通过上述布尔运算之后,即可在三维空间中将各类剖面图形象地表达出来,但为了满足大多数工程师的习惯和地质图成果输出的需要,还需进一步通过数学映射将三维剖切图转化为规范的二维CAD剖面图,将三维数字模型拟合的地质信息进一步标准化,按垂直视觉展开显示任意位置的横剖面图、平切图以及其他切面图,与三维图结合运用更有利于工程地质分析。
地质剖面图在三维空间中的定位参数包括:剖面图的起始点坐标(x1,y1),终点坐标(x2,y2),剖面底部和顶部高程z1和z2。如图6.2所示,T为观察者在起点看到的剖面顶部向左偏移的距离,则剖面的倾角β0、长度u0、宽度v0及剖面与x轴的夹角α0的计算式为:
图6.2 剖面图空间定位示意图
针对剖面建立局部坐标系,以(x1,y1,z1)为原点,以u0、v0为坐标轴,则剖面上任一点(u,v)与总体坐标(x,y,z)之间的运算关系为:
式(6.3)中,β=0°时绘制的为水平剖面图,β=90°时绘制的为垂直剖面图。这样就可以获得三维空间中任意剖面的地质信息。(www.xing528.com)
根据上述原理,在实际系统中将三维剖切图转化为获得相应的二维CAD地质剖面图,为了能加快运算过程,需要分3步进行:
(1)获得三维剖切图。与上述三维地质剖切图的生成过程类似,要改动的只是剖切面需作两个相互平行的剖面,将所作的剖切面复制平移一小段距离(一般取0.1～0.5m)即可,要注意平移方向,剖切操作运算与前述相同,得到包含所需剖面信息的一块极薄的三维地质剖切图,这将有利于提高二维转化的运算效率。
(2)处理所得三维剖切图。对于平切图,若其走向与正北方向有一定的角度,只需将其旋转到一致的方向即可;对于垂直切面图,若存在转折点,则首先对其切割展开,然后通过旋转使其方向垂直视觉即可。
(3)转化二维剖面图。对处理好的三维剖切图利用Make2D()函数将其转化并保存为二维CAD剖面图,其组成单元为Lines和2DPolylines,函数结构形式具体如下:
Make2D(Convert Objects,Draw Layout,Isor Not Maintain Layers,CreateOperation)其中,ConvertObjects是选择所需要转化的对象;Draw Layout是确定三维图形的视图类型(即俯视图、前视图和右视图等),一般选择前视图;Isor Not Maintain Layers是确定是否保留三维图形的原有图层,一般选择保留图层;CreateOperation即进行图元运算操作。由此得到保留原有图层(包含图层颜色)的二维CAD地质剖面图,经过少量修改和加工,即可得到符合规范和出图要求的地质图。
上述基于三维剖切图自动生成的二维剖面图能够同时获得相应剖切位置的三维地质信息和可用于设计的二维剖面信息,比较适合于非地质专业的工程设计和施工管理人员使用。但是该算法过程的计算机开销较大,对于地质专业人员而言,显得有些繁琐。笔者设计了从整体三维模型直接抽取二维剖面线的算法,该方法通过剖面与地质体求交获得相应的交线,无需对模型进行三维剖切操作,然后根据上述定位转换公式快速地转换为二维剖面图,并输出到AutoCAD或Microstation平台,供工程人员使用。
该算法具体描述如下:直接抽取剖面线算法
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