【正文】 .................................................................................... 19 隧道模型結(jié)構(gòu)分析 ........................................................................................ 19 第四章 隧道三維模型設(shè)計(jì)及內(nèi)部計(jì)算 .................................................................. 21 隧道模型建構(gòu) ................................................................................................ 21 隧道內(nèi)部計(jì)算 ................................................................................................ 23 隧道橫斷面的若干計(jì)算 ..................................................................... 23 隧道橫斷面的曲線逼近 ..................................................................... 25 隧道頭（尾）計(jì)算 ........................................................................................ 28 隧道頭（尾）斜斷面的計(jì)算 ............................................................. 28 連拱隧道洞口倒 角圓弧計(jì)算 ............................................................. 29 第五章 隧道裁剪算法研究 ...................................................................................... 31 隧道三維建模技術(shù) 的研究 共 42 頁(yè) 第 4 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裁剪算法 ........................................................................................................ 31 裁剪的原理 ......................................................................................... 31 二維線段的裁剪 ................................................................................. 31 多邊形的裁剪 ..................................................................................... 33 裁剪算法 ............................................................................. 33 裁剪算法的基本方法 .............................................. 33 裁剪算法的不足 ...................................................... 35 對(duì) WeilerAtherton裁剪算法的改進(jìn) ............................................................ 35 算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ................................................................................. 35 裁剪前的預(yù)處理 ................................................................................. 35 特殊點(diǎn)處理 ......................................................................................... 37 改進(jìn)算法執(zhí)行流程 ............................................................................. 38 改進(jìn)算法的優(yōu)勢(shì) ................................................................................. 39 結(jié)論 .............................................................................................................................. 40 致謝 .............................................................................................................................. 41 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 42 隧道三維建模技術(shù) 的研究 共 42 頁(yè) 第 5 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第一章 緒論 隨著人類文明的發(fā)展 ， 現(xiàn)代工程技術(shù)也不斷進(jìn)步 ， 位于地下的 隧道 已 廣泛 受到交通領(lǐng)域?qū)I(yè)人員重視 ， 隧道以其明顯的優(yōu)勢(shì)被應(yīng)用在山區(qū)鐵路修建過程中以克服高程障礙。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(huì)對(duì)施工過程產(chǎn)生重要影響。 隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng) ， 鐵路行業(yè)突飛猛進(jìn)地發(fā)展 ， 這對(duì)鐵路隧道設(shè)計(jì)、評(píng)審、施工、維護(hù)等方面都提出了更高的要求 ， 傳統(tǒng)的基于二維地圖和實(shí)物模型的表現(xiàn)方式已難以滿足對(duì)各方面的需要。本研究以以人為本的科學(xué)發(fā)展觀的精神 ,對(duì)于在鐵路工程建設(shè)中應(yīng)用先進(jìn)技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)科學(xué)的管理、設(shè)計(jì) ,提高施工安全性等方面具有現(xiàn)實(shí)意義 ,為我們的鐵路隧道工程建設(shè)進(jìn)入世界先進(jìn)水平做出了具有一定價(jià)值的研究。 隨著交通建設(shè)事業(yè)的發(fā)展 ， 鐵路 隧道設(shè)計(jì)形式繁多 ， 建設(shè)形式 、 構(gòu)造越發(fā)復(fù)雜多樣 ， 這使設(shè)計(jì)、審評(píng)、施工、維護(hù)等工作都受到了嚴(yán)峻考驗(yàn) ， 基于二維地圖和實(shí)物模型的傳統(tǒng)表現(xiàn)方式很難滿足日益復(fù)雜的形勢(shì)。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 特別是社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 對(duì)交通運(yùn)輸?shù)男枨竺黠@增長(zhǎng) ，高速 公路的建設(shè)越來(lái)越多 ，隧道 是高速公路不可缺少的重要組成部分 。 1997 年國(guó)際數(shù)學(xué)地質(zhì)會(huì)議在巴塞羅那召開。但我國(guó)地理 形勢(shì)復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造多樣，很多工作才剛剛起步，數(shù)據(jù)模型尚處于探索和嘗試階段。最后簡(jiǎn)要分析 隧道三維模型仿真設(shè)計(jì)中 的 若干技 術(shù)應(yīng)用 。 1，若 1ii? ? ???? , ()ikN ? = 0， 其他 , ()ikN ? = 1, 1 1 , 111( ) ( )i i ki k i ki k i i k iNN? ? ? ???? ? ? ???? ? ?? ? ? ???? 規(guī)定 0 00? 對(duì)于 NURBS 開曲線 ， 常將兩端節(jié)點(diǎn)的重復(fù)度取為 k+1， 即 01 k? ? ?? ???? ，1 2 1n n n k? ? ?? ? ? ?? ? ???。 則稱 ()fx是單峰函數(shù)。計(jì)算 ()kf? 和 ()kf ? ，分兩種情況： （ 1） 若 ( ) ( )kkff??? ，則令 1kka ?? ? ， 1kkbb? ? ； （ 2） 若 ( ) ( )kkff??? ，則令 1kkaa? ? ， 1kkb ?? ? 。 （ 2） 若 kkba???，停止，且2kkbax ??。 鐵路 隧道 的三維可視化是三維地形生成的重要組成部分 ， 能使 鐵路隧道 三維模型直觀、形象、逼真、交互地顯示在電腦屏幕上。它是一個(gè)右手笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng) ， 全局坐標(biāo)系是恒定不變的。由前所述 ， 三維圖形的顯示過程如圖 所示。以照相為例 ， 相機(jī)等同于視點(diǎn) ， 拍照時(shí)既可移動(dòng)相機(jī) ， 也可移動(dòng)物體來(lái)對(duì)準(zhǔn)物體模型。 （ 3）投影變換， PT PT 變換主要是定義視景體 ， 就像選擇相機(jī)鏡頭 ， 保留需要的部分 ， 裁掉視景體外多余的部分。 圖 2. 3 OpenGL 的正投影模式 OpenGL光照 OpenGL 光照很大 程度上決定了三維圖形繪制的逼真性和真實(shí)感 ， 光照可以模擬明暗或濃淡效果 ， 少了光照 ， 虛擬世界就少了了層次感、立體感和 繽紛 的色彩 。被環(huán)境光所照射的表面將光源發(fā)出的光向各個(gè)方向均勻地反射。 （ 3） 確定一種光照模型 ,創(chuàng)建模型并設(shè)置計(jì)算光照的視點(diǎn)坐標(biāo) ,環(huán)境光由光 照模型定義。紋理映射的方法在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中運(yùn)用甚廣 ， 不同于僅表示景物形狀的傳統(tǒng)方法的是紋理映射 利用圖像對(duì)物體表面的微觀細(xì)節(jié)進(jìn)行表達(dá) ， 提高真實(shí)感。OpenGL 用 于紋理貼圖方式的函數(shù)為 ： Void glTexEnv{if} [v](GLenum target， GLenum pname， TYPE param)； 在 OpenGL 中 ， 許多信息是由頂點(diǎn)傳遞的 ， 同樣 ， 每個(gè)頂點(diǎn)也應(yīng)賦予一個(gè)紋理坐標(biāo) ， 以確定紋理單元的分配及紋理元素的映射方式。 對(duì)于隧道三維場(chǎng)景的建模 ， 行駛于路線上的車輛屬于行為建模 。 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 所需要?jiǎng)?chuàng)建的模型往往是比較復(fù)雜的 ， 建模過程中 ： 應(yīng)在 盡 可能精確表現(xiàn)模型的前提下 ， 創(chuàng)建一個(gè)比較容易的好的模型 ， 以利于我們的建模計(jì)算 。 下部曲線由直線段和該斷面處路面的豎曲線組成 。 我們將詳細(xì)分析三維 隧道 模型的各部分構(gòu)造 ， 有機(jī)布置結(jié)合 ， 實(shí)現(xiàn)隧道的三維仿真 。 隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面如下圖 ： 圖 4. 1 隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面 公路隧道橫斷面的類型 ,是指隧道起拱線以上圓弧段的形狀 。( c o s( ) , sin ( ) )CP P R ? ? ? ?? ? ? ? ? （ ） 指定高度處弧長(zhǎng)和坐標(biāo)的求取 設(shè)圓弧的圓心坐標(biāo)為半徑為 R， 所求點(diǎn) P 與圓心 CP 的縱向差為 h， 圓弧起始點(diǎn)和圓心的縱向差為 H ， 圓弧起始點(diǎn)與水平線的夾角為 ? ， 則有 39。01, , , Mzh zh zh??? 通道門個(gè)數(shù)為 l,每個(gè)通道門有左右兩側(cè)兩個(gè)控制樁 (通道門位于它左右兩側(cè)的控制樁內(nèi) ),通道門口控制樁號(hào)數(shù)組為 ? ? ? ? ? ? ? ?0 1 0 10 , 0 , , 1 , 1zh zh zh l zh l??? ? ? 首先確定有效的加寬點(diǎn)樁號(hào) (當(dāng)加寬點(diǎn)位于 隧道 外、某個(gè)通道門的控制樁內(nèi)或與初始所分樁號(hào)重合 ， 則視為無(wú)效 )， 其個(gè)數(shù)設(shè)為 n， 通過如下步驟實(shí)現(xiàn) ： 隧道三維建模技術(shù) 的研究 共 42 頁(yè) 第 25 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊。 LR?? 所求點(diǎn) P 為 39。 隧道的繪制是按照施工圖紙給定的樁號(hào)進(jìn)行的 。 橫通道按功能可分為人行橫通道和車行橫通道 ，橫通道洞口是直線 — 圓弧 — 直線的一個(gè)組合曲線 。 根據(jù)參數(shù)化 建模技術(shù) ， 將隧道分為隧道內(nèi)部、隧道洞門和隧道橫通道三部分 ， 對(duì)隧道建模具體分析