基于特征数字城市地下空间建模技术的研究和应用

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1、摘要地下空间的不可见性给岩土工程施工带来了许多不利影响，数字化将地下空间变得透明起来，逐渐成为解决某些岩土工程问题的一条有效途径。在城市地下空间数字化的诸多技术中，对象建模是其中最为关键的一项。软土地层任意边域的地层建模、复杂地下构筑物三维建模和地下工程全过程建模是目前城市地下空间对象建模中的几个难点．通过对现有地下空间建模方法和几何建模领域常用方法的比较，本文选择了特征建模技术进行对象建模，对基于特征的数字城市地下空间建模技术进行了全面、系统的研究，主要内容有：(1)为解决任意边域软土地层分界面的光滑重构及其局部更新控制，第二章从钻孔数据出发，采用双三次B样条曲面描述地层分界面。首

2、先通过插值和反算控制点算法，由型值点生成B样条曲面需要的控制点和对应的节点向量，自动生成地层分界面。然后通过格网四边形顶点问的拓扑关系确定出地层尖灭处的边界点，运用三次B样条曲线描述地层边界线，最后用B．Rep实现任意边域地层分界面重构。同时，利用B样条曲面的局部修改特性，解决了B．Rep模型中分界面局部更新问题。(2)为解决复杂地下构筑物建模和地下工程全过程建模问题，第三章提出了基于特征的数字城市地下空间建模技术，首先分析了数字城市地下空间特征的定义和分类，接着详细介绍了论文方法的概念模型、建模方法和建模流程，并采用基态修正模型，解决了以施工步为主线的城市地下空间对象时空数据组织与

3、建模表达问题。(3)第四章介绍了基于特征的数字城市地下空间建模实验系统的基本框架和技术细节，第五章结合世博园区数字化平台项目和世博地下变电站等项目，实现任意边域地层建模、复杂地下构筑物建模、地下工程规划、勘察、设计、施工全过程建模及一些空间分析功能的具体应用，证明采用本文建模技术进行数字地下空间建模是十分有效的。关键词：数字城市地下空问与工程，特征建模，集成建模，任意边域地层建模，空间分析目录ABSTRACTGreatdisadvantagesappearedinGeotechnicalEngineeringresultintheinvisibilityofthesubsurface

4、environment,whichisnowbecomingvisiblewiththetoolsofdigitalization．Digitalizationisbecominganefficientmethodtosolvecertainproblemsinurbanundergroundspaceandgeotechnicalengineering．Amongvarioustechniquesofdigitalundergroundspaceandengineeringscience(DUSES)，modelingisabsolutelythemostimportant0110

5、．Therearestillsomegreatchallengesextrudinginthedi仿cultiesofDUSESmodeling：modelingthehorizonwitharbitraryboundariesinsoRclay,thecomplicatedundergroundstructuresandmodelingtheobjectsinacertainprojectinlifeAongterm．Aftercomparedwiththetraditionalmethodsofhorizonmodelingandadvancedgeometricmodeling

6、methods，feature-basedmodelingtechniqueischosentobeappliedinthefieldofDUSES，andtheobjectivesofthisworkareasfollows：1．InChapter2．todeal研tllmodelingonhorizoninterfacewitharbitraryboundary,3degreeBsplinetrendIBlrfaceisadoptedtofitboreholedatapointsondifferenthorizonsatfirst．Secondly,wimthehelpoftop

7、ologyexistinginthe4vertexesoftheirregular鲥dunit，thenip—outpointsareinterpolated．Atlast,thehorizoninterfaceswitllarbitraryboundariesaremadebyaddingboundariestotrendsurfacewiththemethodofB—Rap．Furthermore,interfaceupdateinlocalregio