可視化仿真的隧道工程施工進(jìn)度分析與控制

以地理信息系統(tǒng)與工程動態(tài)仿真系統(tǒng)為平臺,模擬工程施工實(shí)際過程,面向工程施工管理和施工組織設(shè)計,對重大工程施工動態(tài)3維可視化仿真技術(shù)進(jìn)行研究。該仿真技術(shù)能夠輸出施工工期、施工進(jìn)度計劃、關(guān)鍵路線、資源使用情況以及橫道圖、資源柱狀圖等仿真計算與優(yōu)化所得的文本、圖形成果;在項目投標(biāo)中,可以形象可視地表達(dá)施工方法、進(jìn)度管理等,增加投標(biāo)書說服力,為了解投標(biāo)人的施工水平和能力提供了一個形象平臺。

通過探討ug三維可視化仿真軟件對建筑施工全程進(jìn)行“預(yù)演仿真”和“反演仿真”的決策優(yōu)化實(shí)現(xiàn)路徑,可建立三維可視化仿真施工全程虛擬技術(shù)流程。該技術(shù)可加速提升vr技術(shù)在建筑施工項目中的應(yīng)用及其程度,實(shí)現(xiàn)建筑施工全程虛擬和決策優(yōu)化。

針對傳統(tǒng)大壩施工仿真中存在的問題,本文提出了一種基于gis的大壩施工可視化仿真的方法,并以某拱壩施工仿真為例,進(jìn)行了實(shí)例研究.實(shí)踐證明,這種可視化仿真方法不但提高了仿真的精度和可信度,而且使復(fù)雜的仿真過程能夠以更直觀的方式表達(dá).

目前心墻堆石壩施工過程可視化仿真研究多是基于施工仿真結(jié)果構(gòu)建的純虛擬三維可視化,其地形模型多根據(jù)前期勘測數(shù)據(jù)建立,其渲染消耗資源多且不易被修改,且與實(shí)際施工場景有很大差別.針對此問題,將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(ar)引入水利水電工程施工仿真中,提出了基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的心墻堆石壩施工過程可視化仿真方法,該方法主要解決兩個方面的問題:如何利用虛擬相機(jī)的三維注冊技術(shù)解決虛擬場景與真實(shí)場景不處于同一空間的問題,以使可視化仿真具有動態(tài)時效性；如何通過視頻監(jiān)控獲取的三維場景信息與虛擬物體疊加,以解決傳統(tǒng)可視化仿真中地形模型占用過多資源的問題,并提高可視化仿真效率.結(jié)合西南某大型水利水電工程,利用ar技術(shù)對該工程的施工進(jìn)度仿真進(jìn)行可視化展示.首先在無需建立地形模型的情況下實(shí)現(xiàn)了施工仿真和施工現(xiàn)場的緊密結(jié)合；其次,基于webservice的數(shù)據(jù)查詢和傳輸實(shí)現(xiàn)仿真成果的交互式動態(tài)三維場景查詢,同時通過基于硬件的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)方法以更少的資源消耗實(shí)現(xiàn)了更真實(shí)直觀的可視化仿真,為水利水電工程施工可視化仿真提供了新思路.

鑒于復(fù)雜工程的不確定型網(wǎng)絡(luò)計劃和傳統(tǒng)的施工管理工具不能形象展示大型橋梁施工過程,將4d可視技術(shù)應(yīng)用于橋梁施工管理。首先,應(yīng)用蒙特卡洛法對復(fù)雜不確定型網(wǎng)絡(luò)計劃進(jìn)行仿真模擬;其次,將橋梁三維模型與模擬得到的施工進(jìn)度計劃、資源計劃相結(jié)合,建立橋梁4d仿真模型;最后,依據(jù)4d仿真模型開發(fā)大型橋梁4d仿真系統(tǒng)。研究結(jié)果表明:應(yīng)用該系統(tǒng)能可視查詢和預(yù)測施工進(jìn)度及資源使用情況;該系統(tǒng)能夠輸出施工工期、施工進(jìn)度計劃、關(guān)鍵路線、資源使用情況以及橫道圖、資源柱狀圖等仿真計算所得的文本和圖形成果。

目前,我國在疏浚過程中的可視化技術(shù)還不完善,多數(shù)司機(jī)在挖掘操作時由于無法看到海底的情況而靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作,抓機(jī)手對于渾濁海水下的施工是不可視的。文中對抓斗式挖泥船的施工工藝進(jìn)行分析并基于3ds環(huán)境和maxscript腳本語言開發(fā)平臺完成定位樁抓斗式挖泥船的動畫仿真,能讓抓機(jī)手對水下抓斗的運(yùn)動情況有一個更直觀的認(rèn)識,使施工工藝和挖掘理論更好地指導(dǎo)實(shí)踐工作。

近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,在建筑施工等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,本文詳細(xì)介紹了基于ug三位可視化仿真的建筑施工全程虛擬技術(shù),在施工過程中可以借助其進(jìn)行\(zhòng)"預(yù)演仿真\"和\"反演仿真\"的決策優(yōu)化,通過對虛擬流程的研究,可以顯著提高工程的施工效率。

近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,在建筑施工等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,本文詳細(xì)介紹了基于ug三位可視化仿真的建筑施工全程虛擬技術(shù),在施工過程中可以借助其進(jìn)行\(zhòng)"預(yù)演仿真\"和\"反演仿真\"的決策優(yōu)化,通過對虛擬流程的研究,可以顯著提高工程的施工效率。

路基工程進(jìn)度指標(biāo) 路基施工主要包括路基填筑、開挖、過渡段、地基處理、路基防護(hù)、支擋結(jié)構(gòu) 及相關(guān)工程部分組成，涵蓋了影響路基工程施工進(jìn)度的關(guān)鍵線路，路基工程可與小 橋、涵洞同時開工，但竣工應(yīng)落后于橋、涵工程。橋涵工程宜在同區(qū)段路基工程完 工前0.5～1.5個月完成，以便有充分時間做好錐體護(hù)坡填土、橋頭填土和涵洞頂部 填土等工作。 地基加固處理進(jìn)度指標(biāo)表 序號機(jī)械名稱單機(jī)日產(chǎn)量單機(jī)月產(chǎn)量(每月按25天計) 1cfg樁500m/天12500m 2水泥攪拌樁240m/天6000m 3旋噴樁200m/天5000m 土石方機(jī)械設(shè)備配置指標(biāo)表 序號主導(dǎo)機(jī)械單機(jī)日產(chǎn)量單機(jī)月產(chǎn)量(每月按25天計算) 1挖掘機(jī)1000m3/天25000 序號主導(dǎo)機(jī)械單機(jī)日產(chǎn)量單機(jī)月產(chǎn)量(每月按25天計算) 2自卸車180m3/天4500 3壓路機(jī)

4.6施工進(jìn)度指標(biāo) 4.6.1路基工程進(jìn)度指標(biāo) 路基施工主要包括路基填筑、開挖、過渡段、地基處理、路基防 護(hù)、支擋結(jié)構(gòu)及相關(guān)工程部分組成，涵蓋了影響路基工程施工進(jìn)度的 關(guān)鍵線路，路基工程可與小橋、涵洞同時開工，但竣工應(yīng)落后于橋、 涵工程。橋涵工程宜在同區(qū)段路基工程完工前0.5～1.5個月完成， 以便有充分時間做好錐體護(hù)坡填土、橋頭填土和涵洞頂部填土等工 作。 地基加固處理進(jìn)度指標(biāo)表 序號機(jī)械名稱單機(jī)日產(chǎn)量單機(jī)月產(chǎn)量(每月按25天計) 1cfg樁500m/天12500m 2水泥攪拌樁240m/天6000m 3旋噴樁200m/天5000m 土石方機(jī)械設(shè)備配置指標(biāo)表 序號主導(dǎo)機(jī)械單機(jī)日產(chǎn)量單機(jī)月產(chǎn)量(每月按25天計算) 1挖掘機(jī)1000m3/天25000 2自卸車180m3/天4500 3壓路機(jī)800m3/天

將可視化技術(shù)引入地下洞室群施工仿真中發(fā)展起來的地下洞室群施工動態(tài)可視化仿真已成為近年來地下洞室群施工仿真發(fā)展的一個主要趨勢。對國內(nèi)外大型地下洞室群施工動態(tài)可視化仿真產(chǎn)生及發(fā)展進(jìn)行了深入研究和歸納,把地下洞室群施工仿真在可視化分析方面的逐步完善分為三個階段,即傳統(tǒng)的施工過程二維動態(tài)演示階段,基于opengl的施工過程三維動態(tài)演示階段和最新的基于gis的施工過程三維動態(tài)演示階段。對各階段研究成果分析了其優(yōu)點(diǎn)和不足,提出了結(jié)合工程地質(zhì)的地下洞室群施工仿真

利用虛擬現(xiàn)實(shí)和3dsmax技術(shù)進(jìn)行了截流施工場景三維仿真建模,并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合龍口水力指標(biāo)的動態(tài)計算,提出了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的截流施工三維動態(tài)可視化仿真技術(shù),實(shí)現(xiàn)了截流過程的逼真預(yù)演和多方案的比較分析,從而為截流組織設(shè)計與決策提供了強(qiáng)有力的可視化分析手段。

為提高水利水電工程截流施工過程的施工效率,提出了基于三維圖像的可視化仿真方法,利用高效的圖形渲染引擎,將仿真結(jié)果與可視化系統(tǒng)相結(jié)合,為施工系統(tǒng)分析和管理提供了一個有力的工具,為制定合理的施工組織計劃提供了科學(xué)依據(jù)。

隧道施工過程中對圍巖的開挖、支護(hù)以及圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用等圍巖力學(xué)問題，是“隧道工程”課程的核心內(nèi)容之一。分析了“隧道工程”課程中主要圍巖力學(xué)問題及其教學(xué)難點(diǎn)，利用數(shù)值分析軟件flac-3d模擬和分析了圍巖初始應(yīng)力場、開挖過程中圍巖應(yīng)力重分布情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力情況以及特殊地質(zhì)背景下的圍巖力學(xué)問題，將模擬結(jié)果制作成視頻和圖片進(jìn)行可視化教學(xué)，取到了良好的教學(xué)效果。

針對水電工程施工進(jìn)度計劃難以用傳統(tǒng)方法簡便直觀描述的難題,基于gis平臺,采用三維可視化技術(shù),提出了水電工程施工進(jìn)度三維動態(tài)可視化方法;構(gòu)造了施工進(jìn)度三維可視化數(shù)字模型,實(shí)現(xiàn)了模型的動態(tài)顯示、交互操作、空間分析以及施工進(jìn)度可視化仿真等功能.通過在水電工程中的實(shí)際應(yīng)用,表明采用施工進(jìn)度三維動態(tài)可視化方法能夠形象表達(dá)施工進(jìn)度,動態(tài)描述施工進(jìn)度中各環(huán)節(jié)之間復(fù)雜的動態(tài)時空邏輯關(guān)系,對于提高水電工程設(shè)計與管理現(xiàn)代化水平具有現(xiàn)實(shí)意義.

可視化仿真在航天發(fā)射彈道設(shè)計和分析中起著重要作用。衛(wèi)星工具包軟件stk,是航天領(lǐng)域通用的仿真軟件,可以用來實(shí)現(xiàn)航天發(fā)射數(shù)據(jù)的可視化。航天任務(wù)的方案選擇階段,需要計算多條彈道,在stk界面內(nèi)進(jìn)行一系列設(shè)置來實(shí)現(xiàn)每條彈道的可視化,是非常繁瑣的。因此,有必要將可視化的工作模塊化。針對航天發(fā)射任務(wù)的彈道仿真,利用vc++和stk/connect模塊,開發(fā)了可視化接口模塊,該模塊能夠與彈道數(shù)據(jù)模塊和資源庫模塊進(jìn)行交互,獲取相關(guān)數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理后,連接stk建立可視化場景。系統(tǒng)設(shè)計人員只需在接口模塊界面內(nèi)進(jìn)行簡單操作,便可實(shí)現(xiàn)可視化。

第37卷第1期 2004年1月 天津大學(xué)學(xué)報 journaloftianjinuniversity vol.37no.1 jan.2004 混凝土壩澆筑過程三維動態(tài)可視化仿真x 鐘登華,練繼亮,朱慧蓉 (天津大學(xué)建筑工程學(xué)院,天津300072) 摘要:通過集成化方法來研究混凝土壩澆筑過程三維動態(tài)可視化仿真,討論了仿真計算系統(tǒng)與三維動態(tài)可視化 系統(tǒng)(gis系統(tǒng))的建模及系統(tǒng)可視化問題,設(shè)計了仿真系統(tǒng)與可視化系統(tǒng)的集成模式,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的界面可視化、 過程與結(jié)果的可視化和真三維地形環(huán)境的大壩三維動態(tài)可視化,并具體介紹了仿真系統(tǒng)及三維動態(tài)可視化的實(shí)現(xiàn) 過程.最后給出了一個混凝土壩仿真研究的成功實(shí)例. 關(guān)鍵詞:混凝土壩澆筑;仿真計算系統(tǒng);三維動態(tài)可視化系統(tǒng)(gis系統(tǒng));

通過集成化方法來研究混凝土壩澆筑過程三維動態(tài)可視化仿真,討論了仿真計算系統(tǒng)與三維動態(tài)可視化系統(tǒng)(gis系統(tǒng))的建模及系統(tǒng)可視化問題,設(shè)計了仿真系統(tǒng)與可視化系統(tǒng)的集成模式,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的界面可視化、過程與結(jié)果的可視化和真三維地形環(huán)境的大壩三維動態(tài)可視化,并具體介紹了仿真系統(tǒng)及三維動態(tài)可視化的實(shí)現(xiàn)過程.最后給出了一個混凝土壩仿真研究的成功實(shí)例.

為了直觀、逼真地描述大型引水工程各環(huán)節(jié)之間復(fù)雜的動態(tài)時空邏輯關(guān)系,提出了大型引水工程三維可視化圖形仿真系統(tǒng).首先,對引水工程三維可視化圖形仿真系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析,確定系統(tǒng)的開發(fā)模式,然后采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行仿真計算,再將所得數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫的形式保存并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行加工處理,將空間數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù)、形體數(shù)據(jù)等)和各種屬性信息集成在一起,在這些數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上建立引水工程三維可視化仿真模型及模型庫,以方便對模型進(jìn)行高效的管理.開發(fā)了一個能科學(xué)、直觀、逼真地表現(xiàn)大型引水工程施工的三維可視化圖形仿真系統(tǒng),為工程施工管理決策提供依據(jù).

為了直觀地表述水利水電工程施工過程和施工形象,并對來自工程施工的信息進(jìn)行管理和分析處理,以提高水電工程施工過程信息化管理與決策水平,結(jié)合長江三峽工程二期廠壩施工的實(shí)踐,應(yīng)用vrml虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言及php動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù),實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)(web3d)的水電工程施工過程可視化仿真和施工信息的交互式查詢,為施工管理決策者提供了遠(yuǎn)程科學(xué)決策的信息支持。

針對水利水電工程施工動態(tài)仿真的復(fù)雜性,基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),采用高效的圖形渲染引擎,進(jìn)行物理系統(tǒng)的模擬,展現(xiàn)出具有真實(shí)感的可實(shí)時交互的虛擬場景,并將系統(tǒng)仿真信息與圖形緊密結(jié)合起來,為水利水電工程的設(shè)計、管理提供一種全新的環(huán)境,為決策者提供更科學(xué)、直觀的依據(jù)。

提出了基于地理信息系統(tǒng)(gis)的水電工程施工三維動態(tài)可視化仿真方法,包括仿真建模可視化、仿真計算過程可視化及仿真結(jié)果可視化,并以混凝土壩施工仿真為例,進(jìn)行了實(shí)例研究,為制定合理的大壩施工組織計劃提供了科學(xué)依據(jù)。