水利水电工程施工系统三维建模与仿真

该文基于GIS平台，采用三维可视化技术，提出了实现水利水电工程施工系统三维可视化数字模型的构造与施工过程动态仿真的方法。文中首先阐述了基于GIS的三维可视化原理，接着探讨了三维可视化数字模型的构造方法，然后详细介绍了地形数字化技术，静态地物实体建模技术，动态实体模拟方法，以及施工过程动态仿真途径，最后给出了几个应用实例，表明本方法具有较好的实用性。     

大型水利工程三维可视化仿真方法研究

以GIS为开发平台，研究了大型水利工程三维可视化仿真方法．首先讲述空间数据库的建立，然后详细阐述了地形及地物数字模型的建立及其整合方法，最后介绍了与三维数字模型的交互，并结合实际工程开发了一个能科学、直观、逼真地表现大型水利工程施工的三维可视化仿真系统，为工程施工管理决策提供依据。     

基于GIS的水电工程施工导流三维动态可视化

为直观逼真地描述水电工程施工导流各环节之间复杂的动态时空逻辑关系，提出基于GIS的施工导流三维动态可视化方法，构造了施工导流三维动态数字,并在此基础上实现了模型的动态显示、交互操作、空间分析以及施工导流全过程可视化仿真等功能，从而为水电工程施工组织设计与宏观决策提供了一个科学有效的可视化分析手段。最后给出一个工程应用实例，表明文中方法具有较好的实用性。     

基于GIS的水电施工总布置可视化信息系统设计与实现

本文结合GIS在水利水电工程施工总布置可视化研究中的实际应用情况，建立了基于GIS的施工总布置可视化信息系统。以信息的数字化，直观化、可视化为出发点，实现工程信息的高效应用与科学管理，为决策与设计人员提供直观形象的信息支持。最后结合工程实例说明其应用性。     

三维可视化盆地数字模型系统的设计

介绍了在GIS和OpenGL环境下设计的三维盆地数字模型系统的设计目标、主要数据和基本功能，给出了部分系统输出的三维构造结果图件。该数字模型和可视化系统为盆地构造和油气分析提供了一种更直观的分析、判别手段，分析人员可根据三维空间多源信息的叠加挖掘出隐含的构造、石油方面的信息，判断已有模型数据的一致性和合理性。     

基于3dsMax/Unity3D的水平定向钻穿越工程应用

针对复杂地质结构下管道穿越和施工安全,综合分析国内外三维地质建模和虚拟现实可视化现状,提出基于3ds Max平台下的三维地质建模方法,完成水平定向钻穿越工程中复杂岩层地质模型的准确建立,实现岩层地质信息与穿越工程三维拓扑模型的数据映射。利用Unity3D开发引擎在虚拟现实仿真上的技术优势,基于Unity3D和Visual C#.NET开发环境完成三维地质场景的视点控制、穿越轨迹实时生成和数据管理,实现虚拟现实场景的实时展示与可视化交互。以江都-如东输气管道水平定向钻穿越工程为例,通过3ds Max创建三维地质场景,应用Unity3D平台虚拟可视化技术模拟输气管道穿越过程,为水平定向钻穿越工程的施工建设和规划管理提供参考。     

约束TIN在土石方工程三维辅助设计中的应用

为适应水利水电领域土石方工程设计高效、直观的需求,提出基于约束不规则三角形网格(TIN)的土石方工程计算机三维辅助设计的集成建模方法.通过开发具有输入输出、图形预处理、约束TIN建模、挖填方量计算等功能的土石方工程三维辅助设计程序,能够方便快捷地实现土石方工程设计成果三维可视化建模和工程完建形象的直观显示,为设计和决策者进行工程土石方量计算、土石方调配平衡分析提供依据,三维辅助设计成果也可作为组织开挖施工的可视化决策信息.     

基于三维可视化的虚拟调试变电施工方法

传统方法进行虚拟调试变电施工，存在单位项目建设效率较低的问题，因此，提出一种基于三维可视化设计的虚拟调试变电施工方法。利用三维可视化设计软件构建虚拟调试施工三维模型，对模型实施漫游渲染与剪辑合成，实现工程施工的漫游浏览，通过数字化网络平台进行变电施工方案的数字化移交，完成变电施工。经过对比实验的验证，证明该方法的单位项目建设效率高于实验中的对比方法，具有很高的推广价值。     

三维数字建筑的自动生成和应用技术研究

提出了一种能够有效提高建筑业智能化、自动化的系统性新方法.首先实现了二维建筑结构图的自动识别和理解,并由此生成包含完整几何和语义信息的三维数字建筑模型;然后在该模型的支撑下实现了钢筋、模板和混凝土合一的建筑算量、可视化的三维钢筋翻样、基于网络计划图自动生成的施工进度管理等3种智能型的应用功能.对建筑图的识别和三维数字模型的生成方法,以及3个应用的设计实现及其与现有做法的比较等做了完整介绍.     

大鼠骨骼系统的三维重建模型

建立了大鼠骨骼系统的三维可视化模型。首先将大鼠连续断层解剖图像进行图像配准，然后分割、描绘出大鼠骨骼系统中所有的骨骼，最终利用Visul C＋＋和可视化工具包（Visualization Toolkit，VTK）实现并行面绘制计算，建立大鼠骨骼系统的三维可视化模型。重建后的可视化模型结构明显、清楚，可以真实地在计算机中重现出大鼠的骨骼系统三维模型。     

基于GIS+BIM的滇中引水工程数字场景构建研究

本文以云南省滇中引水工程为例,采用GIS+BIM数字化技术,对滇中引水工程数字化场景构建技术进行探索,旨在为长距离引调水工程的数字孪生底座构建提供可行的技术路径。通过GIS三维模型构建、BIM模型构建及模型集成的研究,对比了主流的GIS三维建模高精度数据的采集和处理技术,阐明了三维GIS大场景搭建、工程实景三维模型建立、多类型引水建筑物建模的方法,同时提出了工程数字化模型集成的成套技术路线,采用新一代三维驱动引擎,通过投影变换算法实现长距离不同工程坐标系下BIM模型在标准GIS球面场景中的无缝拼接,达到全线模型的集成,构建了工程三维应用的数字化基础,可为水利工程数字孪生建设抛砖引玉,提供建设指引。     

基于智能视觉和BIM的建筑装配过程的高精度控制

为了确保建筑装配过程能实现开发商定义的工业化标准,需要进行建筑装配过程高精度控制。使用当前方法在建筑装配的过程中对建筑装配成本、质量的控制效果达不到开发商的要求;为此,提出一种基于智能视觉和BIM的建筑装配过程高精度控制方法;首先采用BIM技术通过计算机虚拟建筑装配场地布置,建立BIM建筑装配模型,并在BIM建筑装配模型中输入建筑配件以及施工项目相关的所有信息,其次,在BIM建筑装配模型的各个施工构件上加上时间参数和成本计划,构成5D BIM建筑装配模型,对优化完成的5D BIM建筑装配模型进行虚拟建造,调整进度和成本计划,进而将BIM和智能视觉技术相结合,实现整个建筑装配过程的三维可视化指导操作;实验结果表明,所提方法能够有效提高施工效率,且建筑装配成本控制精度较高。     

基于空间形态数据的铁路通信数字工程设计系统

建筑信息模型 (building information modeling, BIM)技术作为建筑业实现信息化数字化转型的核心技术, 在铁路建设全生命周期中具有很高的研究价值. 在铁路通信机械室内、站场、区间设计中, 将铁路通信实体的空间位置、形状、大小、关系等空间形态描述数据化, 结合铁路通信设计规范、相关铁路BIM标准以及专业实际设计需求, 研究开发出铁路通信数字工程设计系统. 本系统以空间形态数据为支撑, 铁路工程实体结构分解标准为基础, 在三维环境下实现了铁路通信机械室内机柜设备的智能布设, 站场通信沟槽线缆的路径规划, 区间通信信息点位置的准确布置. 系统进一步基于数字工程模型和图论基本原理, 实现了从数字工程模型中获取逻辑关系并生成通信逻辑网图. 经实际工程验证, 系统对铁路通信数字工程设计效率和准确率都有较大提升, 从工程源头实现了铁路通信工程数字化成果交付和应用, 促进了铁路通信工程项目全过程技术升级和数字化模式革新.     

数字孪生水下三维实景数据底板获取技术研究

为了获取高精度的水下三维模型细节纹理结构,满足数字孪生建设对水下三维实景数据底板获取的需求,实现对水下构筑物的实时可视化动态监测,基于GNSS技术、USBL技术研究构建了水陆一体化定位技术,融合水陆一体化定位技术、有缆ROV和水下摄影测量设备等研发了水下摄影测量系统,实现了数字孪生水下三维实景数据底板的获取,并采用多波束测深系统、水下三维全景成像声纳系统等对水下摄影测量系统获取的三维实景模型数据成果精度进行了验证,结果表明：水下摄影测量系统获取的三维实景模型精度满足规范要求,可用于数字孪生流域、工程等水下基础数据底板的建设,也可为水下高精度三维场景重构再现和水利工程水下构筑物实时动态监测提供技术支撑。     

城市沿线景观布局特征三维智能标定方法仿真

针对当前景观布局特征三维智能标定方法准确性差、效率低的问题,提出基于Facet模型的城市沿线景观布局特征三维智能标定方法。首先,模拟城市景观产生的透视效果,根据透视投影将景观变换到屏幕坐标系中,利用几何变换矩阵对城市三维景观图形的几何变换进行讨论,并计算双眼生理视差,采用漫游技术对城市沿线景观进行三维可视化研究,增强用户在城市三维景观中视觉的沉浸感,获得景观图像的旋转矩阵;其次,通过获取城市三维景观的空间坐标来分析和查询城市景观信息,并对三维景观地形图展开空间分析,能够查找到景观中任意点的地面空间坐标;最后通过构建Facet模型来实现对城市沿线景观布局特征的三维智能标定。实验结果表明,在对城市沿线景观布局特征进行三维智能标定时,提出方法不仅能够准确完成对景观局部特征的标定,还具有较高的效率,验证了提出方法良好的性能。     

Enhanced NURBS modeling and visualization for large 3D geoengineering applications: An example from the Jinping first-level hydropower engineering project,China

Large engineering projects with complex underlying geologic structures require 3D geological integration and analysis. Presented is an example of a large hydroelectric dam, highlighting the need for 3D visualization and modeling as a requirement for the engineering design and construction process. Due to the complex nature of these projects, geological analysis using 3D modeling is commonly necessary. In this paper we present an integrated 3D geological modeling methodology for the analysis of large amounts of exploration data, and subsequent geological interpretation based on the non-uniform rational B-spline (NURBS) technique, the triangulated irregular network (TIN) algorithm and boundary representation. The procedural details and application of the proposed approach are demonstrated with reference to an actual hydropower engineering project. The new approach offered a good scheme to solve the inconsistencies among storage, accuracy and operational speed of the model. A 3D model was developed and validated using testing data from the engineering project. Visual analysis of the 3D model helps engineers to comprehend the complexity of geological structures, and enables arbitrary cutting, rock-mass quality classification, and digital drilling.     

The connotation of digital twin,and the construction and application method of shop-floor digital twin

Digital twin (DT) technology provides a novel, feasible, and clear implementation path for the realization of smart manufacturing and cyber-physical systems (CPS). Currently, DT is applied to all stages of the product lifecycle, including design, production, and service, although its application in the production stage is not yet extensive. Shop-floor digital twin (SDT) is a digital mapping model of the corresponding physical shop-floor. How to build and apply SDT has always been challenging when applying DT technology in the production phase. To address the existing problems, this paper first reviews the origin and evolution of DT, including its application status in the production stage. Then, an implementation framework for the construction and application of SDT is proposed. Three key implementation techniques are explained in detail: the five-dimensional modeling of SDT; DT-based 3D visual and real-time monitoring of shop-floor operating status; and prediction of shop-floor operating status based on SDT using Markov chain. A DT-based visual monitoring and prediction system (DT-VMPS) for shop-floor operating status is developed, and the feasibility and effectiveness of the proposed method are demonstrated through the use of an engineering case study. Finally, a summary of the contributions of the paper is given, and future research issues are discussed.     

基于Open Inventor的可视化三维激光光路布局设计和传输仿真

为解决传统二维光路设计和传输仿真中三维可视化不足的问题,通过增强光路设计的三维交互能力,提出基于Open Inventor的可视化三维激光光路布局设计和传输仿真. 借助Pro/ENGINEER完成光学元件和光路模型的建模,以Open Inventor为三维可视化仿真开发平台进行光学元件和光路模型及模型定位功能的管理,实现光学元件和光路模型的三维可视化布局,建立传输仿真场景数据库,并采用基于粒子的方法仿真激光传输过程. 初步应用表明,可根据设计要求对光路中的光学元件进行布局,调整光路模型,直观展示光路走向,对光路传输路线进行可视化仿真.