bim三维地质建模，基于二维剖面和CATIA的BIM三维地质建模方法与流程

本发明属于地质建模技术领域，具体涉及一种基于二维剖面和的bim三维地质建模方法。

背景技术：

近年来bim技术不断发展成熟，在工程建设中三维建筑模型也不断发展完善，随着前端技术与工业建模软件的发展，人类在工程建设中对三维模型也有了更高的要求，工程模型的可视化程度也不断提高。

目前，隧道bim技术中的三维模型大部分只包含隧道结构模型，显示的内容较少，另外，目前三维地质模型的可视化程度相对不高。传统的地质建模软件只能通过钻孔插值建立模型，建模效率低，并且精细化程度也相对不高，并且输出的模型格式也无法与或三维引擎兼容。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，包括以下步骤：

步骤1，下载地质体的地表高程影像图；

将地质体左右断面的地理空间位置数据的kml文件导入中，选中地质体区域，并且下载选中的地质体区域的地表高程影像图；

步骤2，地表高程影像图的转换：

将所述地表高程影像图导入中进行投影转换，导出所需的xyz格式的地表高程数据文件；

步骤3，地质体断面物探信息处理：

获取地质体左右断面沿线的二维地质剖面图；其中，所述二维地质剖面图中同时包括断面信息和物探信息；

将所述地质体左右断面沿线的二维地质剖面图导入cad中；采用cad将断面信息和物探信息分开，分别导出地质体左右断面的断面图和地质体左右断面的物探低阻区图；所述断面图和所述物探低阻区图为dxf格式文件；其中，断面图为两张，分别对应地质体左断面和地质体右断面；物探低阻区图为两张，分别对应地质体左断面和地质体右断面；

步骤4，三维地质建模：

将步骤2的高程数据文件、步骤3的断面图和物探低阻区图均导入，利用建立地质体三维实体；

步骤5，贴图：

将步骤4得到的地质体三维实体，按照不同岩性分别导出stp格式的文件，再逐个导入到中，挑选合适岩性图片对地质体三维实体进行贴图处理，最后将贴图处理后的模型导出为obj格式，同时导出mtl材质文件。

优选的，步骤4具体为：

步骤4.1，将步骤2得到的地表高程数据文件导入的逆向工程曲面模块中生成点云，然后将点云转入快速曲面模块，生成地质体地表曲面；

步骤4.2，提取到隧道轴线位置的kml文件，将隧道轴线位置的kml文件转为cad文件并导入到的创成式外形设计模块中，根据地表高程数据文件按照比例定位到隧道进口位置，将隧道走线放置在隧道进口位置，从而按比例真实还原得到地表模型、隧道埋深与走向；

步骤4.3，将地表模型进行封闭，并按照隧道走线将地表模型切开，从而形成地质体左断面实体和地质体右断面实体；

将步骤3得到的地质体左断面对应的断面图和物探低阻区图映射到地质体左断面实体，得到地质体左断面模型图；从地质体左断面模型图中分别提取不同岩性图、低阻区图与断层图；

将步骤3得到的地质体右断面对应的断面图和物探低阻区图映射到地质体右断面实体，得到地质体右断面模型图；地质体右断面模型图中分别提取不同岩性图、低阻区图与断层图；

步骤4.4，步骤4.3得到的地质体左断面模型图、地质体右断面模型图和步骤4.1得到的地质体地表曲面，共同拼接形成地质体三维实体。

本发明提供的基于二维剖面和的bim三维地质建模方法具有以下优点：

无需钻孔数据，只利用二维cad剖面与隧道位置建立三维地质体，利用工业软件精细程度高与兼容性强的特点，将其应用到地质领域，从而使地质模型更加精细，也利用动画软件强可视化的特点，使三维地质体更加直观，从而为隧道bim系统的建设提供一种新思路。

附图说明

图1为本发明提供的基于二维剖面和的bim三维地质建模方法的流程示意图；

图2为本发明提供的物探与底层剖面图；

图3为本发明提供的所下载地表范围示意图；

图4为本发明提供的建模示意图；

图5为本发明提供的三维地质模型示意图；

图6为本发明提供的后期处理图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决现有地质建模领域存在的问题，本发明目的在于提供一种基于隧道左右幅沿线二维地质剖面和的三维地质建模方法。该方法所使用的原始资料包括：地质体的左右二维断面，以及左右幅的物探资料，其中，断面信息包括岩性、断层、含水层，物探信息与断面信息在一张cad图中；此外还包括左右断面的地表位置，即kml文件。该方法首先下载高程与卫星图片，再利用建立三维零件实体，然后采用进行模型贴图与导出，最后将模型用引擎进行定位与展示。

具体的，本发明提供一种基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，该建模方法利用二维cad岩性剖面图与物探图，基于工业设计软件建立三维地质体。同时利用以及软件对地表高程和影像数据进行处理，然后利用进行模型贴图与输出，最终利用进行无缝加载。本发明的优点是：无需钻孔数据，只利用二维cad剖面与隧道位置建立三维地质体，利用工业软件精细程度高与兼容性强的特点，将其应用到地质领域，从而使地质模型更加精细，也利用动画软件强可视化的特点，使三维地质体更加直观，从而为隧道bim系统的建设提供一种新思路。

本发明提供的基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，下载地质体的地表高程影像图；

将地质体左右断面的地理空间位置数据的kml文件导入中，选中地质体区域，并且下载选中的地质体区域的地表高程影像图；

步骤2，地表高程影像图的转换：

将所述地表高程影像图导入中进行投影转换，导出所需的xyz格式的地表高程数据文件；

步骤3，地质体断面物探信息处理：

获取地质体左右断面沿线的二维地质剖面图；其中，所述二维地质剖面图中同时包括断面信息和物探信息；

将所述地质体左右断面沿线的二维地质剖面图导入cad中；采用cad将断面信息和物探信息分开，分别导出地质体左右断面的断面图和地质体左右断面的物探低阻区图；所述断面图和所述物探低阻区图为dxf格式文件；其中，断面图为两张，分别对应地质体左断面和地质体右断面；物探低阻区图为两张bim三维地质建模，分别对应地质体左断面和地质体右断面；

步骤4，三维地质建模：

将步骤2的高程数据文件、步骤3的断面图和物探低阻区图均导入，利用建立地质体三维实体；

步骤4具体为：

步骤4.1，将步骤2得到的地表高程数据文件导入的逆向工程曲面模块中生成点云，然后将点云转入快速曲面模块，生成地质体地表曲面；

步骤4.2，提取到隧道轴线位置的kml文件，将隧道轴线位置的kml文件转为cad文件并导入到的创成式外形设计模块中，根据地表高程数据文件按照比例定位到隧道进口位置，将隧道走线放置在隧道进口位置，从而按比例真实还原得到地表模型、隧道埋深与走向；

步骤4.3，将地表模型进行封闭，并按照隧道走线将地表模型切开，从而形成地质体左断面实体和地质体右断面实体；

将步骤3得到的地质体左断面对应的断面图和物探低阻区图映射到地质体左断面实体，得到地质体左断面模型图；从地质体左断面模型图中分别提取不同岩性图、低阻区图与断层图；

将步骤3得到的地质体右断面对应的断面图和物探低阻区图映射到地质体右断面实体，得到地质体右断面模型图；地质体右断面模型图中分别提取不同岩性图、低阻区图与断层图；

步骤4.4，步骤4.3得到的地质体左断面模型图、地质体右断面模型图和步骤4.1得到的地质体地表曲面，共同拼接形成地质体三维实体。

步骤5，贴图：

将步骤4得到的地质体三维实体，按照不同岩性分别导出stp格式的文件，再逐个导入到中，挑选合适岩性图片对地质体三维实体进行贴图处理，最后将贴图处理后的模型导出为obj格式，同时导出mtl材质文件。

：，是一种基于pc系统的三维动画渲染和制作软件。

下面介绍实施例：

实施例一：

如图1所示，本发明将对技术路线进行展开，地质体以大亮山隧道工程为项目背景，具体介绍此三维地质建模方法。

步骤一：下载地表高程影像图：

如图3所示，将隧道位置的kml文件导入中，以隧道进出口为起始点，沿隧道走线选框选方形区域作为隧道区域，并且下载选中的隧道区域的地表高程影像图；其中，地表高程影像图为tif图。

其中：kml文件是指：e，标记语言考什么证赚钱多，是一种基于xml的标记语言，利用xml语法格式描述地理空间数据，包括点、线、面、多边形和模型等。

：是三维数字地球产品，提供在线地图浏览，地图数据下载，高清卫星地图，高分辨率卫星影像，地图标注，量测，倾斜摄影三维模型浏览等。

tif图：tif是tiff文件的扩展名，标签图像文件格式(,简写为tiff)，是一种灵活的位图格式。

步骤二：地表高程影像图的转换：

将下载的地表高程影像图，即tif文件导入中，以为基准选择utm投影(即将经纬度转为xyz坐标)，最后将投影转换的文件输出为xyz格式，最后将xyz文件转换为csv格式的表文件，以便将该文件导入中。

其中：

：是一种地图绘制工具bim三维地质建模，基于二维剖面和CATIA的BIM三维地质建模方法与流程，包括从3d矢量、激光雷达数据创建高程网格，计算重叠栅格、地形、视图、棚层等内容。

：是一种三维建模软件。

步骤三：断面物探信息处理

获取隧道左右断面沿线的二维地质剖面图；其中，所述二维地质剖面图中同时包括断面信息和物探信息；

将所述隧道左右断面沿线的二维地质剖面图导入cad中；采用cad将断面信息和物探信息分开，分别导出隧道左右断面的断面图和隧道左右断面的物探低阻区图；

具体方法为：如图2所示，在cad中，物探信息中深蓝色区域为低阻区节理发育严重，并提取低阻区的cad曲线将其导出，得到物探低阻区图。第二张图为断面图，包含断层与岩性。

最后将两张cad图共同导入中，从而根据cad图纸构建三维地质剖面。

步骤四：三维地质建模

将步骤三导出的物探低阻区图和断面图、步骤二导出的csv格式的高程数据文件共同导入中，从而根据cad图纸构建三维地质模型。

具体方法为：

利用的逆向工程曲面模块，将步骤二的高程数据文件转为点云，并生成地质体地表曲面。

然后将断面图和物探低阻区图转入创成式外形设计模块，在此模块中将二维cad图(即断面图和物探低阻区图)转为三维地质剖面。

所述建模过程为：

如图4所示，将步骤二得到的csv格式的地表高程影像数据导入逆向工程曲面模块生成点云，然后转入快速曲面模块生成地质体地表曲面。

将隧道轴线kml文件提取后转为cad文件并导入创成式外形设计模块中，根据地表高程影像图按照比例找到隧道进口位置，将隧道走线放置在此，从而按比例真实还原得到地表模型与隧道埋深与走向。

进一步的，将地表模型进行封闭，并按照隧道走线将地表模型切开，从而形成以左右幅剖面为界的两块地质体。以右幅为例，将cad图映射到右幅剖面上，并且分别提取不同岩性、低阻区与断层。如图2所示，从上到下依次是低阻区、断层、角砾岩与砂岩。由于所探测区域为k13+000-k14+400，对于未探测的区域用同一岩性来处理。

地质体地表曲面、地质体左断面三维剖面和地质体右断面三维剖面形成地质体三维实体，地质建模最终的效果如图5所示。

步骤五：贴图

建完模型后将模型按照不同岩性分别导出stp格式的文件，逐个导入中，挑选合适岩性图片对模型进行贴图处理。贴图处理中选择uvw贴图展开，同时注意调整卫星贴图的角度，最后将模型导出为obj格式，并且同时导出mtl材质文件。

实施例二：

步骤一：下载地表高程与卫星图片

将隧道左右幅的kml文件导入中，选中区域下载地表高程与卫星影像数据。

步骤二：影像高程数据处理

将高程数据导入中，投影转换后导出所需的xyz高程数据。

步骤三：断面物探信息处理

在cad中将物探信息与断面信息分开并分别到处断面图与物探低阻区图，生成两个dxf文件，分别对应左幅与右幅。

步骤四：三维地质建模

将导出的dxf文件导入中，在创成式外形设计模块中进行地质剖面与地表面建模，同时建立隧道模型，最后将岩性与隧道模型分别导出。

步骤四中三维地质建模中地表与隧道建模具体为：将csv数据导入逆向工程曲面模块后生成点云，然后转入快速曲面模块生成地表曲面。将隧道轴线kml文件提取后转为cad文件并导入创成式外形设计模块中，根据地表影像图按照比例找到隧道进口位置，将隧道走线放置在此，从而按比例真实还原地表模型与隧道埋深与走向。

将地表模型进行封闭，并按照隧道走线将地表模型切开，从而形成以左右幅剖面为界的两块地质体。以右幅为例，将cad图映射到右幅剖面上，并且分别提取不同岩性、低阻区与断层。

本发明提供的基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，具有以下优点：

1)基于二维剖面信息建立三维地质体，区别于普通的地质三维建模软件，可以不利用钻孔数据进行地质建模。

2)基于工业建模软件精细化建模的特点，可以建立精细的三维地质模型。

3)将多种领域软件进行融合，利用各自软件的优势从而建立可视化程度较高、专业性较强的三维地质体。

4)将地质体与隧道进行结合，从而直观的反应隧道沿线所遇到的地质体，填补了隧道bim建设过程中的空白。

本发明提供的基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，根据隧道的走线以及左右幅的物探信息，以为核心，多种地理信息软件相结合，构建出一种可视化程度较高的三维地质模型，并且也将物探信息通过三维可视化具体体现出来。利用的精细化建模的优势构建出一种精细化程度较高的三维地质模型，利用其可视性、精细性以及兼容性的特点为隧道bim建设提供了一种新思路，从而可以直观了解到隧道掘进过程中地质体的变化，同时也为三维地质建模提供了一种新的思路。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，下载地质体的地表高程影像图；

将地质体左右断面的地理空间位置数据的kml文件导入中，选中地质体区域，并且下载选中的地质体区域的地表高程影像图；

步骤2，地表高程影像图的转换：

将所述地表高程影像图导入中进行投影转换，导出所需的xyz格式的地表高程数据文件；

步骤3，地质体断面物探信息处理：

获取地质体左右断面沿线的二维地质剖面图；其中，所述二维地质剖面图中同时包括断面信息和物探信息；

将所述地质体左右断面沿线的二维地质剖面图导入cad中；采用cad将断面信息和物探信息分开，分别导出地质体左右断面的断面图和地质体左右断面的物探低阻区图；所述断面图和所述物探低阻区图为dxf格式文件；其中，断面图为两张，分别对应地质体左断面和地质体右断面；物探低阻区图为两张，分别对应地质体左断面和地质体右断面；

步骤4，三维地质建模：

将步骤2的高程数据文件、步骤3的断面图和物探低阻区图均导入，利用建立地质体三维实体；

步骤5，贴图：

将步骤4得到的地质体三维实体，按照不同岩性分别导出stp格式的文件，再逐个导入到中，挑选合适岩性图片对地质体三维实体进行贴图处理，最后将贴图处理后的模型导出为obj格式，同时导出mtl材质文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维剖面和的bim三维地质建模方法，其特征在于，步骤4具体为：

步骤4.1，将步骤2得到的地表高程数据文件导入的逆向工程曲面模块中生成点云，然后将点云转入快速曲面模块，生成地质体地表曲面；

步骤4.2，提取到隧道轴线位置的kml文件，将隧道轴线位置的kml文件转为cad文件并导入到的创成式外形设计模块中，根据地表高程数据文件按照比例定位到隧道进口位置，将隧道走线放置在隧道进口位置，从而按比例真实还原得到地表模型、隧道埋深与走向；

步骤4.3，将地表模型进行封闭，并按照隧道走线将地表模型切开，从而形成地质体左断面实体和地质体右断面实体；

将步骤3得到的地质体左断面对应的断面图和物探低阻区图映射到地质体左断面实体，得到地质体左断面模型图；从地质体左断面模型图中分别提取不同岩性图、低阻区图与断层图；

将步骤3得到的地质体右断面对应的断面图和物探低阻区图映射到地质体右断面实体，得到地质体右断面模型图；地质体右断面模型图中分别提取不同岩性图、低阻区图与断层图；

步骤4.4，步骤4.3得到的地质体左断面模型图、地质体右断面模型图和步骤4.1得到的地质体地表曲面，共同拼接形成地质体三维实体。

技术总结

本发明提供一种基于二维剖面和的BIM三维地质建模方法，包括以下步骤：下载地质体的地表高程影像图；地表高程影像图的转换；地质体断面物探信息处理；三维地质建模；贴图。本发明具有以下优点：无需钻孔数据，只利用二维cad剖面与隧道位置建立三维地质体，利用工业软件精细程度高与兼容性强的特点，将其应用到地质领域，从而使地质模型更加精细，也利用动画软件强可视化的特点，使三维地质体更加直观，从而为隧道BIM系统的建设提供一种新思路。

技术研发人员：张帅;武强;曾健;苏建坤;谭左平;徐胚栋

受保护的技术使用者：云南航天工程物探检测股份有限公司

技术研发日：2021.06.18

技术公布日：2021.08.17

三维建模bim，BIM插件|探索者BIM三维机电设计软件 TSRMEP For Revit下载

软件简介

是北京探索者软件股份有限公司在公司BIM平台上开发的给排水、暖通、电气三维建模软件。该软件遵循我国现行的水暖电规范、制图标准与设计师习惯，可便捷的绘制横管与立管，进行管线间的快速连接与编辑、可实现洁具与管线、喷头与管线、设备与管线的精准连接。系统化建立风系统、水系统管路与设备，参数化建立桥架、设备、线缆等模型。软件提供完整的风口、风阀、水阀等图库；给排水专业洁具库、阀门库、附件库、喷头库；电气专业常用的符号库、设备库、构件库，可对设备与线管进行快速的连接。软件提供一系列的工具功能方便用户对模型进行编辑修改，可快速修改风管、水管的连接方式，精准的将设备与管路进行连接，适用于水暖电专业方案、初步、施工图阶段设计。

功能特点

1.系统管理

默认的系统分类并不能满足工程设计需要，软件根据各专业的制图标准与工程实际的应用要求，分类整理出适合各专业应用的模板，一键更新当前图纸的系统设置，并支持模板的导入导出。

2.MEP主实体绘制与连接

软件按中国设计人员操作习惯，改善MEP主实体的创建方式，为主实体赋予更多参数信息。提供多种专业构件，按工程实际需求与连接规范，分专业创建多种连接方式，满足不同位置关系的主实体的连接。

3.族库的布置

不同于默认载入族方式三维建模bim，BIM插件|探索者BIM三维机电设计软件 TSRMEP For Revit下载，本软件分专业、按使用类别对族文件进行整理。下拉菜单中提供了对应族分类下多个族文件，布置便捷。布置的方式提供了任意布置、拉线布置，部分族按族的专业特性提供了沿墙沿窗等布置方式。

4.多专业协同设计

三维设计的优势之一即多专业的协同设计。模型信息的全面使各专业间管道的避让检查易于实现。软件根据避让规则三维建模bim，在指定范围内检查碰撞点，单击节点信息即定位到碰撞位置，及时修改不满足要求的管道。

5.专业计算

目前版本中提供了给排水、暖通、电气专业计算功能，功能参照我国现行的规范进行设计（如：《自动喷水灭火系统设计规范-2001（2005年版）》、《消防给水及消火栓系统技术规范-2014》、《实用供热空调设计手册 第二版》、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB/T -2012》、《工业与民用配电设计手册（第四版）》、《照明设计手册（第三版）》等），分为数形结合与计算工具两种。数形结合计算依据创建的模型，按要求计算考证含金量排行榜，并能将计算结果返回原图，计算结果以输出指定格式的文档形式保存下来。计算工具可根据输入条件，快速输入计算结果，指导接下来的系统设计。

6.材料统计

软件可分专业进行详细的工程量统计，可设置统计范围、裕度。统计后可以导出格式，也可在视图中布置统计表格。

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