砌體結(jié)構(gòu)三維模型及三維災(zāi)害場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)技術(shù)的初步研究.pdf

1、地震災(zāi)害緊急救援是防震減災(zāi)工作的重要內(nèi)容之一，是地震后減少人員傷亡的必要政府行為。地震緊急救援是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，國(guó)內(nèi)外多年來(lái)的災(zāi)后救援經(jīng)驗(yàn)表明，如果救援人員事先對(duì)救援現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)有所了解，將對(duì)地震緊急救援工作效能的發(fā)揮起到十分關(guān)鍵的作用。破壞性地震是小概率事件，救援隊(duì)員或工程技術(shù)人員不可能經(jīng)常親歷地震現(xiàn)場(chǎng)，熟知結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)和災(zāi)害情景。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域成功應(yīng)用的例子層出不

2、窮，但國(guó)內(nèi)外在建筑震害可視化模型和結(jié)合三維地形的地震災(zāi)害場(chǎng)景演示方面的研究工作并不多見(jiàn)。在我國(guó)，砌體結(jié)構(gòu)是一種量大而廣的結(jié)構(gòu)形式，砌體結(jié)構(gòu)在地震中的破壞是人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的重要原因。因此，開(kāi)展“砌體結(jié)構(gòu)三維模型及三維災(zāi)害場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)技術(shù)的初步研究”工作，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)合理的模擬砌體結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)和地震現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害場(chǎng)景，將對(duì)提高救援隊(duì)員和工程技術(shù)人員救援訓(xùn)練的針對(duì)性，使他們事先熟悉將要親歷的地震災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情景，這對(duì)提高救援效率，減少人員傷亡有著重要

3、的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)如何利用3DS Max軟件和ArcGis軟件實(shí)現(xiàn)砌體結(jié)構(gòu)震害三維可視化和結(jié)合三維地形的地震災(zāi)害場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴查閱以往砌體結(jié)構(gòu)震害資料并結(jié)合汶川Ms8.0級(jí)地震現(xiàn)場(chǎng)考察，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)典型震害的震害位置、破壞形態(tài)和破壞原因進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的歸納分析。根據(jù)我國(guó)砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防特點(diǎn)，分析探討經(jīng)抗震設(shè)防和未經(jīng)抗震設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)的震害差異，高、低烈度區(qū)砌體結(jié)構(gòu)震害差異，體現(xiàn)出抗震設(shè)防的重要性。

4、
　　 ⑵利用3DS Max三維建模技術(shù)，通過(guò)AutoCAD圖形的導(dǎo)入，焊接和布爾運(yùn)算、墻體的擠出、材質(zhì)貼圖、拼接和陣列等完成三維完好模型建模工作，例如矩形、L形、槽型模型、坡屋面模型、住宅、學(xué)校等模型的創(chuàng)建。鑒于中等以下和嚴(yán)重以上破壞的形態(tài)有較大的差異，砌體結(jié)構(gòu)震害三維模型的建模方法有兩種。一種是以貼圖為主的方法，地震中砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫特征是中等以下破壞的主要特征，利用Photoshop軟件將提取的震害照片中的震害信息與建筑

5、材質(zhì)相結(jié)合，制作震害特征圖片。采用位圖貼圖法依據(jù)典型震害特征將其貼于建筑特定位置。另一種是針對(duì)嚴(yán)重破壞以上的建筑構(gòu)件的深度裂縫，崩落、倒塌震害特征，采取換破壞構(gòu)件，添加碎塊的方法，結(jié)合貼圖法建立嚴(yán)重破壞砌體結(jié)構(gòu)模型。實(shí)踐證明該方法是切實(shí)可行的。
　　 ⑶針對(duì)汶川地震地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，研究利用DEM數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)基于ArcGis9.2軟件ArcScene模塊的三維地形制作方法，為今后開(kāi)展震后地質(zhì)災(zāi)害模擬工作

6、奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，在三維地形中利用ArcCatalog和ArcMap模塊編輯建筑及道路的面狀要素?cái)?shù)據(jù)，利用ArcScene模塊創(chuàng)建出場(chǎng)景中建筑三維模塊，并提出通過(guò)不同顏色表征震害預(yù)測(cè)結(jié)果中各破壞等級(jí)的三維建筑模塊災(zāi)害場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)方法。最后，以石獅市為例，介紹基于ArcScene模塊結(jié)合三維地形的三維建筑模塊災(zāi)害場(chǎng)景制作步驟及可行性。
　　 ⑷依據(jù)相似性理論，提出砌體結(jié)構(gòu)三維模型與三維模塊替換準(zhǔn)則和替換方法，以石獅市為例，初步實(shí)現(xiàn)基于A