橋梁健康三維可視化平臺解決方案

精品文檔精品文檔橋梁健康三維可視化平臺解決方案概述古往今來，橋梁作為交通大動脈的主干樞紐，在國民經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展中發(fā)揮著極為重要的作用。然而，橋梁在建成后的服役期內(nèi)，在內(nèi)部因素材料自身性能的不斷退化和外部因素氣候、有害物質(zhì)侵蝕，荷載的長期靜、動力效應(yīng)、疲勞效應(yīng)，車輛、咫風(fēng)、地震、船舶撞擊等共同作用下，橋梁結(jié)構(gòu)各部分在遠沒有達到設(shè)計年限前就產(chǎn)生不同程度的損傷和劣化，在極端情況下導(dǎo)致各類橋梁事故頻繁發(fā)生。這些事故給人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟帶來了巨大的損失，慘痛的教訓(xùn)啟示著人們尋找一種有效維護在役橋梁運營狀況方法，從而提前預(yù)知橋梁病害程度，盡早采取應(yīng)對措施，避免不堪設(shè)想的嚴(yán)重后果。采用三維GIS技術(shù)進行三維建模，并將橋梁病害信息動態(tài)顯示在三維視圖中，可提高病害描述的準(zhǔn)確性和直觀性，為養(yǎng)護決策提供正確的信息支持。本系統(tǒng)以橋梁養(yǎng)護管理業(yè)務(wù)為信息來源，覆蓋橋梁養(yǎng)護管理的各方面業(yè)務(wù)；系統(tǒng)以橋梁道路設(shè)施數(shù)據(jù)庫為核心，實現(xiàn)橋梁道路病害信息的采集、存貯、分析與應(yīng)用，為用戶提供病害數(shù)據(jù)采集、病害處理、維修工程資料管理、基礎(chǔ)信息查詢?yōu)g覽、竣工圖紙查詢?yōu)g覽、道路技術(shù)指標(biāo)分析預(yù)測理等包括圖、文、表等各種信息在內(nèi)的一體化信息服務(wù)。三維場景建模在穩(wěn)定光照條件下的多角度真實物體拍攝，運用三維建模軟件等生成可交互的立體影像，對橋梁進行三維重構(gòu)。三維建模成果將導(dǎo)入三維地理信息系統(tǒng)，幫助工作人員對橋梁進行病害維護。建模成果將依照橋梁的外觀，對其外觀、形狀、布局、紋理等進行真實還原，建筑物的體積及占地面積按照實物大小進行等比例縮小。同時，為了達到仿真效果，對其周邊的道路、樹木等參照物也進行三維建模，在三維系統(tǒng)中真實還原橋梁周邊的實景。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)為了適應(yīng)橋梁病害管理的需要，需要統(tǒng)一三維建模、野外紋理采集規(guī)范等，為橋梁病害管理提供正確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。三維建模規(guī)范三維模型制作標(biāo)準(zhǔn)主要包括：1）模型坐標(biāo)系2）模型的基本單位3）模型的制作4）模型定位參考點5）模型的高度6）樣條曲線/面的使用7）相片處理8）紋理映射9）模型的制作工具與成果提交形式等方面。紋理采集規(guī)范紋理采集需要對采集時間、設(shè)備要求和數(shù)據(jù)格式、透視角度、采集環(huán)境、采集記錄要求、文件目錄編寫要求、采集原則、采集方法等制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。2.2.三維建模實現(xiàn)建筑物對象三維重構(gòu)是一個復(fù)雜的工作過程，工作基本流程如下圖：圖1三維建模流程示意圖三維數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)采集三維數(shù)據(jù)的來源包括：1、通過向相關(guān)部門申請獲取規(guī)劃建筑物的設(shè)計圖紙和文檔資料。2、利用攝影測量技術(shù)采集橋梁幾何信息（利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)將空間物體轉(zhuǎn)換為三維模型來獲?。?。紋理數(shù)據(jù)采集方法包括：1、利用攝影器材遠距離設(shè)站在穩(wěn)定光照條件下，多角度分塊拍攝真實物體獲取紋理數(shù)據(jù)。2、航空攝影測量，利用飛行平臺，搭載航拍攝相機對橋梁連續(xù)攝取有一定重疊度像片，提取紋理數(shù)據(jù)。三維幾何模型創(chuàng)建根據(jù)獲取的三維數(shù)據(jù)，利用專業(yè)三維建模軟件完成實體對象的三維幾何模型創(chuàng)建。如下圖所示：

圖2三維幾何模型示意圖紋理鑲貼和色彩還原在紋理鑲貼和色彩還原這一過程中，將拍攝到的實體的紋理圖，填加到實體三維模型表面，進行相應(yīng)的色彩處理，從而得到實體對象的真實感三維模型。如下圖所示：圖3三維模型示意圖2.3.三維模型展現(xiàn)對橋梁實現(xiàn)真三維建模，并將三維模型顯示于三維場景中，將三維建模對象導(dǎo)入三維地理信息系統(tǒng)中，實現(xiàn)三維模型的展現(xiàn)。對于三維模型，需要將其固定在一個圖層中，通過對圖層顯隱控制來實現(xiàn)三維模型的展示。如下列圖，基本達到預(yù)期效果。

圖4三維模型展示圖5三維模型展示三維可視化系統(tǒng)設(shè)計從軟件框架角度和實際橋梁健康監(jiān)測的需求出發(fā)，分析系統(tǒng)設(shè)計要點，結(jié)合軟件體系結(jié)構(gòu)的特點和系統(tǒng)擴展性、動態(tài)性、可復(fù)用性的需要，設(shè)計橋梁健康監(jiān)測三維可視化系統(tǒng)的框架和服務(wù)層次，在建立的系統(tǒng)框架和服務(wù)層次基礎(chǔ)上，總體上遵循組件化結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式，分別設(shè)計系統(tǒng)系統(tǒng)界面、三維動畫交互功能、橋梁信息的動態(tài)維護、數(shù)據(jù)查詢、信息導(dǎo)出功能功能。3.1.軟件體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫采用基于多源空間數(shù)據(jù)存貯管理，實現(xiàn)對橋梁道路的空間、屬性、圖紙等形式的資料實現(xiàn)多源、一體化管理，并支持C/S和B/S結(jié)構(gòu)體系。系統(tǒng)基于DVIEWGLOBE的解決方案，實現(xiàn)對橋梁道路所有信息的可視化空間、屬性連接管理，同時實現(xiàn)三維橋梁、病害的再現(xiàn)。3.2.系統(tǒng)組成3.3.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為了便于業(yè)務(wù)整合和服務(wù)提供，簡化管理，降低建設(shè)成本和運營維護成本，需要制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫工程信息數(shù)據(jù)庫：橋梁工程資料包括圖紙、橋梁維護改建活動記錄、橋梁交通屬性等工程資料。橋梁病害數(shù)據(jù)庫：橋梁損傷程度及病害情況是由一系列物理參數(shù)反映的，主要橋梁病害位置、缺陷類型等?？臻g數(shù)據(jù)庫三維模型數(shù)據(jù)：包括利用三維建模軟件，根據(jù)采集來的數(shù)據(jù)所建立起來的各類實體模型3.4.系統(tǒng)功能設(shè)計3.4.1.基本功能系統(tǒng)可實現(xiàn)對三維場景放大、縮小、鷹眼導(dǎo)航、全圖顯示、回到初始視野、測量距離/面積等功能。

橋梁病害漫游功能_1?平面?左壁該系統(tǒng)實現(xiàn)了橋梁場景的繪制和渲染，提供在三維可視化場景中進行多模式漫游,對三維橋梁場景進行左移、右移、上移、下移等功能，從不同視角游歷場景，實現(xiàn)對橋梁的全面展示。_1?平面?左壁-卑舟-卑舟（EKTEIS:mUX.EH-IKlSHHtrw?Hi^KAi-|k^；i-?2吉仲asuiay仝“L■:htM>n林場-禺?畑》!I斗古Rd圖6橋梁漫游ex■沖■=H<f曰■更~~30r■MeHaEM副逝?4A■理0同*llbtri55■諾;r廚?r砂同“l(fā)i?竊思H冋口E祂齋如IT?你f罔GrMM?H-；QfflWlttSraHQ'■t.Ml^-詁口awr口QW叫QO?1：tTv兩昏坤Wf護二圖7橋梁展示3.4.3.橋梁信息動態(tài)維護功能1、工程資料管理

.leBiiizvfiilHUM-t-MA.leBiiizvfiilHUM-t-MA??T*■1-^B1-i-iriH?伽*I.”?mHidlMi：圉暫島也I囪嶺HlI-：b：M孑血0B>MEm>JBUi□Fl=T&后埠ifcnQ*如出13督耳債回hiLldi一礬.如>=^p.mjDX亠內(nèi)業(yè)to三覽逗至宇-.—壬在.壬匡病空二已維逵至寺>=^p.mjDX亠內(nèi)業(yè)to三覽逗至宇-.—壬在.壬匡病空二已維逵至寺適去維嗨計劃■:淀烯單:逹逵工唱遽工空料鶴工程施工軸II左査空杲-:外業(yè)&\至査）rtR4rpid!Hjj,-tc^u：?i4■RyjiJiF：-Ht1r?^l.li：4i4-.屁喩v-TWTi+胡譏n番■十圖8橋梁工程信息查詢2、病害信息管理根據(jù)病害的生命周期和工作流程，建立起病害檔案，實現(xiàn)對病害的科學(xué)化管理圖9病害業(yè)務(wù)流程3.4.4.病害信息查詢功能系統(tǒng)對三維數(shù)據(jù)和橋梁管理養(yǎng)護業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行了關(guān)聯(lián),在三維可視化GIS中可對場景內(nèi)的任意節(jié)點進行相關(guān)屬性信息的查詢。屬性信息可以通過文字、數(shù)據(jù)、圖紙、圖像以及多媒體等形式表現(xiàn)出來。精品文檔就在這里精品文檔就在這里各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有精品文檔精品文檔用戶可以通過停放、點擊橋梁部件點，讀取數(shù)據(jù)庫并顯示相關(guān)信息，包括病害信息、記錄信息等。并且系統(tǒng)能夠