王曉玲，區(qū)麗雯，任炳昱，趙夢(mèng)琦，肖　堯，劉　震

（天津大學(xué) 水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室，天津　300072）

1　研究背景

由于引水隧洞施工中存在施工條件多樣、施工環(huán)境隱蔽、施工強(qiáng)度高等難點(diǎn)，這些施工難點(diǎn)給進(jìn)度計(jì)劃的合理制定與工序間時(shí)空關(guān)系的準(zhǔn)確表達(dá)帶來(lái)了難度，因此，有必要采用科學(xué)的仿真技術(shù)和先進(jìn)的動(dòng)態(tài)可視化方法全面系統(tǒng)地分析引水隧洞施工過(guò)程和準(zhǔn)確直觀地展示仿真成果，以使施工組織設(shè)計(jì)與施工管理更加科學(xué)與高效。

國(guó)外很多學(xué)者采用施工動(dòng)態(tài)可視化仿真的方法來(lái)展示工程施工面貌，從而解決施工過(guò)程中時(shí)間和空間沖突等問(wèn)題，如 Wei-Chih Wang［1］、Mohammed Mawlana［2］、P.P.A.Zanen［3］，但是這些研究主要集中于房屋建筑與交通建設(shè)中。國(guó)內(nèi)水電工程地下洞室施工動(dòng)態(tài)可視化仿真研究主要形成了：基于OpenGL和GIS的地下洞室群施工全過(guò)程三維動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)和基于三維地質(zhì)模型的地下洞室群施工全過(guò)程動(dòng)態(tài)可視化分析方法［4-5］。但是，一方面上述研究未采用參數(shù)化建模方法，所建立的模型不易修改、在實(shí)際操作中重復(fù)建模次數(shù)較多、建模效率不高；另一方面這些研究以預(yù)制動(dòng)畫(huà)的形式展示地下洞室施工過(guò)程面貌，可視化成果不能隨著仿真成果的更新而同步更新，并且未能實(shí)現(xiàn)交互仿真。

目前，在水電工程施工領(lǐng)域采用參數(shù)化建模方法進(jìn)行施工動(dòng)態(tài)可視化仿真研究方面，林偉等［6］利用BIM系列軟件，對(duì)小南海水電工程進(jìn)行了施工進(jìn)度4D模擬和施工動(dòng)畫(huà)制作；姬忠凱［7］采用Inventor建立了混凝土壩三維模型，并基于Navisworks軟件對(duì)大壩澆筑過(guò)程進(jìn)行了施工仿真，且實(shí)現(xiàn)了澆筑信息的實(shí)時(shí)查詢；王子成［8］根據(jù)仿真分析成果，利用Inventor建立的Hydro-BIM模型，對(duì)土石壩填筑進(jìn)度進(jìn)行了施工動(dòng)態(tài)可視化模擬，直觀地展示了大壩施工過(guò)程面貌，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)Hydro-BIM模型的交互式信息查詢；張超［9］采用Revit軟件建立了高土石壩工程Hydro-BIM模型，并基于Hydro-BIM可視化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)土石壩工程施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)可視化及多信息查詢可視化。上述研究主要集中在大壩施工中，這些研究采用參數(shù)化建模方法實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)態(tài)可視化仿真以及施工信息查詢；但是大多是基于Inventor或Revit進(jìn)行參數(shù)化建模，在Navisworks平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)態(tài)可視化仿真，這些方法無(wú)法使三維建模與施工動(dòng)態(tài)可視化在同一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，結(jié)果導(dǎo)致可視化成果修改仍然存在一定的困難。因此，鐘登華等［10］運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形輔助三維互動(dòng)式建模軟件CATIA（Computer Aided Tri-Dimensional Interactive Application），建立堆石壩三維參數(shù)化模型，并結(jié)合離散事件仿真，在CATIA平臺(tái)上建立了堆石壩施工4D模型，實(shí)現(xiàn)了同一平臺(tái)下的堆石壩三維建模與施工過(guò)程三維動(dòng)態(tài)表達(dá)。這一方法主要應(yīng)用于大壩施工可視化仿真中，然而未采用CATIA自帶的知識(shí)工程技術(shù)創(chuàng)建進(jìn)度計(jì)劃與三維模型之間的關(guān)聯(lián)，建立4D模型的過(guò)程較為復(fù)雜。

綜上所述，現(xiàn)有的施工動(dòng)態(tài)可視化仿真研究中，靜態(tài)的建筑物模型與動(dòng)態(tài)的可視化仿真成果都存在修改困難的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文首先以引水隧洞施工過(guò)程為研究對(duì)象，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法建立了基于CATIA的引水隧洞三維參數(shù)化模型，該模型具有便于修改及建模效率高的特點(diǎn)；其次，結(jié)合施工進(jìn)度仿真方法，通過(guò)運(yùn)用CATIA知識(shí)工程技術(shù)將進(jìn)度計(jì)劃與三維參數(shù)化模型關(guān)聯(lián)起來(lái)，建立了引水隧洞施工4D模型，該方法建立的4D模型可以實(shí)現(xiàn)引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化交互仿真，并且該可視化仿真成果便于修改；最后，通過(guò)CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工信息的查詢。

2　基于CATIA的引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真研究框架

基于CATIA的引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真研究主要包括4個(gè)部分，引水隧洞3D參數(shù)化建模、施工進(jìn)度仿真、引水隧洞施工4D可視化以及施工仿真信息查詢，如圖1所示。

圖1　基于CATIA的引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真框架圖

首先，根據(jù)引水隧洞施工組織設(shè)計(jì)中的三維幾何信息，從中提取控制引水隧洞的主要參數(shù)，然后在CATIA環(huán)境下建立引水隧洞三維參數(shù)化模型，該模型可以通過(guò)修改參數(shù)實(shí)現(xiàn)更新；此外，將已經(jīng)建立好的模型存儲(chǔ)為引水隧洞模板，調(diào)用模板即可建立相似模型，避免了重復(fù)建模，提高了建模效率。其次，結(jié)合引水隧洞施工特點(diǎn)，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)中的施工方案以及各施工工序的銜接關(guān)系與相互制約條件，運(yùn)用耦合CPM（Critical Path Method）方法和CYCLONE（Cycle Operation Network）技術(shù)的系統(tǒng)仿真技術(shù)對(duì)引水隧洞各施工工序進(jìn)行分析研究，并建立引水隧洞施工進(jìn)度仿真模型。再次，運(yùn)用知識(shí)工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)引水隧洞三維參數(shù)化模型與施工進(jìn)度計(jì)劃之間的關(guān)聯(lián)，從而建立引水隧洞施工4D模型，進(jìn)行施工4D可視化。最后，通過(guò)CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)建立施工仿真信息查詢系統(tǒng)。

3　引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真模型與方法

引水隧洞工程不僅施工工作面有限、施工工藝復(fù)雜，而且施工環(huán)境隱蔽、施工空間封閉，洞室之間布置縱橫交錯(cuò)，因此，對(duì)引水隧洞進(jìn)行施工動(dòng)態(tài)可視化仿真，合理安排施工進(jìn)度計(jì)劃，形象直觀地展示施工工序在時(shí)間、空間上的沖突顯得尤為重要。基于CATIA的引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真模型包括以下4個(gè)部分：（1）引水隧洞三維參數(shù)化模型；（2）引水隧洞施工進(jìn)度仿真；（3）施工4D可視化；（4）施工仿真信息查詢。

3.1引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真數(shù)學(xué)模型為了更清楚地表達(dá)引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真各個(gè)部分之間的邏輯關(guān)系，本文建立了如圖2所示的數(shù)學(xué)模型。

模型包括6個(gè)部分：

（1）定義了施工動(dòng)態(tài)可視化仿真模型的方法集M。包括參數(shù)化設(shè)計(jì)方法（MPD）、CYCLONE仿真建模方法（MCO）、CPM建模方法（MCM）、知識(shí)工程技術(shù)（MKBE）以及二次開(kāi)發(fā)技術(shù)（MSD）。

（2）定義了MPD的參數(shù)集PPD，輸入?yún)?shù)（IPD）包括位置（ILO）、長(zhǎng)（IL）、寬（IW）、高（IH），輸出參數(shù)為參數(shù)化模型（OPDM）。

（3）為參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念。式中，G(g1，g2，…，gn)表示一系列參數(shù)方程，n為方程的數(shù)量，D(d1，d2，…，dn)為函數(shù)G的變量，表示結(jié)構(gòu)尺寸之間的約束關(guān)系；X(x1，x2，…，xm)為函數(shù)G的變量，表示結(jié)構(gòu)的位置、尺寸大小等。

（4）定義了MCO與MCM的參數(shù)集PCO與PCM，以及MCO與MCM的關(guān)系f1。其中，PCO是MCO的參數(shù)集，輸入?yún)?shù)（ICO）包括循環(huán)進(jìn)尺（ILL）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（ISP）、爆破參數(shù)（IB）、機(jī)械參數(shù)（IE）、時(shí)間參數(shù)（ID），輸出參數(shù)（OCO）包括各循環(huán)進(jìn)尺持續(xù)時(shí)間（OD）、循環(huán)次數(shù)（OI）、機(jī)械效率（OE）；PCM是MCM的參數(shù)集，輸入?yún)?shù)（ICM）包括仿真工序（ISIM）、非仿真工序（IO）、工序間的邏輯關(guān)系（IR），輸出參數(shù)（OCM）包括進(jìn)度計(jì)劃（OS）、總工期（OTT）、開(kāi)挖強(qiáng)度（OEST）。

（5）定義了MKBE的參數(shù)集PKBE，以及MKBE與MPDM的關(guān)系f2、MKBE與MCM的關(guān)系f3。其中，PKBE的輸入?yún)?shù)為參數(shù)化模型（IPDM）、進(jìn)度計(jì)劃（IS）；輸出參數(shù)施工4D模型（O4D）。

（6）定義了MSD的參數(shù)集PSD，以及MSD與MCM的關(guān)系f4。其中，PSD的輸入?yún)?shù)為總工期（IT）、橫道圖（IG）、關(guān)鍵路線（IK）、開(kāi)挖強(qiáng)度（IES）和總開(kāi)挖量（IEV），輸出參數(shù)為總工期（OT）、橫道圖（OG）、關(guān)鍵路線（OK）、開(kāi)挖強(qiáng)度（OES）和總開(kāi)挖量（OEV）。

圖2　引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真分析數(shù)學(xué)模型

3.2引水隧洞三維參數(shù)化模型引水隧洞是水電站重要的輸水建筑物，其洞軸線布置、斷面型式及尺寸的選擇應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、水力條件和施工條件等因素，其施工方案需要在比選后確定；然而，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，洞軸線、斷面型式或尺寸的變化都會(huì)引起模型的變化；因此，在設(shè)計(jì)階段模型需要不斷地調(diào)整以適應(yīng)不同的設(shè)計(jì)方案。針對(duì)采用傳統(tǒng)方法所建立的模型存在修改困難的不足，本文采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，基于CATIA平臺(tái)建立引水隧洞三維參數(shù)化模型，通過(guò)參數(shù)的修改實(shí)現(xiàn)模型的更新；同時(shí)，模型的主要控制參數(shù)還可以存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)表中，通過(guò)修改設(shè)計(jì)表中的參數(shù)驅(qū)動(dòng)參數(shù)化模型更新；此外，引水隧洞斷面主要有城門(mén)洞形、圓形、馬蹄形和高拱形等4種型式，這使得在建模過(guò)程中需要反復(fù)建立相似的模型，基于CATIA平臺(tái)建立的引水隧洞三維參數(shù)化模型可以根據(jù)斷面型式將參數(shù)化模型保存為模板，以便在重復(fù)性建模時(shí)進(jìn)行調(diào)用，提高建模效率。

3.2.1參數(shù)化設(shè)計(jì)方法參數(shù)化技術(shù)由于可以在建模過(guò)程中嵌入專業(yè)知識(shí)，因此逐漸發(fā)展成為一種高效的建模方式［11］。參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本原理是通過(guò)建立參數(shù)與模型之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)尺寸約束，將參數(shù)的變化與尺寸的變化相關(guān)聯(lián)，再將尺寸的變化轉(zhuǎn)化為模型結(jié)構(gòu)的變化，以此直接通過(guò)參數(shù)控制模型的形狀特征，從而使得通過(guò)對(duì)參數(shù)的重新設(shè)置快速建立不同的模型成為可能［12］。

引水隧洞的參數(shù)化設(shè)計(jì)研究包括洞軸線的布置、斷面型式及尺寸的確定兩個(gè)部分。洞軸線確定隧洞的位置與走向；斷面型式?jīng)Q定斷面的形狀、尺寸參數(shù)控制斷面的大小。與洞軸線相關(guān)的控制參數(shù)主要有起點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y，Z）、方向N、平段距離L、轉(zhuǎn)彎半徑R以及縱坡降i等；城門(mén)洞形斷面的引水隧洞控制參數(shù)為頂拱半徑R，斷面寬度W以及洞高H；圓形斷面的隧洞控制參數(shù)為半徑R；馬蹄形斷面的隧洞控制參數(shù)為R1與R2；高拱形斷面的隧洞控制參數(shù)為R1、R2與R3。參數(shù)化建模能夠利用數(shù)學(xué)公式和幾何約束關(guān)系建立參數(shù)化模型，參數(shù)化模型不僅方便修改，而且可以隨著控制參數(shù)的修改而自動(dòng)更新；因此，模型的修改效率得到了提高。引水隧洞參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要控制參數(shù)如表1所示，參數(shù)化建模的主要流程如圖3所示。

表1　引水隧洞參數(shù)化設(shè)計(jì)主要控制參數(shù)

圖3　引水隧洞三維參數(shù)化建模流程

3.2.2設(shè)計(jì)表驅(qū)動(dòng)引水隧洞模型CATIA知識(shí)工程設(shè)計(jì)表通過(guò)外部參數(shù)控制模型幾何形狀，因此結(jié)構(gòu)相似而參數(shù)不同的模型可以通過(guò)設(shè)計(jì)表創(chuàng)建和管理，用戶只需要修改設(shè)計(jì)表參數(shù)就可以自動(dòng)生成新的模型［13］。

設(shè)計(jì)表驅(qū)動(dòng)模型的關(guān)鍵是正確建立模型參數(shù)與設(shè)計(jì)表參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系［14］。如圖4所示，利用提取的引水隧洞斷面半徑、洞室長(zhǎng)度等模型參數(shù)創(chuàng)建設(shè)計(jì)表參數(shù)，在設(shè)計(jì)表中修改參數(shù)驅(qū)動(dòng)三維模型更新。

3.2.3模板技術(shù)在建模過(guò)程中往往需要重復(fù)建立相似的模型，此時(shí)，可以將已經(jīng)建立好的參數(shù)化模型保存為模板，再次建模時(shí)只需要確定洞軸線，即可調(diào)用模板完成建模。利用模板技術(shù)創(chuàng)建的特征、零件等模板可以將設(shè)計(jì)知識(shí)集成到這些模板中進(jìn)行實(shí)例化，并通過(guò)正確的輸入和幾何參照對(duì)其進(jìn)行修改。模板技術(shù)能夠很好地適應(yīng)多種設(shè)計(jì)情況，并快速完成重復(fù)性的設(shè)計(jì)工作［15］。圖5為4種常見(jiàn)斷面型式的引水隧洞模板，插入模板時(shí)修改控制參數(shù)，以建立新的特征模型。

圖4　設(shè)計(jì)表驅(qū)動(dòng)引水隧洞三維參數(shù)化模型更新

圖5　常見(jiàn)斷面型式引水隧洞模板

3.3施工進(jìn)度仿真引水隧洞由于施工空間有限、施工相互干擾大、地質(zhì)條件復(fù)雜，并且由于受到地形條件的限制，施工支洞布置困難；故其施工過(guò)程極其復(fù)雜。此外，隧洞施工是一個(gè)由鉆孔、爆破、通風(fēng)散煙、安全檢查、初期支護(hù)、出渣等作業(yè)環(huán)節(jié)組成的循環(huán)過(guò)程，在整個(gè)施工過(guò)程中需要反復(fù)循環(huán)進(jìn)行［16］。因此，為了降低仿真計(jì)算建模的復(fù)雜性和提高建模效率，故基于層次化、模塊化建模的思想將引水隧洞施工進(jìn)度仿真模型劃分為控制層模型和實(shí)施層模型兩個(gè)層次?？刂茖硬捎肅PM網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)描述，實(shí)施層采用CYCLONE模型來(lái)描述［17］。通過(guò)仿真計(jì)算可以得到施工總工期、進(jìn)度計(jì)劃、關(guān)鍵路線、橫道圖、開(kāi)挖強(qiáng)度、總開(kāi)挖量等信息。引水隧洞仿真模型如圖6所示。

3.4引水隧洞施工4D可視化引水隧洞施工4D模型不僅可以形象、逼真地模擬隧洞施工任一工序i在任意時(shí)刻t的三維面貌Si(t)，而且可以在施工方案變動(dòng)時(shí)，自動(dòng)且快速地更新施工面貌，無(wú)需重新建立模型與進(jìn)度計(jì)劃的關(guān)聯(lián)，從而提高了施工動(dòng)態(tài)可視化仿真的效率。通過(guò)將同一時(shí)刻各個(gè)工序的施工面貌Si(t)結(jié)合，得到t時(shí)刻引水隧洞施工的整體三維面貌：

式中：n為總的工序數(shù)，Si(t)=fi(Xi，Yi，Zi，t)，Xi、Yi、Zi為工序i的空間位置，表示在施工過(guò)程中包含了時(shí)間信息的施工工序i的幾何形狀，其施工面貌隨時(shí)間的變化而變化。

圖6　引水隧洞施工進(jìn)度仿真模型

建立引水隧洞施工4D模型，關(guān)鍵在于建立三維參數(shù)化模型與進(jìn)度計(jì)劃的關(guān)聯(lián)。這一關(guān)聯(lián)可以通過(guò)CATIA知識(shí)工程設(shè)計(jì)表技術(shù)實(shí)現(xiàn)。CATIA知識(shí)工程設(shè)計(jì)表可以通過(guò)外部變量控制參數(shù)化模型中的參數(shù)，其功能需要Microsoft Excel支持［18］。本文在王帥［19］進(jìn)行的地下洞室群施工仿真的基礎(chǔ)上，在Visual C++平臺(tái)，將進(jìn)度計(jì)劃參數(shù)轉(zhuǎn)化為洞室長(zhǎng)度參數(shù)，作為三維參數(shù)化模型的控制參數(shù)，存儲(chǔ)在Excel文件中，供CATIA直接調(diào)用，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)參數(shù)化模型更新，建立起引水隧洞施工4D模型。將進(jìn)度計(jì)劃參數(shù)轉(zhuǎn)化為洞室剩余長(zhǎng)度的偽代碼如下：

本文利用施工進(jìn)度仿真得到的進(jìn)度計(jì)劃創(chuàng)建設(shè)計(jì)表，通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)表驅(qū)動(dòng)引水隧洞的模型參數(shù)，使參數(shù)化模型隨著進(jìn)度計(jì)劃的更新而不斷更新，從而不斷更新施工面貌，進(jìn)而建立起引水隧洞施工4D模型，在建模平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真，如圖7所示。在施工動(dòng)態(tài)可視化仿真過(guò)程中，不論何時(shí)出現(xiàn)不合理的沖突，施工面貌都可以隨時(shí)停止更新，從而使用戶可以及時(shí)調(diào)整施工方案或三維模型設(shè)計(jì)方案。這一操作機(jī)制使得仿真過(guò)程中的交互成為可能。

圖7　進(jìn)度計(jì)劃設(shè)計(jì)表驅(qū)動(dòng)引水隧洞三維參數(shù)化模型

3.5施工信息查詢引水隧洞施工仿真信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)后，本文通過(guò)在Visual Basic環(huán)境下對(duì)CATIA進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)施工信息的查詢。基于CATIA的引水隧洞施工動(dòng)態(tài)可視化仿真不僅可以得到合理的施工進(jìn)度計(jì)劃并實(shí)現(xiàn)任一時(shí)刻施工面貌的展示；而且能夠?qū)崿F(xiàn)施工總工期、關(guān)鍵路線、橫道圖、開(kāi)挖強(qiáng)度、總開(kāi)挖量等施工信息的查詢。

4　工程實(shí)例

以某電站右岸引水隧洞為例，右岸布置7#～12#6條引水隧洞，單機(jī)單洞平行布置，采用圓形斷面，開(kāi)挖直徑14.9 m。布置4#和7#兩條施工支洞，均為城門(mén)洞形斷面，斷面尺寸（寬×高）分別為8.5 m×6.5 m、4.5 m×5.2 m。

4.1引水隧洞施工4D可視化分析（1）根據(jù)工程施工組織設(shè)計(jì)方案，建立基于CATIA參數(shù)化設(shè)計(jì)的引水隧洞施工4D仿真模型，進(jìn)行施工動(dòng)態(tài)可視化仿真。圖8為不同時(shí)刻的施工面貌。利用設(shè)計(jì)表關(guān)聯(lián)三維模型與進(jìn)度計(jì)劃，可以快速展示任一時(shí)刻施工面貌，實(shí)現(xiàn)施工動(dòng)態(tài)4D可視化仿真，便于發(fā)現(xiàn)并解決施工過(guò)程中可能存在的沖突，為施工方案的合理制定提供了可靠保障。

圖8　初始時(shí)刻、T=100d、T=150d、T=200d以及完工時(shí)刻的引水隧洞施工面貌

（2）在設(shè)計(jì)與施工階段，引水隧洞斷面型式、尺寸大小、洞軸線以及施工方案均需要反復(fù)修改、優(yōu)選、驗(yàn)證。因此，需要調(diào)整三維模型與施工仿真方案，重新進(jìn)行施工動(dòng)態(tài)可視化仿真，從而更加直觀地判斷設(shè)計(jì)方案的合理性。圖9為引水隧洞在不同斷面尺寸設(shè)計(jì)方案下同一施工時(shí)刻的施工動(dòng)態(tài)可視化仿真成果。采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法建立的引水隧洞模型不僅可以根據(jù)不同設(shè)計(jì)方案及時(shí)修改更新，而且可以根據(jù)由方案變化引起的施工進(jìn)度計(jì)劃的改變快速更新施工面貌。這些優(yōu)勢(shì)不僅提高了模型修改的效率，而且也提高了由模型或施工方案更改而造成的施工動(dòng)態(tài)可視化仿真成果更新的效率，進(jìn)而提高了方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化的效率。

圖9　不同斷面尺寸設(shè)計(jì)方案在同一施工時(shí)刻T=150d的施工面貌

4.2施工信息查詢通過(guò)施工進(jìn)度仿真計(jì)算，可以得到施工總工期、關(guān)鍵路線、橫道圖、開(kāi)挖強(qiáng)度和總開(kāi)挖量等信息，信息存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)后，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在CATIA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)施工信息查詢。由信息查詢可知，該引水隧洞工程施工總工期為662 d，2015年5月16日開(kāi)工，2017年7月28日完工，總開(kāi)挖量69.1萬(wàn)m3。圖10為施工面貌查詢界面，圖11為施工橫道圖查詢界面。

圖10　T=128d施工面貌及信息

圖11　施工橫道圖

5　結(jié)論

本文引入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)方法，提出了基于CATIA參數(shù)化設(shè)計(jì)的施工動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，建立了基于CATIA的引水隧洞施工4D參數(shù)化模型，并結(jié)合仿真得到的施工進(jìn)度計(jì)劃對(duì)施工過(guò)程面貌進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)了施工動(dòng)態(tài)可視化與施工信息查詢。該4D模型不僅可以在設(shè)計(jì)階段初期快速建立與修改三維模型；而且能夠根據(jù)由施工仿真信息或三維幾何信息變化所引起的施工進(jìn)度計(jì)劃的改變而快速地更新模型。該4D模型避免了重復(fù)性的建模工作、提高了建模效率；同時(shí)，該模型克服了以往研究因施工動(dòng)態(tài)可視化仿真成果難以修改而無(wú)法快速優(yōu)選施工方案的缺陷。本研究為引水隧洞三維建模以及施工4D可視化仿真分析提供了一種新的高效建模與交互仿真的方法，為合理、科學(xué)地制定施工進(jìn)度計(jì)劃提供了理論與技術(shù)支持。

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