基于WebGL的公路隧道病害三维可视化管理系统研究与应用

作     者：梁彤 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王希良

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：隧道养护模型 模型轻量化 模型重建 病害可视化 养护平台 

摘      要：随着我国公路隧道运营里程的急剧增加,隧道病害养护问题也逐渐突出,庞大繁杂的养护数据失真度很高,养护标准化、信息化程度低下是其关键问题,严重影响运营隧道的养护实效。因此,论文以隧道病害的三维可视化为主题开展研究,来提高病害数据还原度和使用效率,并运用BIM和WebGL技术将其引入隧道病害信息管理平台,完善传统管养平台的功能模块。但是,目前相关的研究应用非常少,缺乏系统地功能流程,面临的难题主要有三点:大数据量的隧道模型在网页端的限制问题、隧道病害属性的数据关联问题、病害三维可视化的实现及量化问题。为解决这些问题,主要采用以下内容和方法进行研究:(1)建立养护阶段的隧道族。结合《公路隧道养护技术规范》(JTG H12-2015)和实际病害检查管理经验,总结隧道病害养护评价指标,确立养护数据的处理标准,以此为依据确定养护阶段对隧道BIM模型的需求,通过Autodesk CAD和Revit的二次开发,对移交运营阶段的BIM模型进行轻量化处理,并保存为养护阶段的隧道族,作为后续使用,以满足养护阶段平台的数据要求。(2)实现隧道模型和病害的三维可视化。通过Revit API将BIM模型格式转为被WebGL支持的JOSN格式文件,JOSN文件可以作为中间文件,关联几何信息和属性信息,利用WebGL的三维渲染技术,实现网络端的重新建模;利用纹理映射技术可以对隧道模型进行进一步的轻量化处理,也可借助其空间坐标转换原理,将二维隧道病害展示图转换为三维空间纹理附着在隧道模型表面,使病害信息的展示更加直观。(3)建立公路隧道养护管理平台。通过Visual studio和SQL server数据库,实现对隧道BIM模型信息数据库的构建,进行隧道环境漫游、隧道行车模拟等交互功能;研究嵌入病害三维可视化子系统,实现隧道模型与实际病害的一一对应。并结合实际的隧道检查案例,让系统平台参与到养护过程中去,最终验证到平台可以为隧道养护提供很好的数据支撑,具有很强的实用性,可以辅助提出科学的公路隧道养护决策。