基于WebGL的公路隧道病害三维可视化管理系统研究与应用

发布时间：2020-06-02 04:49

【摘要】：随着我国公路隧道运营里程的急剧增加,隧道病害养护问题也逐渐突出,庞大繁杂的养护数据失真度很高,养护标准化、信息化程度低下是其关键问题,严重影响运营隧道的养护实效。因此,论文以隧道病害的三维可视化为主题开展研究,来提高病害数据还原度和使用效率,并运用BIM和WebGL技术将其引入隧道病害信息管理平台,完善传统管养平台的功能模块。但是,目前相关的研究应用非常少,缺乏系统地功能流程,面临的难题主要有三点:大数据量的隧道模型在网页端的限制问题、隧道病害属性的数据关联问题、病害三维可视化的实现及量化问题。为解决这些问题,主要采用以下内容和方法进行研究:(1)建立养护阶段的隧道族。结合《公路隧道养护技术规范》(JTG H12-2015)和实际病害检查管理经验,总结隧道病害养护评价指标,确立养护数据的处理标准,以此为依据确定养护阶段对隧道BIM模型的需求,通过Autodesk CAD和Revit的二次开发,对移交运营阶段的BIM模型进行轻量化处理,并保存为养护阶段的隧道族,作为后续使用,以满足养护阶段平台的数据要求。(2)实现隧道模型和病害的三维可视化。通过Revit API将BIM模型格式转为被WebGL支持的JOSN格式文件,JOSN文件可以作为中间文件,关联几何信息和属性信息,利用WebGL的三维渲染技术,实现网络端的重新建模;利用纹理映射技术可以对隧道模型进行进一步的轻量化处理,也可借助其空间坐标转换原理,将二维隧道病害展示图转换为三维空间纹理附着在隧道模型表面,使病害信息的展示更加直观。(3)建立公路隧道养护管理平台。通过Visual studio和SQL server数据库,实现对隧道BIM模型信息数据库的构建,进行隧道环境漫游、隧道行车模拟等交互功能;研究嵌入病害三维可视化子系统,实现隧道模型与实际病害的一一对应。并结合实际的隧道检查案例,让系统平台参与到养护过程中去,最终验证到平台可以为隧道养护提供很好的数据支撑,具有很强的实用性,可以辅助提出科学的公路隧道养护决策。
【图文】：

技术路线图,技术路线,病害

图 1-1 技术路线1.3.3 论文创新点(1)创造性的运用 WebGL 的纹理映射技术，实现以隧道 BIM 模型为载体的病害数据三维可视化。统一纹理坐标和模型空间坐标，分割细化的病害纹理图如“瓦片”般一一对应，可以清楚地比对隧道的病害分布、病害状况等数据，极大降低病害数据的失真度。(2)提出使用 CAD 和 Revit 软件建立运营阶段专属的隧道族。结合隧道养护规范和实际应用，通过轻量化的手段压缩隧道模型大小，去除 BIM 模型的冗余信息，尽可能的降低对 web 端可视化交互的影响。(3)建立 B/S 模式的新型的隧道养护管理系统。将病害可视化功能引入养护系统中，结合 SQL 数据库存储病害纹理图，可以实现病害纹理的实时更新、病害状况的动态演变，高还原度的病害模型让病害养护决策更加科学化。

分布图,隧道衬砌,部位,隧道病害

图 2-1 隧道衬砌部位划分示图中横轴表示里程，从隧道洞口位，按要求在图纸左侧标注划分在确定病害类型之后，将相应的量化标注。下面是常见的隧道病害图 2-2 隧道病害分布图
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U457.2

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