝体薄、温控要求高等特点,其施工过程是极其复杂的,影响因素众多,如供料方式、仓面施工工艺、温控措施、机械设备匹配等,尤其100m以上高碾压混凝土拱坝施工系统分析是一项重要的研究课题。

本文研究了高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化的理论方法及其应用,取得了以下研究成果:(1)通过对高碾压混凝土拱坝施工过程的系统分析,将系统仿真方法成功运用于高碾压混凝土拱坝施工规划与控制中。

(2)提出了基于GIS的高碾压混凝土拱坝施工可视化仿真方法。

采用将GIS与仿真技术相结合的途径,为高碾压混凝土拱坝施工仿真建模提供了直观有效的方法。

提出采用随机过程理论来探讨施工过程中浇筑块的空间状态转移问题,实现了对高碾压混凝土拱坝施工系统的数值化描述。

(3)针对高碾压混凝土拱坝施工仿真的约束条件与目标,综合考虑运输供料子系统和坝面作业子系统的耦合问题,建立了高碾压混凝土拱坝施工过程的随机动态逻辑模型。

(4)建立了高碾压混凝土拱坝施工多方案比较分析的综合评价体系;深入研究了高碾压混凝土拱坝施工方案多目标决策问题,提出了高碾压混凝土拱坝施工方案多目标决策理论与方法,并采用模糊综合评判方法对仿真结果进行分析,为解决施工多方案评判问题提供了理论支持。

(5)研制开发了高碾压混凝土拱坝施工仿真软件系统,该系统由施工机械管理、参数采集管理、仿真计算、成果查询等模块组成,具有施工过程仿真计算,计算成果动态演示、可视化查询等功能,实用性强。

(6)结合我国目前最高的沙牌碾压混凝土拱坝,对其施工过程进行了详细的系统分析,针对其约束条件与目标,建立了沙牌拱坝施工过程的仿真模型;通过施工多方案的仿真计算分析,为工程设计制定合理可行的施工方案提供了先进的技术手段;特别是针对沙牌大坝施工进度滞后的实际情况,提出了大坝混凝土施工进度的调整方案和工期的保证措施,并进行了施工进度的动态实时预测,在工程建设中发挥了重要作用。

基于可视化混凝土坝施工仿真前处理研究

基于可视化混凝土坝施工仿真前处理研究
关键词 : 混凝 土施 工 ; 工 仿 真 实验 ; 施 矢量 可视 化 技 术 ; 用 实例 应 中 图分 类 号 : 3 19 T 4 1 TP 9 . : V 3 文 献标 识 码 : A
缆机 数量 , 缆机 之 间的配合 浇筑 等过 程进行 了仿 真 。
1 概 述
水 利水 电工 程是 一 项 复 杂 的系统 工程 , 般 工 一
应 用越 来越广 泛 。
正 是 由于施工 过程 技术 、 工艺 和 自然 条件复 杂 , 且工 程本 身也 各 不 相 同 。因此 , 工 过 程仿 真 需 要 施 采集 大量 的工 程相 关 信 息 , 由于这 些 信 息 的 涉及 面 广, 内容 十分 丰 富 , 目前 采 集 的方 法 一 般依 靠 人 工 , 费 时费力 且 准确性 难 以保 证 。 类 比计 算 机 应力 仿 真 , 由于其 具 有规 范 的数 学 基 础—— 有 限元理 论 , 发展 时 间较 长 、 且 各商业 公 司 投 入 的成本 较 大。 因此一般应 力仿 真计 算产 品都有 其 专用 前处 理部分 , 范 、 规 简化 相关 条件 的输入 。如 著 名 的有 限元 分 析 软 件 A ss 其前 处 理 部 分 包 括 ny , 有 限元计 算 需要输 入 的所有 内容 。 由此 想 到 , 是否 可 以借 鉴 有 限元 分 析软 件 的前 处 理模 型 , 应用 到施工 过程仿 真 中来 , 立 一个施 工 建 仿 真 的前处 理平 台 。
得 出了大量施 工 参 数指 标 , 价 了通 仓 浇 筑和 柱 状 评 浇筑在 技术 上 的可行性 。 20 0 0年 , 汉 大学 的 肖焕 雄 、 志 根对 小 湾 拱 武 胡
坝 的混凝 土浇筑 和坝 肩坝 基开 挖进 行 了仿 真 。针对

GIS与三维仿真技术在堤防工程管理中的应用

GIS与三维仿真技术在堤防工程管理中的应用

第2期 2011 年4月水利信息化Water Resources InformatizationNO.2 Apr.,2011GIS 与三维仿真技术在堤防工程管理中的应用李玉华 1,邱儒琼2(1.湖北省水利厅信息中心,湖北 武汉 430071;2.湖北省基础地理信息中心,湖北 武汉 430071)摘 要:堤防工程信息是堤防管理、江河防洪减灾指挥和应急管理决策支持系统的组成部分。

结合河道堤防信息的特点及工程管理的要求,引入 ArcGIS 地理信息系统平台和 Oracle 数据库,利用地理信息系统、三维仿真、数据库等现代技术,建立基于 GIS 的三维可视化辅助评价决策支持平台,为堤防管理部门的高效管理、研究和规划服务。

关键词:堤防;工程管理;地理信息系统;三维仿真;ArcGIS中图分类号:P228.4;TV871 文献标识码:A 文章编号:1674-9405(2011)02-0043-04收稿日期:2010-11-01作者简介:李玉华(1966-),女,四川荣县人,教授级高工,主要从事水利信息化规划、建设及管理工作。

0 引言堤防及分蓄洪区是湖北省防洪保障体系的重要组成部分,河段的防洪规划、防汛抢险组织、抢险救灾物资分布、河道工程维护及管理等均围绕堤防这一核心展开。

建立覆盖湖北省河道堤防及分蓄洪区工程管理的河道堤防工程管理信息系统(以下简称信息系统),为防汛决策和工程建设与管理提供全面、及时、准确的信息服务及技术支持。

通过堤防工程管理的实际需求和堤防管理对象空间分布式等特点分析,信息系统中采用 GIS 与三维仿真技术的融合,为系统目标的实现提供有效手段,以提高堤防工程的科学化管理水平,更好地发挥防洪工程的经济和社会效益。

1 系统结构设计信息系统由信息采集、系统支撑和应用系统层组成。

其中,系统应用层由工程运行管理、堤防工程档案管理、工险情监测、涵闸调度视频监控、三维仿真和工险情会商支持等功能子系统组成;系统支撑层是开放的资源共享和应用集成及可视化表达的公共服务平台,包括应用服务平台层、数据库和操作系统、GIS 系统软件等,是业务应用的重要支撑;系统采集层是各类堤防和分蓄洪区信息采集系统的有机集成,包括工险情、灾情、工程日常运行管理等数据的采集和处理,为应用支撑层提供数据来源,是系统建设的基础。

基于开源GIS的多光谱影像三维可视化系统设计与实现

基于开源GIS的多光谱影像三维可视化系统设计与实现

基于开源GIS的多光谱影像三维可视化系统设计与实现赵洪良;黑保琴;张九星【摘要】To achieve the high⁃efficiency management and 3D visualization function for multispectral remote sensing images, a method for the 3D visualized system design and realization of multispectral remote sensing images based on OpenGIS is presented. It builds the spatial database with PostgreSQL and PostGIS, releases the codes for web map service ( WMS) and web feature service ( WFS) by GeoServer, and realizes thethree⁃dimensional display of the image and vector information on the visualized platform of World Wind. The results of three⁃dimensional visual⁃ization experiment on TM image show that the scheme has advantages of high efficiency, good visual effect and strong scalability, meeting the requirements of multispectral image data management and three⁃dimensional visual⁃ization business application.%为了实现多光谱影像高效管理与三维可视化功能,提出了基于开源地理信息系统GIS)的多光谱影像三维可视化系统设计及实现方法,利用PostgreSQL和PostGIS构建空间数据库,通过GeoServer发布网络地图服务规范( WMS)与网络要素服务规范( WFS)等服务,以World Wind为可视化平台实现影像与矢量信息的三维显示。

碾压混凝土坝施工智能仿真原理与应用

碾压混凝土坝施工智能仿真原理与应用

碾压混凝土坝施工智能仿真原理与应用碾压混凝土坝施工智能仿真是指通过计算机模拟和仿真技术,对碾压混凝土坝施工过程进行模拟和预测,从而提前发现潜在问题、优化施工方案、提高施工效率和质量的技术方法。

它是将计算机科学、控制理论、工程力学、土木工程等学科相结合的产物。

在碾压混凝土坝施工中,智能仿真技术的应用主要体现在以下几个方面:1.施工工艺仿真:通过对施工过程的建模,可以模拟施工中各个环节的操作过程,包括挖掘、填筑、压实等。

通过对施工过程的仿真,可以发现潜在的问题,如土方开挖后的地基不稳定、土壤填筑后的沉降过大等,提前预警并采取相应的措施。

2.施工场地仿真:通过对施工场地进行仿真,可以模拟施工场地的地形、地貌、地质等特征,并根据实际情况进行适当的调整。

通过对施工场地的仿真,可以确定合适的施工方案,避免施工过程中的问题和风险。

3.施工环境仿真:通过对施工环境的建模和仿真,可以模拟施工过程中的各种环境因素,如气候、风速、温度等。

通过对施工环境的仿真,可以预测施工条件的变化,并相应调整施工方案,提高施工效率和质量。

4.施工设备仿真:通过对施工设备的建模和仿真,可以模拟施工设备的运行状态和工作过程,包括挖掘机、压实机等。

通过对施工设备的仿真,可以优化施工设备的使用方式和安排,提高施工效率和质量。

5.施工质量仿真:通过对施工过程和施工材料的建模和仿真,可以模拟施工过程中各种潜在问题的发生和影响,并提前采取相应的措施。

通过对施工质量的仿真,可以保证施工质量的稳定和可靠性,降低施工风险。

总结起来,碾压混凝土坝施工智能仿真的原理是通过计算机模拟和仿真技术,对施工过程中的各种因素进行建模和仿真,从而提前发现问题、优化施工方案、提高施工效率和质量。

它的应用可以帮助施工方有效解决施工中的问题,提高施工质量和效率。

施工导流过程三维动态可视化图形仿真研究

施工导流过程三维动态可视化图形仿真研究

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其实现这些功能有着先天的优势 ! 同时, 在系统可视化仿真中, 用户可根据显示的图像交互控制仿真的各个阶段,直到对所模 用户可以通过系统 拟 的 现 象 获 得 理 解 与 洞 察! 在 这 一 过 程 中 , 提供的操作界面,随着可视化仿真系统反馈的结果来同步保持 交互对仿真过程的控制 ! 基于 $%& 的系统交互式可视化仿真的 框架模型如图 ’ 所示,在此模型中清晰地反映了 $%& 在系统仿 真中结合的具体环节, 以及用户控制仿真进程的实现手段 !
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三维可视化与GIS的工程地质信息管理探讨

三维可视化与GIS的工程地质信息管理探讨

重要技术、 方法与工具 。 从学科角度 出发, 其是测量学 、 地 图学 、 地理学及计算机科学等学科基础上发展 的一门全 新学科 , 具有
学科体系的独立性。 从 功 能 上来 看 , G I S能够 及 时 获 取 、 编辑 、 处 理、 存储、 输 出、 显示、 及应用 空间数据 , 且G I S具有完整 的结构
模块信 息交 互的接 口转换
工艺的时 问安排 。③控制好施工项 目的施工形象进度 。工程施 工中采用 G I S施工技术, 由于其可视化管理 系统 具有时间坐标 轴,可 以很好的获取工程的施工进度和施 工面貌情 况等 信息。 ④ 要取得 所有相关部 门之间 的逻辑关系 , 由于三维可视化仿真
空间信 息进 行描述、 存储 、 分析和输 出的一种计算机技术 系统 , 其参照 了空 间位 置来表达 实质 性的内容。工程建设项 目中, 图
纸 和 图表 等 地 质 资料 组 成 了 相 关 的 空 间 数 据 , 再利用 G I S技 术 来 管理这些工程地质 信息数据 , 从而 提高工程 管理的 自动化程
O 引 言
空间数据库是地理信息系统 G I S的基础 , 其主 要功能是对
工时间、 具 体 参 数 等 得 出 的 。假 若 工 程 施 工 程 序 较 为 复杂 , 那 么 该 工 程 就 很 难 能 够 较 好 的展 开 实 施 。而 G I S技 术 , 则 可 以 利 用 信息管 理系统 中具有可视化 的特点 , 从而 能够 清晰 、 直接 的将
见 1 。
表 1 工程地质信息主要来源与形式
信 息来源 勘察资料 监测资料 试验资料 基础地理地质资料 信 息内容 信 息形式

度 和效率 。最后 , 将三维可视化技术运用进来 , 给工程技术人 员 带 来 更 加直 观 的感 受 。

水库大坝安全信息三维可视化系统简介

水库大坝安全信息三维可视化系统简介

水库大坝安全信息三维可视化系统简介采用数据库、三维GIS及虚拟现实技术,在构建三维模型的基础上,结合大坝安全监控专业模型,展现水库枢纽概况,实时展现了水库枢纽场景和大坝安全监测信息与分析成果, 实现了三维场景与大坝安全监控模型之间的动态性和实时性,其效果逼真,功能强,运行性能稳定,为水库运行管理部门及上级主管部门的科学决策提供科学、直观、高效的可视化辅助支持。

系统具有枢纽场景及操作、地理信息查询与分析、大坝安全信息查询及展现等,功能框图见图1。

图1 系统功能框图1枢纽场景及操作枢纽三维场景根据工程图纸、实地照片、GIS数据以及其他资料对水库枢纽所在地进行三维建模,在三维模型中包括了枢纽所在地水利工程、水域与河流、居民点以及公路等数据,见图2。

图2 水库场景根据三维场景的操作特点,提供选择(在三维场景中选中一个物体)、平移(对当前视图进行平移)、缩放(缩小或者放大可见区域)、旋转(对视图进行旋转)和居中(将选中的物体居中显示)等操作方法,使得用户能够在三维场景中迅速的定位到所需关注的区域。

为了能够更方便、更清楚地观察细节,还提供了透视和顶视两种视图;以及通过图层控制来屏蔽不相关的信息。

2 地理信息查询与分析通过在物体列表中选择地物,系统自动的将该地物在三维场景中居中显示,同时可以查询该物体相关的信息,如地物信息、属性信息和地形参数查询。

系统是基于GIS实现,实现GIS中通用的量算功能如长度量算、面积量算和体积量算功能。

3 大坝安全信息查询与展现3.1大坝实时监测信息通过与监测数据库的连接,可以在三维系统中实时展现大坝实时监测数据,包括库水位、渗流压力及水平位移/竖向位移等监测信息和变化过程。

除了直接在三维界面中的表现之外,系统还提供了数据表格,数据过程线等形式对大坝安全监测数据进行表现。

3.2 大坝安全分析信息以地理信息数据、水利工程施工资料和监测设施埋设资料为基础,在制作枢纽三维场景以及大坝及监测设施模型的基础之上,系统通过与安全监测数据库连接,获得大坝安全监测的实时数据,实现以下功能:(1) 基础信息在首页以绿色、黄色或者红色的面板表现大坝当前的安全性态;根据当前的库水位,计算水库的淹没范围,并且在三维场景中表现;监测信息的表现,包括渗流压力、渗流量、表面变形和库水位等监测信息展现;测点测值状态,以不同的色彩表示各个测点测值的状态,如绿色表示该测点当前的测值没有超过阈值,红色表现该测点当前的测值超过阈值,见图3。

基于BIM+GIS_的桥梁施工仿真模拟

基于BIM+GIS_的桥梁施工仿真模拟

基于BIM+GIS的桥梁施工仿真模拟王苏(天津市建筑工程学校,天津300221)摘要:跨越铁路、繁忙道路以及复杂地形的桥梁工程施工安全风险高、组织和管理难度大,有必要提前通过仿真确定合理施工方案并优化设计。

以3DGIS平台为基础,以桥梁工程BIM模型为核心,研究桥梁工程复杂危险工点的工程施工仿真技术路线,包括BIM模型、GIS 场景在内的仿真模型建模方法,研究桥梁仿真三维场景搭建及模型管理技术,提出基于BIM+ GIS的桥梁施工仿真方法,并开发完成相关工具软件。

该研发成果应用于阳大铁路温河特大桥19#墩施工平台布置方案比选中,有效解决了场地狭小、环境复杂情况下的摆放空间优化、平台布置问题。

关键词:BIM;GIS;铁路桥梁;施工仿真;温河特大桥中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1672-061X(2024)02-0133-06 DOI:10.19550/j.issn.1672-061x.2023.08.29.0050 引言工程仿真模拟是通过数字或图像建立工程系统模型,并利用所建模型对实际工程系统进行仿真模拟、试验研究的过程[1]。

通常利用模型复现实际工程、系统中发生的本质过程,并通过对工程、系统模型的试验,研究设计、施工中存在的问题[2]。

基于BIM技术的桥梁施工仿真模拟,可实现在虚拟场景进行施工现场地形地貌、施工安全风险信息查询以及施工过程中的工序工艺虚拟仿真,能够提升沟通效率,显著提高施工组织和安全管理质量[3]。

由于BIM模型包含精确的工程构件几何信息,GIS模型可表达铁路工程空间位置关系,将BIM与GIS技术结合,有效利用设计模型和既有三维地理信息数据,在GIS平台中开发、集成各类仿真和动画功能,由工程人员直接操作,成果可复用,可实现仿真与设计、施工、信息化管理融合,大幅降低施工仿真的难度和成本。

1 施工仿真模拟技术路线为了实现基于BIM+GIS的桥梁工程施工仿真,需开展BIM建模、三维地理场景数据采集,以及建模、数据集成、3DGIS软件应用软件开发、仿真方案制作等工作。

基于大数据可视化的混凝土质量分析及应用系统研究

基于大数据可视化的混凝土质量分析及应用系统研究

基于大数据可视化的混凝土质量分析及应用系统研究随着信息技术的快速发展,大数据可视化已经成为了各个领域的研究热点之一。

在建筑行业中,混凝土是一种常用的建筑材料,而混凝土质量的控制和分析对于工程项目的安全与质量至关重要。

本文将基于大数据可视化的观点,对混凝土质量分析及应用系统进行研究。

一、绪论混凝土作为一种复杂的材料,其质量受多种因素的影响,包括原材料的品质、施工过程的控制、环境条件等。

传统的混凝土质量分析通常依靠经验判断和实验室测试,这种方法往往耗时耗力,且存在一定的局限性。

而大数据可视化技术的引入,可以为混凝土质量分析提供更加高效、准确的方法。

二、大数据可视化在混凝土质量分析中的应用1. 数据采集与处理在混凝土质量分析应用系统中,首先需要收集和处理相关数据。

采用传感器等技术,可以实时监测混凝土的温度、含水量、含气量等关键指标,并将数据通过云平台进行汇总和处理。

2. 数据可视化与图表展示大数据可视化的优势在于将庞大的数据通过图表等形式进行展示,使复杂的数据更加直观易懂。

在混凝土质量分析中,可以通过柱状图、折线图等图表展示混凝土的强度、流动性、含气量等关键指标的变化趋势,帮助工程师分析混凝土质量的变化规律。

3. 模型建立与预测分析基于大数据可视化的混凝土质量应用系统,可以借助机器学习等技术建立模型,通过对历史数据的分析,预测混凝土的强度、抗渗性、耐久性等关键参数。

通过模型的建立,可以根据项目需求进行混凝土配比设计,提供合理的建议和指导。

三、大数据可视化在混凝土质量分析中的优势1. 实时监测与预警大数据可视化技术可以实现对混凝土质量的实时监测,当混凝土质量异常时,系统可以及时发出预警,减少事故发生的可能性。

同时,实时监测还可以帮助工程师对混凝土施工过程进行及时调整和优化。

2. 多维数据分析传统的混凝土质量分析方法往往只能处理少量的数据,无法充分利用数据中的信息。

而大数据可视化技术可以实现对海量数据的分析,帮助工程师从多个角度全面了解混凝土质量的变化规律,提高分析的准确性。

水利工程BIM+GIS与施工进度动态计划关联方法及实现

水利工程BIM+GIS与施工进度动态计划关联方法及实现

第31卷第6期 水资源与水工程学报Vol.31No.62020年 12月Journal of Water Resources &Water Engineering Dec.,2020D01:10.11705/j.issn.1672 -643X.2020. 06.21水利工程BIM+G IS与施工进度动态计划关联方法及实现耿振云1李端阳1刘珊2,于航2欧阳乐颖2(1.中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津300222; 2.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300350)摘要:在水利工程的建设管理中,施工进度会不可避免地受到外界因素的影响,导致工程施工不能按照原有计划进行。

针对于此提出了基于BIM+ GIS的施工进度动态计划关联方法,以互联网技术为基础,结合数据库技术和可视化技术,实现工程量统计与施工进度的动态模拟,通过Ceium3D GIS平台建立了基于BIM+ GIS的水利工程施工进度管理系统。

此系统将GIS大场景与BIM深度结合,为水利工程项目参建方提供施工三维动态可视化环境,精细化控制水利工程的工程量统计与进度计划管理。

目前该系统已经在某水闸工程中投人使用,应用效果良好。

关键词:水利工程;BIM+GIS;施工进度计划;动态关联;系统设计中图分类号:TV51 文献标识码:A文章编号:1672-643X(2020)06-0138-05Implementation method and realization of BIM + GIS in constructionprogress dynamic scheduling of water conservancy projectsGENG Zhenyun1,LI Duanyang1,LIU Shan2,YU Hang2,OUYANG Leying2(1.China W ater Resources Beifang Investigation,Design and Research Co. ,Ltd. ,Tianjin300222, C hina;2.State KeyLaboratory o f Hydraulic Engineering Sim ulation and Safety,Tianjin University,Tianjin300350, China) Abstract:In t he construction management of water conservancy projects,the construction progress is in­evitably affected by external f actors,influencing the construction progress.In order to improve the situa­tion,we proposed an implementation method of BIM + GIS(building information modeling,geographicinformation system)in the dynamic planning of construction progress.With this method,the dynamicsimulation of quantity statistics and construction progress can be conducted using database and visualiza­tion technology based on internet technology.Therefore,a construction management system for servancy projects based on BIM+ GIS was established using Cesium3D GIS platform.T his syst bines the GIS large scenes with the BIM depth to provide a three-dimensional dynamic visu ronment for the water conservancy project construction participants.Meanwhile it can finely control theengineering quantity statistics and schedule management of the water conservancy project.At present,thesystem has been put into use in a sluice project,and the application effect is satisfactory.Key words:water conservancy project;building information modeling(BIM)+ geographic informationsystem(GIS) ;construction schedule;dynamic implementation;system designl研究背景近年来,我国社会经济快速发展,水利行业的发展速度也不断提高,部分水利工程建设项目正在向智能化、信息化方向发展[1-2],传统的施工进度控制方式已经无法满足工程建设进度目标控制的要求,随着GIS、BIM以及互联网等技术逐渐成熟,水利工程施工进度控制与模拟有了新的技术和思想,可以有效控制施工进度目标。

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2003年5月系统工程理论与实践第5期 文章编号:1000-6788(2003)05-0125-06基于GIS的混凝土坝施工三维动态可视化仿真研究钟登华1,刘东海1,郑家祥2(1.天津大学建工学院,天津300072; 2.国家电力公司成都勘测设计院,成都610072)摘要: 为简化水电工程混凝土坝施工仿真的建模,同时实现施工过程中复杂动态时空逻辑关系的直观表达,提出了基于G IS的混凝土坝施工三维动态可视化仿真方法.通过计算分析不同方案下大坝施工的具体技术指标,可得到合理的大坝混凝土浇筑进度计划,并应用GIS技术在建立的混凝土坝施工系统数字模型基础上,用三维动态演示技术将复杂的大坝施工过程用运动着的画面形象逼真地描绘出来,从而为工程施工组织设计与管理提供了强有力的可视化分析手段.关键词: 混凝土坝施工;三维动态可视化仿真;地理信息系统(G IS);数字模型中图分类号: T U94;T P391.9 文献标识码: A GIS-Based T hree-Dimension Dynamic Visual Simulationfor Concrete Dam Construction ProcessZHONG Deng-hua1,LIU Dong-hai1,ZHENG Jia-xiang2(1.Scho ol o f Civil Eng ineer ing,T ianjin U niv ersity,T ianjin300072,China;2.Chengdu Hy dr oelectr ic I nv estig atio n Institute,State P ow er Co rpor ation,Chengdu610072,China)Abstract: T o simplify t he simulatio n m odeling for the co ncr ete dam co nstr uctio n pro cess o f t hehydro electr ic eng ineer ing,and r ealize the v isualizat ion of the co mplex dynamic space-time relationshipamo ng constr uction w or ks,t his paper pr esents a new method called GI S-based three-dimension dynamicvisual simulat ion for co ncr ete dam constr uct ion pr ocess.A fter being calculated and analy zed the damconstr uction par ameter s under differ ent constr uct ion co nditions respect ively,t he r easo nable co nst ructio nschedule is obtained.A nd based o n the digit al mo del of the concrete dam co nst ructio n sy st em,w hich iscreat ed w it h GIS t echnique,the t hr ee-dimensio n pr ocess of dam co nstr uctio n is displayed dynamically.T he appro ach descr ibed in the paper pr o vides a po wer ful visually analyzing too l for the desig n andor g aniza tio n o f dam co nstr uctio n.Key words: concrete dam co nst ructio n;three-dimensio n dynamic v isual simulatio n;geo gr aphicinfo rmat ion system(GI S);dig ital mo del1 引言水利水电工程混凝土坝施工组织计划的制定是一个十分复杂的过程,传统凭经验用类比法来安排大坝浇筑顺序和施工进度极为困难,且缺乏系统的定量分析和计算.近年来随着计算机和系统仿真技术的迅速发展,使得在计算机上进行混凝土坝施工动态过程的仿真试验及分析成为可能[1-4].但是,目前的研究很大程度上仅停留在对施工动态过程的仿真计算实现上,而很少考虑仿真建模过程的简化及仿真计算过程的直观表达.将混凝土坝施工过程动态仿真中涉及到的不规则地表地形、带有时间特征的三维空间数据、以及工程施工实体间复杂的动态时空逻辑关系等三维或多维的动态数据及信息转化为可显示的逼真图形,是实现混凝土坝施工三维动态可视化仿真的难题与关键.本文将地理信息系统(Geo graphic Inform ation Sy stem,GIS)及可视化技术[5-7]应用于混凝土坝施工仿真过程,提出了基于GIS的混凝土坝收稿日期:2001-11-29资助项目:国家自然科学基金(50179023);高等学校骨干教师资助计划资助 作者简介:钟登华(1963-),男,教授(博导)126系统工程理论与实践2003年5月三维动态可视化仿真方法,为简化仿真建模及实现仿真过程的可视化开辟了一条新的途径.2 基于GIS的三维动态可视化仿真技术2.1 三维动态可视化仿真数字模型构造数字建模是GIS的基本功能,建立一个能充分反映大坝混凝土施工静态与动态时空信息的三维数字模型是实现大坝施工过程可视化的基础.2.1.1 坝在数字地形模型建立地表数字地形模型(Dig ital Terrain M odel,DT M)是整个大坝施工系统三维数字模型的重要组成部分,是大坝布置及其施工活动的场所,而且其是施工过程中地形动态填挖的受体.对地形表面的描述采用较多的是不规则三角网模型(T riang ulated Irregular Netw o rk,TIN).T IN模型是由分散的地形点按照一定的规则构成一系列不相交的三角形组成,它能充分表现地形高程变化细节,适用于地形较为复杂的地区.一般水利水电工程所处的地表地形较为复杂,采用T IN模型建立工程地表DTM是合适的.由地形等高线等原始数据可按一定的算法生成T IN模型[8],然后进行修正及内插细化,从而生成高精度DTM.2.1.2 动态浇筑块数字建模区别于一般的几何模型,大坝及临时施工设施等地物实体的数字模型尚需反映其属性信息,几何图形与其属性的一一对应关系的建立可利用GIS的空间数据组织结构来实现.由于实际应用中对建筑物往往只强调物体几何形状的描述,因此采用基于面表示的面片结构及边界描述实体三维数据结构是适宜的[9],即大坝实体(或浇筑块)可表示为多个面围成的曲面体.同时为反映工程施工的动态过程,在其数据结构中除了描述几何特征及属性外,还应体现时间特征.下面给出的是反映空间形体数据(Shape)与属性数组一一对应关系的大坝动态施工浇筑块的数据存储结构: Str uct Dam Segm ent{ int Record_id //记录号int Seg ment_id//坝块标识Char Segm ent_code//坝块编号Date Segm ent_time//浇筑时间Shape*Multipatch_List//浇筑坝块体数组Attributes_List//浇筑块属性数组}2.1.3 缆机平台、坝基及水垫塘基坑动态开挖地形开挖是工程施工动态过程中不可缺少的环节.在大坝施工过程中涉及到了缆机平台、坝基基坑及水垫塘坑的动态开挖.地形开挖表现为DT M模型的修改,实质上是对地形T IN模型进行操作.实际应用中,地形开挖采用了如下方法:首先,定义能确保与原始地形T IN相交的足够大的开挖初始形体面(一般由开挖边坡及底面组成),并把其转化为TIN,然后把此T IN与原始地形TIN两者作开挖计算,生成相交边界,再从地形TIN上沿相交线切去开挖初始形体面所包含的地形区域,同时从开挖形体T IN中以相交线为边界切去多余的开挖边坡区域,最后把两个修正后的T IN合并,构成经开挖后新的地形DTM.同时,在开挖计算过程中可得到开挖区域表面积与开挖体的工程量.2.2 基于GIS的交互式可视化仿真系统框架结构基于GIS系统仿真可视化表现在仿真建模过程中利用GIS的信息可视化采集,以及在仿真计算过程中基于GIS的动态信息可视化表达与显示.同时,在可视化仿真中,用户可以通过系统提供的操作界面随着仿真反馈的直观图像结果来同步保持对仿真过程的交互控制,直到对所仿真的现象获得理解与洞察.图1表示的是一个基于GIS的交互式可视化仿真系统的框架结构,此框架清晰地反映了GIS与系统可视化仿真结合的具体环节,以及用户交互控制仿真进程的实现手段.2.3 基于GIS的仿真数据可视化获取及表达GIS利用其特有的数字化技术把系统中所有实体对象的空间数据(图形)与属性均用数据形式匹配着图1 基于G IS 的交互式可视化仿真系统框架贮存于空间数据库中,所以得到了实体对象的屏幕图形也就得到了与之相关的空间坐标、拓扑关系及其它相关属性.因此,利用GIS 的数据可视化获取就表现为系统仿真建模和计算过程中通过直接访问空间对象获取其相应属性的过程.对于大坝施工系统,通过访问GIS 系统建立的数字地表模型和地物等数字实体模型的图形对象,就可以为系统仿真提供对应的空间坐标及空间拓扑关系.比如,大坝浇筑块基础边界的获取就可根据建立的浇筑块与地形数字模型所反映的空间位置及拓扑关系,通过自动相交计算得到,同时也实现了两者的无缝吻合.为能达到逼真的显示效果,可在三维数字模型上叠加实物的影像数据,但实际中影像数据并不容易获得,同时为了节省工作量,数字模型中地形及建筑物的纹理构造亦可采用人造纹理方法,即使用GIS 软件系统提供的调色板生成较为逼真的纹理进行贴合,然后再对模型进行光照等渲染.实际应用表明此方法具有较好的显示效果,能满足工程应用的要求.同时,根据观察者的需要,可对三维数字模型可进行绕X 、Y 、Z 三轴的任意旋转、缩放、改变视点的位置和观察方向、透视显示,或选取一定的线路进行穿越漫游,并可按需要灵活地显示专题图层,从而增进对整个混凝土坝施工系统的全局理解.2.4 基于GIS 的三维动态演示方法基于GIS 的三维动态演示是对任意时刻系统仿真面貌的再现,它反映了仿真系统内部数据场的动态变化过程.利用仿真计算模块得到混凝土坝施工系统的动态信息,包括时间、建筑物几何形状及其属性等,在GIS 中生成系统某环节动态变化单元i 对应的图元在任意时刻的面貌v i (t ),则t 时刻的工程施工整体面貌可表示为V (t )=6ni =1v i (t ),n 为总的图元数.其中,v i (t )=f i (x i ,y i ,z i ,t ),表示在动态施工过程中,包含时间信息的i 图元的几何形状,它随时间的变化而变化.把工程施工任意时刻的整体面貌贮存在图形库中,并与其一一对应的属性数据建立联系,从而在动画演示时,按时间顺序读取图形库中的形体数据及相对应的属性信息,不断更新绘图变量和属性变量赋值,并不断刷新屏幕显示.这样高速地显示一系列静止图像,当图像快速连续时,由于视觉的暂留,便可产生动画效果,从而实现了整个混凝土坝施工过程的三维面貌及相应信息的动态显示.3 混凝土坝施工系统仿真建模3.1 混凝土坝施工系统描述混凝土坝施工过程包含了混凝土制备、混凝土运输、混凝土浇筑等三个环节,据此可将混凝土坝施工系统划分为混凝土拌和子系统、混凝土运输子系统和混凝土浇筑子系统等三个子系统.在假定混凝土供料充足或一定保证率的条件下,可把拌和楼至装料平台运输这一环节简化,则混凝土坝施工只需考虑浇筑机械对坝块的浇筑过程,这一过程包括了浇筑机械从供料平台至浇筑块的水平运输和垂直运输,以及混凝土坝块浇筑的整个工艺流程.对于大体积混凝土坝,由于混凝土凝结特性和结构特性的影响,为了防止坝体开裂,往往采用分缝分层分块浇筑施工.浇筑机械按照一定的坝体上升规则,在满足特定约束条件的所有127第5期基于G IS 的混凝土坝施工三维动态可视化仿真研究图2 混凝土坝施工仿真循环网络模型坝块中选择一个可浇块进行浇筑,同时协助吊装机械作一些辅助吊装工作,这是一个循环往复的过程.所以,可以将大坝浇筑看作一个排队服务系统,在这个排队系统中浇筑机械是“服务台”,坝体浇筑块是“顾客”,对此可采用系统仿真的思想和方法进行研究.混凝土坝施工仿真的目的是在坝型、尺寸及分缝、分块一定的情况下,在某个给定的机械配置方案及施工技术参数条件下,根据各种限制及约束条件,找到某种适宜的分块浇筑顺序和最紧凑的工期.通过改变施工方案,可得到各种不同方案的结果,然后通过综合比较,选出较优的方案,从而可为制订切实可行的大坝施工组织计划、预测大坝施工未来进展、以及施工现场实时控制与管理提供科学合理的决策依据.3.2 混凝土坝施工仿真模型3.2.1 混凝土坝施工仿真循环网络模型在浇筑施工过程中,首先应选择一台浇筑机械,再选择一个坝块进行浇筑.浇筑机械选择的原则是选当前闲置机械中工作时间最短的机械,浇筑块选择原则是高程最低的筑块优先浇筑,没有可浇筑块则机械停歇一个台班,之后向供料线请求供料,若拌和系统不能及时供料则也停歇.图2表示的是混凝土坝浇筑随机循环网络仿真模型,此模型中浇筑机械和浇筑块两个实体各有其对应的实体流(即工序),两者通过卸料这一共有的环节实现协调统一.工序i 中t i ,R i 分别表示每次循环此工序所需的时间均值与方差.3.2.2 模型约束条件以缆机浇筑方式为例,在混凝土坝浇筑施工过程中,浇筑机械及浇筑块的选择应满足一定的约束条件[1,4].1)拟投入浇筑缆机选择原则准备投入浇筑工作的缆机号一般应按仿真最小时钟原则进行选择.当某浇块需两台配合共同进行浇筑时,选择确定的两台缆机应同步投入工作,否则必须等待一段时间,以便使二者同步工作.2)浇筑块选择约束条件一旦浇筑机械确定后,需考虑下列约束条件确定浇筑块号:1)坝体均匀上升原则.坝体升高应按施工条件而确定其优先权,通常是优先选择当前可浇筑块中高程最低的块.2)筑块应在缆机控制范围内.3)缆机可浇筑时间约束.4)考虑相邻坝块间允许高差的限制.5)相邻缆机工作干扰的限制,相邻两台缆机之间允许有一定的重叠施工范围,但工作时,相邻两台缆机之间必须保持足够的安全距离.128系统工程理论与实践2003年5月选择拟浇筑块除满足上述条件外,还应检查相邻块未拆模部分是否影响该块浇筑.此外,也应满足施工中各种特殊要求,诸如气温条件对浇筑的影响、岸坡坝段的浇筑限制、基础灌浆的时间影响、汛期坝身过水及坝身孔洞对坝块浇筑的限制等.4 应用实例研究西南某拟建水电站混凝土双曲拱坝,采用“无塔架”型平移式缆机布置,设一条混凝土供料线,采用通仓浇筑.浇筑分层采用基础约束区浇筑块分层厚度为1.5m ,非约束区浇筑块分层厚度3.0m ,坝体孔口部位分层分块厚度根据孔口高度作局部调整.混凝土浇筑浇筑铺层厚度0.5m ,平仓振捣机振捣.其它详细形体参数、施工参数及机械参数等此处从略.采用GIS 软件与VC ++集成开发的混凝土坝施工可视化仿真软件系统,对该工程拱坝施工过程进行仿真计算,得到不同方案下的施工情况.经方案比较分析,确定为4台缆机方案,砼月浇筑强度、逐月累计砼浇筑方量过程曲线见图3.同时,在仿真过程中实现了大坝施工过程的三维动态演示及对仿真结果的三维可视化查询,图4、图5是大坝施工典型时刻的面貌及相关信息.图3 大坝混凝土浇筑强度与累计曲线图图4 大坝每半年施工面貌立面图5 结束语针对当前混凝土坝施工仿真技术的缺陷,本文提出了基于GIS 的混凝土坝施工三维动态可视化仿真方法.通过对混凝土坝施工过程的仿真,不仅可对不同施工方案下各项定量指标进行预测及比较,而且可逼真形象地描述混凝土坝施工系统内复杂的时空逻辑关系,为混凝土坝施工组织设计与管理提供了一个交互的可视化分析手段,从而大大提高了水利水电工程施工组织设计的现代化水平.129第5期基于G IS 的混凝土坝施工三维动态可视化仿真研究图5 混凝土大坝施工典型时刻三维面貌及信息参考文献:[1] 朱光熙,等.缆机浇筑混凝土坝的计算机模拟技术研究[J ].水利学报,1984(2):62-71.[2] 王仁超,钟登华,查京民.高碾压混凝土坝施工过程仿真研究[J].水力发电学报,1995(1):25-37.[3] 袁光裕,晏新春.三峡泄洪坝段混凝土施工计算机模拟[J].武汉水利电力学院学报,1992,25(1):38-44.[4] 孙锡衡,齐东海.水利水电工程施工计算机模拟与程序设计[M ].北京:水利水电出版社,1997.[5] 钟登华,郑家祥,刘东海,等.可视化仿真技术及其应用[M ].北京:水利水电出版社,2002.[6] R osenblum L J.Resear ch issues in scientific visualizatio n [J].IEEE Computer Gr aphic and A pplication,1994,14(2):61-63.[7] F ritsch D .3D GISs -St atus and pr ospects [A ].Inter natio nal Ar chives of P hoto gr ammetr y and Remot e Sensing ,V ienna ,1996,29(B 3):215-221.[8] V icto r J D.Delaunay 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