隧道洞口位置自動化比選的BIM設計方法與流程

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本發(fā)明涉及隧道洞口位置自動化比選方法。

背景技術：

隧道洞口位置比選在項目初期的線位選擇、隧道方案設計以及隧道詳細設計中都具有非常重要的作用。在傳統的二維設計中，隧道洞口位置選擇主要依托于地形橫、縱斷面，首先在二維斷面上確定隧道邊仰坡刷坡高度，再將斷面間的刷坡點進行擬合，不但操作過程繁瑣，而且斷面間尤其是邊仰坡相交位置的刷坡高度很難準確體現，極大降低了隧道洞口設計質量。近年來BIM技術已經成為土木行業(yè)的發(fā)展趨勢，因此無論是順應行業(yè)發(fā)展還是提高設計精度和質量，隧道洞口位置自動化比選的BIM設計方法都急需研究。

技術實現要素：

鑒于目前隧道洞口位置比選所存在的問題，本發(fā)明提出一種全新的隧道洞口位置自動化比選的BIM設計方法，通過根據三維地形點云數據構建數字地面模型、根據線路二維平縱斷面構建三維線位、在三維平面線位上建立隧道洞口段關鍵里程點、建立沿隧道三維空間線位方向移動的點、建立沿垂直于隧道三維空間線位方向移動的點、建立隧道洞口骨架線、開發(fā)隧道洞口邊仰坡模板、利用模板實例化生成隧道洞口邊仰坡模型、實現隧道洞口在三維空間線位上的移動、實現三維空間線位上隧道洞口段不同要素長度的調整、實現隧道洞口在三維空間線位附近的偏移，既實現了隧道洞口在三維空間線位方向的比選，又實現了隧道洞口段隧道缺口長度、洞門長度以及明洞長度的比選，還實現了通過線位偏移進行隧道洞口周邊不同線位情況的比選，隧道洞口位置發(fā)生變化后邊仰坡刷坡與三維地形自適應，刷坡效果準確、直觀，能夠滿足隧道在線位選擇、方案設計以及詳細設計中的相關要求，適用于隧道洞口位置自動化比選的BIM設計。

本發(fā)明所涉及的隧道洞口位置自動化比選的BIM設計方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

S1、根據三維地形點云數據構建數字地面模型

根據測繪專業(yè)提供的經過實測的樁號標高數據，檢核并優(yōu)化三維點云數據，如果此數據是規(guī)則的方格網數據，則構建方格網數字地面模型，否則構建三角網數字地面模型。

S2、根據線路二維平縱斷面構建三維線位

根據線路專業(yè)的二維線路平面和縱斷面圖在達索系統中生成三維平面線位和三維空間線位。

S3、在三維平面線位上建立隧道洞口段關鍵里程點

是指在達索系統中首先在三維平面線位上以線位某點為參考生成一點為隧道洞口里程，然后依托此點分別生成隧道缺口里程、隧道洞門明洞分界里程點，再依托隧道洞門明洞分界里程點生成隧道明暗分界里程點，當隧道洞口里程點發(fā)生變化時另外三點聯動變化，且隧道缺口里程點、隧道洞門明洞分界里程點到隧道洞口里程點以及隧道明暗分界里程點到隧道洞門明洞分界里程點的距離可調，當隧道缺口里程點到隧道洞口里程點的距離為0時，表示取消隧道缺口長度；當隧道洞門明洞分界里程點到隧道洞口里程點的距離為0時，表示洞門長度為零(如端墻式洞門)；當隧道明暗分界里程點到隧道洞門明洞分界里程點的距離為0時，表示取消明洞。

S4、建立沿隧道三維空間線位方向移動的點

指在達索系統中依托三維平面線位上的隧道洞口里程點、隧道缺口里程點、隧道洞門明洞分界里程點以及隧道明暗分界里程點在三維空間線位上建立的相對應的點。當隧道洞口里程點變動時隧道缺口里程點、隧道洞口里程點、隧道洞門明洞分界里程點、隧道明暗分界里程點所對應的三維空間線位上的點聯動，進而實現隧道洞口在三維空間線位方向上的比選；當隧道缺口里程點、隧道洞門明洞分界里程點、隧道明暗分界里程點變動時隧道缺口里程點、隧道洞門明洞分界里程點、隧道明暗分界里程點對應的三維空間線位上的點聯動，進而實現隧道缺口長度、洞門長度以及明洞長度的比選。

S5、建立沿垂直于隧道三維空間線位方向移動的點

指在達索系統中，分別以(S4)中三維空間線位上的點為參考在局部坐標系中建立相對應的點，通過調整局部坐標系中點的x、y、z坐標值實現點沿垂直于隧道三維空間線位方向的移動。當三維空間點的坐標值發(fā)生變化時實現點沿垂直于隧道三維空間線位方向的移動，進而實現隧道洞口周邊不同偏移情況的比選。

S6、建立隧道洞口骨架線

指在達索系統中依托已經生成的三維空間上的點建立樣條曲線，用作隧道洞口的三維骨架線，作為隧道模板的輸入條件。

S7、開發(fā)隧道洞口邊仰坡模板

指在達索系統中開發(fā)的模板，此模板具有輸入性的設計參數，包括邊仰坡刷坡坡率、邊仰坡中每層臺階高度、臺階平臺的寬度等，可實現模型的參數化創(chuàng)建；隧道洞口邊仰坡模板以隧道洞口的三維骨架線、三維地形曲面為輸入條件，以設計參數為輸入參數；隧道洞口邊仰坡模板中，隧道刷坡高度與三維地形自適應。

S8、利用模板實例化生成隧道洞口邊仰坡模型

指在達索系統中先選擇隧道洞口邊仰坡模板，再指定隧道洞口的三維骨架線、地形曲面、輸入參數而生成的隧道洞口邊仰坡模型，模型中的邊仰坡刷坡高度與實際三維地形自適應。

S9、實現隧道洞口在三維空間線位上的移動

指當改變隧道洞口里程點位置時，隧道洞口會沿三維空間線位方向移動，移動后隧道洞口刷坡高度與實際三維地形自適應，由于隧道缺口里程點、隧道洞門明洞分界里程點、隧道明暗分界里程點直接或間接與隧道洞口里程點關聯，所以這些點跟隨隧道洞口里程點聯動，通過此方法可以實現隧道洞口在三維空間線位方向上的比選。

S10、實現三維空間線位上隧道洞口段不同要素長度的調整

指在隧道洞口里程點位置一定時，調整三維平面線位上隧道缺口里程點實現隧道缺口長度的調整；調整三維平面線位上隧道洞門明洞分界里程點實現隧道洞門長度的調整；調整三維平面線位上隧道明暗分界里程點實現隧道明洞長度的調整；通過此方法可以實現在隧道洞口位置一定時隧道缺口長度、洞門長度以及明洞長度的比選。

S11、實現隧道洞口在三維空間線位附近的偏移

指通過調整三維空間上點的x、y、z坐標實現隧道洞口在三維空間線位附近的偏移，偏移后的隧道洞口刷坡高度與實際三維地形自適應，通過此方法可以實現隧道洞口周邊不同線位情況的比選。

該發(fā)明的有益效果是：

基于數字化的三維地形曲面和三維線位設計成果，既實現了隧道洞口在三維空間線位方向的比選，又實現了隧道洞口段隧道缺口長度、洞門長度以及明洞長度的比選，還實現了通過線位偏移進行隧道洞口周邊不同線位情況的比選，且隧道洞口位置發(fā)生變化后邊仰坡刷坡與三維地形自適應，刷坡效果準確、直觀，能夠滿足隧道在線位選擇、方案設計以及詳細設計中的相關要求，適用于隧道洞口位置自動化比選的BIM設計。此方法自動化程度高，實用性強，能大幅提高設計效率和成果質量，具有明顯的推廣應用價值。

附圖說明

圖1為隧道洞口位置自動化比選的BIM設計方法的流程圖。

圖中標記說明：

S1、根據三維地形點云數據構建數字地面模型，

S2、根據線路二維平縱斷面構建三維線位，

S3、在三維平面線位上建立隧道洞口段關鍵里程點，

S4、建立沿隧道三維空間線位方向移動的點，

S5、建立沿垂直于隧道三維空間線位方向移動的點，

S6、建立隧道洞口骨架線，

S7、開發(fā)隧道洞口邊仰坡模板，

S8、利用模板實例化生成隧道洞口邊仰坡模型，

S9、實現隧道洞口在三維空間線位上的移動，

S10、實現三維空間線位上隧道洞口段不同要素長度的調整，

S11、實現隧道洞口在三維空間線位附近的偏移。

具體實施方式

參照附圖說明本發(fā)明的具體技術方案。由圖1的流程圖所示，本發(fā)明涉及的隧道洞口位置自動化比選的BIM設計方法的步驟包括：根據三維地形點云數據構建數字地面模型、根據線路二維平縱斷面構建三維線位、在三維平面線位上建立隧道洞口段關鍵里程點、建立沿隧道三維空間線位方向移動的點、建立沿垂直于隧道三維空間線位方向移動的點、建立隧道洞口骨架線、開發(fā)隧道洞口邊仰坡模板、利用模板實例化生成隧道洞口邊仰坡模型、實現隧道洞口在三維空間線位上的移動、實現三維空間線位上隧道洞口段不同要素長度的調整、實現隧道洞口在三維空間線位附近的偏移。