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原文传递一种高速公路施工场景动态建模方法

专利名称：	一种高速公路施工场景动态建模方法
摘要：	本发明涉及道路、桥梁场景建模技术领域，更具体而言，涉及一种高速公路施工场景动态建模方法。包括步骤：S1、确定建立高速公路动态施工场景的模型参数，包括路、桥、隧道中组成部件；S2、通过公路设计和施工数据计算动态建立路、桥、隧道阶段模型；S3、公路施工场景合成，解决路、桥、隧道与地形几何模型碰撞问题；S4、采用混合并行计算快速生成施工阶段模型。该建模方法结合施工阶段的进度数据，自动生成不同施工阶段场景模型，真实反映出施工过程中地面模型与构筑物模型融合后的变化过程，建模效率和灵活性完全满足施工需求，且无需借助任何第三方软件和人工干预，完全自主版权。本发明主要应用于高速公路施工场景动态建模方面。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	山西路翔交通科技咨询有限公司
发明人：	马健中;陈国军;王伟;郑亚丽;刘华;魏文峰;孔晶;姜伟华;李营程;刘培瑞;曹彦星
专利状态：	有效
申请日期：	2022-11-04T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202211375591.1
公开号：	CN115640634A
代理机构：	太原荣信德知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	赵襄元
分类号：	G06F30/13;G06F30/20;G06F9/50;G06F111/04;G;G06;G06F;G06F30;G06F9;G06F111;G06F30/13;G06F30/20;G06F9/50;G06F111/04
申请人地址：	030006 山西省太原市山西综改示范区太原学府园区产业路48号1号楼商铺1号
主权项：	1.一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、确定建立高速公路动态施工场景的模型参数，包括路、桥、隧道中组成部件； S2、动态建立路、桥、隧道阶段模型，通过公路设计和施工数据计算模型； S3、公路施工场景合成，解决路、桥、隧道与地形几何模型碰撞问题； S4、采用混合并行计算生成施工阶段模型。 2.根据权利要求1所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：所述S1的操作步骤为，S11、路基按照桩号横断面上的边坡、平台和边沟设计参数计算关键点，施工阶段路基高程作为阶段模型控制参数； S12、桥梁按照上下部结构组成进行分类拆分，每种类型由几何参数定义，施工阶段模型由各部件的高度、长度或宽度决定； S13、隧道主体结构洞身由三心圆参数定义，长度表示掘进、初衬、防水的施工阶段横向参数，厚度表示隧道墙壁厚度变化。 3.根据权利要求2所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：所述S2的操作步骤为，S21、根据公路设计路线生成路线逐桩坐标，在此基础上结合路基横断面设计，生成路基横断面上的关键点； S22、在路基施工阶段，输入当前路基左右幅的路基顶面高程，确定所在设计关键点位置，进行线性插值得到当前施工状态的关键点序列，连接连续桩号相同属性关键点形成路基面，形成路基施工模型； S23、按照桥梁设计参数，实例化建立每座桥梁每个部件的几何模型，根据桩基础、墩台施工高度，由部件的底面放样生成不同施工阶段模型； S24、根据隧道三心圆参数生成隧道横断面外墙轮廓点，相邻断面连续两个对应点连接生成四边形，建立隧道洞身设计模型，输入洞身掘进长度，采用线性插值生成当前施工位置洞身模型，根据初衬、二衬、防水施工进度，改变内墙壁厚度，结合掘进长度，动态生成隧道施工阶段模型，此方法同样满足特殊灯光带和紧急停车带模型建立。 4.根据权利要求3所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：所述S3的操作步骤为，S31、提取地形不规则三角网中的高程点，构成地形顶点集T； S32、计算路基与地形接触面中的顶点集R，同时计算接触面边界上的线段集C，计算桥梁桩桩底面多边形的顶点集BR1及线段集BC1，计算承台与地形接触面多边形的顶点集BR2及线段集BC2，并形成总的顶点集合BR＝BR1+BR2和约束线段集BC＝BC1+BC2； S33、判断线段集C、BC中是否存在相交线段，如出现相交情况，两线段从交点处分解为四条线段，记总的线段集为L； S34、对顶点集T+R+BR和线段集L应用约束Delaunay三角剖分，形成统一的地形表面三角网S； S35、隧道洞口与地形表面接触面用空间倾斜多边形表示，向水平面投影后形成平面多边形，并进行三角化形成三角形集M，地形表面三角网S与洞口三角形进行M进行差计算S＝S-M，形成地表缺口； S36、将碰撞处理后的地形三角网与路、桥、隧道几何模型组合成高速公路场景模型。 5.根据权利要求4所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：路基施工过程中横断面关键点计算通过建立线程部署到GPU计算单元上；桥梁和隧道施工中的单个对象采用CPU单核计算其几何模型。 6.根据权利要求2所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：根据施工工序拆分路、桥、隧道构筑物部件，每个部件的施工进度与相关模型参数关联，实现施工数据驱动阶段模型生成。 7.根据权利要求3所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：所述步骤S22中，输入路基面施工高程值后，搜索所处设计关键点对，利用线性插值计算后生成施工阶段路基关键点序列坐标。 8.根据权利要求4所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：所述步骤S32中，实现路基及桥梁与地形碰撞，实现地形几何模型与路桥模型的融合，桥梁与地形碰撞包括桩基础和承台。 9.根据权利要求4所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：所述步骤S35中，隧道与地形的碰撞处理，几何布尔差运算裁剪掉洞口处地形。 10.根据权利要求5所述的一种高速公路施工场景动态建模方法，其特征在于：建立混合并行计算模型，快速生成路、桥、隧道施工阶段模型，路基采用基于数据级的GPU并行计算，桥隧采用基于任务级的CPU多核并行计算。