基于OSG的三维参数桥梁可视化研究与实现

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目前,桥梁三维建模通常在3DMax或者Auto CAD中手工进行,模型一旦成形,其几何形状的修改比较困难。为了使桥梁建模工作具有一定的通用性,本文结合桥梁结构特点,采用参数化方法对桥梁进行三维建模,开发了桥梁三维可视化系统。在采用三维参数化技术生成桥梁模型后,系统可以直观地显现桥梁部分构件及整体的效果,这些对于桥梁的初步设计,备选方案的可视化分析和评价,施工图设计阶段设计成果的可视化及后续的病害标记、受力分析、结构验算等奠定了良好的可视化基础。  首先,本文分析了桥梁的九种主要构件结构空心板、T梁、小箱梁、连续板、连续等高箱梁、柱式墩、盖梁柱式墩、轻型桥台和重力式桥台等构件图的几何信息和拓扑信息关系,对各构件的组件进行参数化设计,实现各构件三维建模,并对构件的组件中特殊图元(圆弧倒角形墩柱、桥台护坡、凹多边形面片)的绘制算法进行详细研究,并利用OSG中Group节点以及Geometry等节点完成桥梁各构件模型绘制。  其次,根据各构件之间空间位置拓扑关系,利用参数化变量动态计算各构件空间位置坐标,进行桥梁的快速拼接;根据OSG场景图形特点,按照桥梁结构的层次关系组织场景图形树,并利用图形的几何变换操作(平移/旋转/缩放)进行整体桥梁的拼接绘制;利用OSG漫游操作器,对生成的桥梁进行旋转、缩放等漫游操作。  最后,本文利用VC++中MFC框架结合OSG三维图形渲染引擎,引用数据库技术,并采用软件三层结构进行系统架构设计与实现,结合桥梁九种主要构件组合类型,实现了桥梁部件及桥梁的三维可视化。  本文完成的桥梁三维参数化建模以变参数为驱动,用户可以实现对设计结果的可视化修改。论文中实现的三维参数桥梁可视化系统具有模型构建精致,参数化建模彻底、建模速度快,参数分类清晰,可视化效果好,系统操作方便的特点。
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