隧道三維建模技術(shù)的研究-畢業(yè)論文

1、摘 要實際隧道開挖中，圍巖的地質(zhì)環(huán)境變化，圍巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性都將給施工帶來不利影響。因此，在隧道工程施工過程中，弄清地下巖體的地質(zhì)特征、地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)分布規(guī)律以及隧道開挖風(fēng)險參數(shù)，對于安全、科學(xué)地規(guī)劃隧道施工無疑至關(guān)重要。隨著我國綜合國力的不斷增強，鐵路行業(yè)突飛猛進地發(fā)展，這對鐵路隧道設(shè)計、評審、施工、維護等方面都提出了更高的要求，傳統(tǒng)的基于二維地圖和實物模型的表現(xiàn)方式已難以滿足對各方面的需要。隨著計算機技術(shù)、計算機圖形學(xué)、可視化和虛擬

2、現(xiàn)實等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們希望能通過更加直觀的形式反映鐵路隧道的實際情況，從而為方案審查人員和高層決策者提供更加直觀的決策依據(jù)。所以，鐵路隧道三維建模技術(shù)日益受到重視。鐵路隧道圍巖的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)都會對施工過程產(chǎn)生重要影響。因此，為設(shè)計人員提供更為直觀的三維可視化隧道地質(zhì)模型有助于其對地下巖體的地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)特征等信息進行綜合考慮，提高施工效率，將隧道開挖風(fēng)險盡量降低。建立隧道三維地質(zhì)模型可以更為直觀的方式表達專業(yè)設(shè)計人員的設(shè)計

3、意圖，同時，也為后續(xù)施工、運營、管理及維護提供了具有指導(dǎo)意義的途徑。本文借用 VC++開發(fā)平臺,利用 OpenGL 軟件接口,實現(xiàn)了隧道的三維仿真。通過系統(tǒng)運行,展示了三維地質(zhì)體模型、鐵路隧道的三維模型及鐵路隧道內(nèi)部地質(zhì)剖面,能夠有效實現(xiàn)對地質(zhì)資源的數(shù)據(jù)管理、三維自動建模、三維可視化和空間分析等操作。本研究以以人為本的科學(xué)發(fā)展觀的精神,對于在鐵路工程建設(shè)中應(yīng)用先進技術(shù),實現(xiàn)科學(xué)的管理、設(shè)計,提高施工安全性等方面具有現(xiàn)實意義,為我們的鐵路

4、隧道工程建設(shè)進入世界先進水平做出了具有一定價值的研究。關(guān)鍵詞：鐵路隧道，三維建模，OpenGL，空間分析目 錄 目錄 目錄摘 要..............................................................................................................................1第一章 緒論......................

5、..........................................................................................31.1 研究背景及意義..............................................................................................31.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀............

6、..................................................................................41.2.1 國外研究現(xiàn)狀.......................................................................................41.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀.........................

7、..............................................................51.3 研究內(nèi)容..........................................................................................................6第二章 隧道三維建模的理論基礎(chǔ)..........................

8、..................................................72.1 非均勻有理 B 樣條方法 .................................................................................72.2 黃金分割法.............................................................

9、.........................................82.2.1 單峰函數(shù)...............................................................................................82.3 三維顯示技術(shù)..............................................................

10、..................................102.3.1 坐標(biāo)系統(tǒng).............................................................................................112.3.2 OpenGL 變換................................................................

11、......................112.3.3 OpenGL 光照......................................................................................132.3.4 OpenGL 紋理貼圖............................................................................

12、..14第三章 隧道三維仿真建模......................................................................................163.1 隧道三維仿真系統(tǒng)場景的建模原則............................................................163.2 隧道建模分析........................

13、........................................................................173.3 隧道模型結(jié)構(gòu)分析........................................................................................17第四章 隧道三維模型設(shè)計及內(nèi)部計算..........................

14、........................................194.1 隧道模型建構(gòu)................................................................................................194.2 隧道內(nèi)部計算............................................................

15、....................................214.2.1 隧道橫斷面的若干計算.....................................................................214.2.2 隧道橫斷面的曲線逼近.....................................................................234.3 隧道頭（

16、尾）計算........................................................................................264.3.1 隧道頭（尾）斜斷面的計算.............................................................264.3.2 連拱隧道洞口倒角圓弧計算...........................

17、..................................27第五章 隧道裁剪算法研究......................................................................................295.1 裁剪算法...........................................................................