專利名稱：三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法，特別是涉及ー種三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法。(ニ)背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)有效發(fā)展，也帶動了工程建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，一大批重大的工程相繼進(jìn)入開發(fā)的日程 ，因此，發(fā)展交叉學(xué)科并將相應(yīng)的技木理論方法和各專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范融合成體系，研究具有發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的高新技術(shù)方法顯得尤為突出和必要，這是行業(yè)發(fā)展的需要。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，圖形技術(shù)開始在水電工程、土木工程及相關(guān)領(lǐng)域中得以應(yīng)用，之后又有數(shù)字圖形的概念，但這些研究僅僅表現(xiàn)的是圖形本身的幾何屬性，要么是將圖形作最終計(jì)算結(jié)果的顯示形式，沒有將除幾何屬性之外的物理屬性、拓?fù)涞刃畔⑷谌氲綀D形之中，忽略或沒有挖掘出數(shù)字圖形和信息工程的融合統(tǒng)一。目前，有一些關(guān)于空間結(jié)構(gòu)三維模擬方面的研究，包括設(shè)計(jì)、分析、施工、管理，但這些研究未形成比較全面的體系研究，同時缺少圖形與信息的融合，應(yīng)用范圍有限?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中需要ー種更為理論化、系統(tǒng)化的表現(xiàn)形式，將空間結(jié)構(gòu)不只是僅包括幾何坐標(biāo)的三維表達(dá)，還要包括表達(dá)模擬物體的更多的非幾何屬性，用更多維的系統(tǒng)進(jìn)行描述和模擬方法，以滿足工程建設(shè)對新技術(shù)的應(yīng)用需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法，該方法能在計(jì)算機(jī)虛擬空間里用圖形來模擬三維空間結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法，具體為在計(jì)算機(jī)虛擬空間里，用圖形這一載體介質(zhì)模擬自然界的物理實(shí)體的真實(shí)自然狀態(tài)，根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法，用圖形表達(dá)自然界的物理實(shí)體的外觀，該圖形具有可視的外形、相應(yīng)的角點(diǎn)、邊、面和體的構(gòu)造和拓?fù)潢P(guān)系，用數(shù)字化、參數(shù)化方式對圖形進(jìn)行語言描述，形成數(shù)字化圖形，自然界的物理實(shí)體的幾何屬性和物理屬性也一并存入數(shù)字化圖形的圖形元素之間，將數(shù)字化圖形作為ー種具有幾何屬性和物理屬性的載體，數(shù)據(jù)附著于數(shù)字化圖形，而數(shù)字化圖形中又隱含有數(shù)據(jù)，同時以自然界的物理方程來控制數(shù)字化圖形的動作和相應(yīng)的變化，各數(shù)字化圖形之間的相互作用基于物理定律，反映真實(shí)自然界的運(yùn)動規(guī)律和結(jié)果，數(shù)字化圖形具備完善的定義、構(gòu)造和表達(dá)方式、數(shù)據(jù)存儲方法，因而是行之有效的模擬真實(shí)自然狀態(tài)的全新方法手段。利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法產(chǎn)生數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件，將數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件均存儲成統(tǒng)ー的Model-XML數(shù)據(jù)格式；
采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖形的截面關(guān)鍵點(diǎn)模型、關(guān)鍵點(diǎn)連線的骨骼網(wǎng)架模型建模方法，這樣易于獲得實(shí)體輪廓，克服了由于實(shí)體模型數(shù)據(jù)過于臃腫帶來的數(shù)據(jù)存儲問題，還可方便地判斷多段線與指定的空間平面的交點(diǎn)，為判斷實(shí)體的幾何位置提供了方便，將復(fù)雜圖形結(jié)構(gòu)的拓?fù)溆?jì)算簡單化；
通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件，數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件含有圖形數(shù)據(jù)信息和基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫；
利用復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖形的截面關(guān)鍵點(diǎn)模型、關(guān)鍵點(diǎn)連線的骨骼網(wǎng)架模型和模型的存儲方法將圖形結(jié)構(gòu)簡單化，用直線包絡(luò)線控制圖形結(jié)構(gòu)的形狀與延伸的位置，將復(fù)雜的拓?fù)溆?jì)算變?yōu)橹本€與平面的交點(diǎn)計(jì)算；加快了計(jì)算速度，提高了精度，加大了圖形處理能力，可保證獲得數(shù)字圖形所有屬性和信息，為圖形數(shù)據(jù)之間的無縫集成提供了強(qiáng)有力的保障，提供了復(fù)雜物體空間剖面的簡捷可靠的圖形數(shù)字方法。Model-XML數(shù)據(jù)格式的骨骼網(wǎng)架模型的具體規(guī)則為
命名名稱_實(shí)體句柄_控制點(diǎn)個數(shù)_控制點(diǎn)連接形式
_{_Pntl_Pnt2_......._Pntl’ _Pnt2’ _........j_{_ 放樣形式 _ 路徑控制點(diǎn)個數(shù) _
UCS原點(diǎn)_UCSX軸矢量_UCSY軸矢量_PPntl_PPnt2_......j_剖面類型_剖面名稱_參
數(shù)1_參數(shù)I值_......_參數(shù)n_參數(shù)η值j
采用統(tǒng)一的XML方式對數(shù)字圖形介質(zhì)模型中的各子模型的命名、屬性、分類進(jìn)行定義，并對延續(xù)、遺傳和關(guān)聯(lián)主體模型的內(nèi)容進(jìn)行表述,采用XML方式標(biāo)記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類型，使同一工程的不同部門、不同專業(yè)、不同時段內(nèi)的工程信息具有統(tǒng)ー的表達(dá)方式；
采用XML方式的數(shù)據(jù)構(gòu)件不受軟件平臺的限制，適合在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上傳輸以及協(xié)同管理。將復(fù)雜工程中的各個構(gòu)件和部位實(shí)體圖形的可視特征與非圖形屬性融為一體，采用圖形的擴(kuò)展數(shù)據(jù)方法將各專業(yè)所需的屬性和標(biāo)識符附加于圖形之中，通過超鏈接或超鏈接程序加以調(diào)用修改，使圖形本身包括了空間坐標(biāo)、時間坐標(biāo)、非幾何信息的五維空間信息；
以VB. Net程序?yàn)槔?，向?shù)字圖形介質(zhì)對象添加或修改擴(kuò)展數(shù)據(jù)可以使用SetDGMxdata方法，其定義為
DGMObject. SetDGMxdata DgmXDataType，DgmXData
其中，DgmXDataType是ー個short類型變量數(shù)組，數(shù)組中的姆ー個元素說明擴(kuò)展數(shù)據(jù)的類型；DgmXData是ー個Variant類型的數(shù)組，數(shù)組中的每個元素包含了擴(kuò)展數(shù)據(jù)的內(nèi)容。DgmXDataType和DgmXData的維數(shù)必須一致，DgmXDataType中的元素一一對應(yīng)地說明DgmXData中元素的類型，其具體含義可以參考下面的代碼
Dim DgmXDataType (O To 7) as IntegerDim DgmXData (O To 7) as Variant
DgmXDataType (0)=1001: DgmXData (0) ニ” Test—Application”
DgmXDataType (1)=1000: DgmXData (I)=”This is a test for Exdata”DgmXDataType (2)=1003: DgmXData (2)=”0” DgmXDataType (3)=1040: DgmXData (3)=1. 2347913748413E+40DgmXDataType (4)=1041: DgmXData (4)=1237324938DgmXDataType (5)=1070: DgmXData (5)=32767DgmXDataType (6)=1071: DgmXData (6)=32767DgmXDataType (7)=1042: DgmXData (7)=10-向數(shù)字圖形介質(zhì)對象實(shí)體中添加擴(kuò)展數(shù)據(jù)DGMlineObj. SetDGMxdata DgmXDataType, DgmXData獲得數(shù)字圖形介質(zhì)對象的擴(kuò)展數(shù)據(jù)可以使用GetDGMXData方法，其定義為
DGMObject.GetDGMXData AppName, DgmXDataType, DgmXDataValue其中，AppName指定添加擴(kuò)展數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序名稱(多個應(yīng)用程序可以向同一個對象添加擴(kuò)展數(shù)據(jù))，如果輸入ー個空字符串表示要獲得所有應(yīng)用程序添加的擴(kuò)展數(shù)據(jù)；DgmXDataType返回ー個short類型的數(shù)組,包含對象擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型信息；DgmXDataValue返回ー個Variant類型的數(shù)組，包含了對象的擴(kuò)展數(shù)據(jù)。獲得對象擴(kuò)展數(shù)據(jù)的基本方法為Dim Dgmxdata As VariantDim DgmxtypeOut As Variant
DGMlineObj. GetDGMXData “”，DgmxtypeOut, DgmxdataOut 采用數(shù)字圖形與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，直接將數(shù)值計(jì)算的結(jié)果應(yīng)用于數(shù)字圖形之中，為求解數(shù)字圖形的運(yùn)動、變形和碰撞這些復(fù)雜的隨機(jī)非線性問題提供了圖形計(jì)算的方法，數(shù)據(jù)圖形的運(yùn)動信息存儲為統(tǒng)ー的Action-XML格式。圖形數(shù)據(jù)信息包括兩類可視數(shù)據(jù)和附著數(shù)據(jù)，而可視數(shù)據(jù)又可分為剖面屬性數(shù)據(jù)和路徑數(shù)據(jù)，剖面屬性數(shù)據(jù)用來記錄實(shí)體設(shè)計(jì)的形狀信息和相應(yīng)的物理屬性參數(shù)，剖面屬性數(shù)據(jù)含有控制剖面形狀的數(shù)據(jù)信息；路徑數(shù)據(jù)用來記錄實(shí)體的幾何信息，幾何信息含有起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)和局部坐標(biāo)系；附著數(shù)據(jù)是指除物理實(shí)體的幾何屬性之外，與物理實(shí)體相關(guān)的其它各類屬性信息，附著數(shù)據(jù)存儲于相應(yīng)的圖形元素之間；通過規(guī)定各剖面控制點(diǎn)的存儲順序，依次存入各空間位置的控制點(diǎn)坐標(biāo)，從而保存三維控制點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)骨架。基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫含有關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架和控制參數(shù)體系，基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫為創(chuàng)建數(shù)字圖形介質(zhì)模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架包括AISC截面類型、國標(biāo)型鋼、帶參數(shù)截面、緊固件、水エ結(jié)構(gòu)和橋梁工程這些結(jié)構(gòu)類型的關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架，有4萬多種。
自然界中對介質(zhì)的定義為當(dāng)一種物質(zhì)存在于另ー種物質(zhì)內(nèi)部時，后者就是前者的介質(zhì)。數(shù)字圖形介質(zhì)是具有幾何屬性和物理屬性的載體和目標(biāo)實(shí)體，并具有質(zhì)量、
速度、壓強(qiáng)、溫度以及空間和時間等宏觀物理信息。本發(fā)明的三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形
介質(zhì)模擬方法以自然界的物理方程來控制圖形體的動作和相應(yīng)的變化，具有獨(dú)特的三維骨骼網(wǎng)架建模方法和XML數(shù)據(jù)存儲方式，采用點(diǎn)、線、面、體、環(huán)等基本元素來模擬三維空間結(jié)構(gòu)，用直線與平面來代替復(fù)雜的拓?fù)溆?jì)算。與數(shù)字圖形介質(zhì)相似的概念
(I)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工程界已有數(shù)字圖形的提法，但這些研究僅僅表現(xiàn)的是圖形本身的幾何屬性，要么是將圖形作為最終計(jì)算結(jié)果的顯示形式。沒有將數(shù)字圖形作為ー種載體或介質(zhì)，即除了擁有幾何屬性之外，還具有非幾何屬性等信息。更沒有實(shí)現(xiàn)用自然界中的物理方程來驅(qū)動圖形的動作和變化。(2)數(shù)字圖形處理的概念，是指用電子計(jì)算機(jī)對圖形進(jìn)行分析、分類、編輯、校正、更新以及圖形輸出等的工作。一般用于測繪學(xué)以及地圖制圖學(xué)中。(3)數(shù)字圖形推理的概念，根據(jù)數(shù)字和圖形的規(guī)律，推理出圖形中空缺位置的圖形或數(shù)字?，F(xiàn)多見于公務(wù)員資格考題中。(4)數(shù)字圖形圖像技術(shù)的概念，伴隨著流行文化的滲透與商業(yè)性影視節(jié)目的普及，藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師們開始對圖像化的視覺接受方式和創(chuàng)作方式進(jìn)行探討，數(shù)字圖形圖像技術(shù)的介入使這種思考和創(chuàng)作進(jìn)入了嶄新的時代。其中多用于包括集科技性、藝術(shù)性、娛樂性、競技性、仿真性等諸多要素于一體的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)游戲，也包括被稱為“大眾藝木”的電影樣式。本發(fā)明計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法為基礎(chǔ)下產(chǎn)生的所有文件均存儲成統(tǒng)ー的Model-XML數(shù)據(jù)格式，Model-XML數(shù)據(jù)格式具有如下的優(yōu)點(diǎn)
(I)該格式可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有效傳遞幾何模型信息的結(jié)構(gòu)。(2)該格式定義表示XML中的三維幾何圖形和圖形的常用詞匯表。這樣建立的格式數(shù)據(jù)內(nèi)容獨(dú)立于表達(dá)形式，可讀性強(qiáng)，具有更大的柔性和適應(yīng)性，且便于捜索。(3)該格式可標(biāo)注ニ進(jìn)制文件，如圖像、聲音等，適應(yīng)工程項(xiàng)目信息系統(tǒng)可視化的需要。(4)該格式提供不同軟件和不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)表示和交換功能。用 Model-XML文檔表示的各種工程數(shù)據(jù)可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上方便地傳遞和共享，實(shí)現(xiàn)建
設(shè)項(xiàng)目參與各方信息的無縫搭接。(5)該格式元素類型由用戶自己定義，可以方便的擴(kuò)展。(6)該格式可以與數(shù)據(jù)庫良好地集成，可以方便地把由STEP表示的建筑產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Model-XML文檔，同時，Model-XML到STEP的逆向轉(zhuǎn)換也十分便利。這種不同參與方、組織之間的信息橫向的有序連接，以及后續(xù)工作的參與者與前階段參與者的縱向有序搭接，為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全壽命期內(nèi)各參與方的信息共享與合作提供了必須的條件。本發(fā)明基于三維圖形建模中截面關(guān)鍵點(diǎn)及骨骼網(wǎng)架創(chuàng)建數(shù)據(jù)圖形模板庫以及多源數(shù)據(jù)耦合的地質(zhì)數(shù)據(jù)模板庫，可為工程設(shè)計(jì)開發(fā)軟件系統(tǒng)，以及為虛擬現(xiàn)實(shí)和基于物理的工程動畫提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。為實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜三維空間結(jié)構(gòu)的可視化仿真建模，并為工程界更易接受和推廣，本發(fā)明采用基于OOP編程技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫，吸納各種編程語言的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建符合CIS/2和IFC在內(nèi)的廣泛通用的參數(shù)化圖形數(shù)據(jù)模板庫，該圖形數(shù)據(jù)模板庫簡便易行，可生成ニ維或三維圖形和統(tǒng)計(jì)表格。本發(fā)明在引入和發(fā)展CIS/2和IFC兩個ISO國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出了“數(shù)據(jù)附著于圖形，圖形蘊(yùn)含數(shù)據(jù)”的方法及圖形五維空間(X I Z t V)的方法，使數(shù)字圖形成為反映工程結(jié)構(gòu)實(shí)時動態(tài)和關(guān)聯(lián)信息的載體，具有唯一標(biāo)識的各個圖形元素也與龐大的工程數(shù)據(jù)庫雙向動態(tài)關(guān)聯(lián)，這種新型的數(shù)字圖形信息工程體系提出了數(shù)字圖形介質(zhì)圖形獨(dú)特的數(shù)據(jù)存儲關(guān)聯(lián)技術(shù)和數(shù)據(jù)交換格式，為當(dāng)前日益發(fā)展的三維設(shè)計(jì)平臺提供了具有重要意義的關(guān)鍵技術(shù)。本發(fā)明的有益效果
I、本發(fā)明以數(shù)字圖形作為具有幾何屬性和物理屬性的載體和目標(biāo)實(shí)體，在計(jì)算機(jī)空間 將其視為自然界的真實(shí)物體，可對其賦予宏觀的物理量如質(zhì)量、速度、壓強(qiáng)、溫度等，同時還可以賦予空間和時間的信息，并以自然界的物理方程來控制圖形體的動作和相應(yīng)的變化。本發(fā)明能很好地應(yīng)用于大型水利水電工程、土木工程及其相關(guān)領(lǐng)域的三維空間結(jié)構(gòu)的分析和計(jì)算，是真正在虛擬的空間里用圖形這一載體介質(zhì)詮釋真實(shí)的自然狀態(tài)的全新方法。2、本發(fā)明具有的建模功能、數(shù)據(jù)存儲功能、圖形拓?fù)溥\(yùn)算功能及三維實(shí)體圖形運(yùn)算功能，可直接實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、安裝等階段詳圖的自動生成，可以迅速準(zhǔn)確地將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在三維空間的位置、連接形式、焊接方式及各種特殊的處理實(shí)時地顯示出來。

圖I為Model-XML數(shù)據(jù)格式組成結(jié)構(gòu)示意 圖2為Model-XML數(shù)據(jù)格式組成層次結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為Model-XML數(shù)據(jù)格式Dgmdb Line的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系示意 圖4為Model-XML數(shù)據(jù)格式Dgmdb =Line的XML標(biāo)準(zhǔn)形式 圖5為截面關(guān)鍵點(diǎn)模型示意 圖6為直線型骨骼網(wǎng)架模型控制點(diǎn)示意 圖7為折線型骨骼網(wǎng)架模型示意 圖8為直線與平面的交點(diǎn)計(jì)算示意 圖9為基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫分類示意 圖10為基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫的CIS/2中三個模型的相互關(guān)系示意 圖11為基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫的CIS/2邏輯產(chǎn)品模型示意圖。具體實(shí)施例方式 參見圖I 圖11，圖中，三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法具體為
在計(jì)算機(jī)虛擬空間里，用圖形這一載體介質(zhì)模擬自然界的物理實(shí)體的真實(shí)自然狀態(tài)，根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法，用圖形表達(dá)自然界的物理實(shí)體的外觀，該圖形具有可視的外形、相應(yīng)的角點(diǎn)、邊、面和體的構(gòu)造和拓?fù)潢P(guān)系，用數(shù)字化、參數(shù)化方式對圖形進(jìn)行語言描述，形成數(shù)字化圖形，自然界的物理實(shí)體的幾何屬性和物理屬性也一并存入數(shù)字化圖形的圖形元素之間，將數(shù)字化圖形作為ー種具有幾何屬性和物理屬性的載體，數(shù)據(jù)附著于數(shù)字化圖形，而數(shù)字化圖形中又隱含有數(shù)據(jù)，同時以自然界的物理方程來控制數(shù)字化圖形的動作和相應(yīng)的變化，各數(shù)字化圖形之間的相互作用基于物理定律，反映真實(shí)自然界的運(yùn)動規(guī)律和結(jié)果，數(shù)字化圖形具備完善的定義、構(gòu)造和表達(dá)方式、數(shù)據(jù)存儲方法，因而是行之有效的模擬真實(shí)自然狀態(tài)的全新方法手段。利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法產(chǎn)生數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件，將數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件均存儲成統(tǒng)ー的Model-XML數(shù)據(jù)格式；
采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖形的截面關(guān)鍵點(diǎn)模型、關(guān)鍵點(diǎn)連線的骨骼網(wǎng)架模型建模方法，這樣易于獲得實(shí)體輪廓，克服了由于實(shí)體模型數(shù)據(jù)過于臃腫帶來的數(shù)據(jù)存儲問題，還可方便地判斷多段線與指定的空間平面的交點(diǎn)，為判斷實(shí)體的幾何位置提供了方便，將復(fù)雜圖形結(jié)構(gòu)的拓?fù)溆?jì)算簡單化；
通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件，數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件含有圖形數(shù)據(jù)信息和基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫；
利用復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖形的截面關(guān)鍵點(diǎn)模型、關(guān)鍵點(diǎn)連線的骨骼網(wǎng)架模型和模型的存儲方法將圖形結(jié)構(gòu)簡單化，用直線包絡(luò)線控制圖形結(jié)構(gòu)的形狀與延伸的位置，將復(fù)雜的拓?fù)溆?jì)算變?yōu)橹本€與平面的交點(diǎn)計(jì)算；加快了計(jì)算速度，提高了精度，加大了圖形處理能力，可保證獲得數(shù)字圖形所有屬性和信息，為圖形數(shù)據(jù)之間的無縫集成提供了強(qiáng)有力的保障，提供了復(fù)雜物體空間剖面的簡捷可靠的圖形數(shù)字方法。圖5中的Fl指截面關(guān)鍵點(diǎn)模型；圖6中的F_E指結(jié)束截面，F(xiàn)_S指起始截面，P指拉伸路徑，W指骨骼網(wǎng)架線；圖7中的F_E指結(jié)束截面，F(xiàn)_S指起始截面，P指拉伸路徑，W指骨骼網(wǎng)架線，F(xiàn)_M指中間截面；圖8中的F_E指結(jié)束截面，F(xiàn)_S指起始截面，W指骨骼網(wǎng)架線，F(xiàn)_T指任意平面，F(xiàn)_C指任意平面與數(shù)字圖形介質(zhì)模型相交輪廓面。Model-XML數(shù)據(jù)格式的骨骼網(wǎng)架模型的具體規(guī)則為
命名名稱_實(shí)體句柄_控制點(diǎn)個數(shù)_控制點(diǎn)連接形式
_{_Pntl_Pnt2_......._Pntl’ _Pnt2’ _........j_{_ 放樣形式 _ 路徑控制點(diǎn)個數(shù) _
UCS原點(diǎn)_UCSX軸矢量_UCSY軸矢量_PPntl_PPnt2_......j_剖面類型_剖面名稱_參
數(shù)1_參數(shù)I值_......_參數(shù)n_參數(shù)n值j
采用統(tǒng)一的XML方式對數(shù)字圖形介質(zhì)模型中的各子模型的命名、屬性、分類進(jìn)行定義，并對延續(xù)、遺傳和關(guān)聯(lián)主體模型的內(nèi)容進(jìn)行表述,采用XML方式標(biāo)記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類型，使同一工程的不同部門、不同專業(yè)、不同時段內(nèi)的工程信息具有統(tǒng)ー的表達(dá)方式；
采用XML方式的數(shù)據(jù)構(gòu)件不受軟件平臺的限制，適合在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上傳輸以及協(xié)同管理。將復(fù)雜工程中的各個構(gòu)件和部位實(shí)體圖形的可視特征與非圖形屬性融為一體，采用圖形的擴(kuò)展數(shù)據(jù)方法將各專業(yè)所需的屬性和標(biāo)識符附加于圖形之中，通過超鏈接或超鏈接程序加以調(diào)用修改，使圖形本身包括了空間坐標(biāo)、時間坐標(biāo)、非幾何信息的五維空間信息；
以VB. Net程序?yàn)槔驍?shù)字圖形介質(zhì)對象添加或修改擴(kuò)展數(shù)據(jù)可以使用SetDGMxdata方法，其定義為
DGMObject. SetDGMxdata DgmXDataType，DgmXData
其中，DgmXDataType是ー個short類型變量數(shù)組，數(shù)組中的姆ー個元素說明擴(kuò)展數(shù)據(jù)的類型；DgmXData是ー個Variant類型的數(shù)組，數(shù)組中的每個元素包含了擴(kuò)展數(shù)據(jù)的內(nèi)容。DgmXDataType和DgmXData的維數(shù)必須一致，DgmXDataType中的元素一一對應(yīng)地說明DgmXData中元素的類型，其具體含義可以參考下面的代碼
Dim DgmXDataType (0 To 7) as IntegerDim DgmXData (0 To 7) as Variant
DgmXDataType (0)=1001: DgmXData (0) ニ” Test—Application”
DgmXDataType (1)=1000: DgmXData (I)=” This is a test for Exdata”DgmXDataType (2)=1003: DgmXData (2)=”0”
DgmXDataType (3)=1040: DgmXData (3)=1. 2347913748413E+40
DgmXDataType (4)=1041: DgmXData (4)=1237324938
DgmXDataType (5)=1070: DgmXData (5)=32767
DgmXDataType (6)=1071: DgmXData (6)=32767
DgmXDataType (7)=1042: DgmXData (7)=10
-向數(shù)字圖形介質(zhì)對象實(shí)體中添加擴(kuò)展數(shù)據(jù)
DGMlineObj. SetDGMxdata DgmXDataType, DgmXData
獲得數(shù)字圖形介質(zhì)對象的擴(kuò)展數(shù)據(jù)可以使用GetDGMXData方法，其定義為
DGMObject.GetDGMXData AppName, DgmXDataType, DgmXDataValue其中，AppName指定添加擴(kuò)展數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序名稱(多個應(yīng)用程序可以向同一個對象添加擴(kuò)展數(shù)據(jù))，如果輸入ー個空字符串表示要獲得所有應(yīng)用程序添加的擴(kuò)展數(shù)據(jù)；DgmXDataType返回ー個short類型的數(shù)組,包含對象擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型信息；DgmXDataValue返回ー個Variant類型的數(shù)組，包含了對象的擴(kuò)展數(shù)據(jù)。獲得對象擴(kuò)展數(shù)據(jù)的基本方法為Dim Dgmxdata As VariantDim DgmxtypeOut As Variant
DGMlineObj. GetDGMXData “”，DgmxtypeOut, DgmxdataOut
采用數(shù)字圖形與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，直接將數(shù)值計(jì)算的結(jié)果應(yīng)用于數(shù)字圖形之中，為求解數(shù)字圖形的運(yùn)動、變形和碰撞這些復(fù)雜的隨機(jī) 非線性問題提供了圖形計(jì)算的方法，數(shù)據(jù)圖形的運(yùn)動信息存儲為統(tǒng)ー的Action-XML格式。圖形數(shù)據(jù)信息包括兩類可視數(shù)據(jù)和附著數(shù)據(jù)，而可視數(shù)據(jù)又可分為剖面屬性數(shù)據(jù)和路徑數(shù)據(jù)，剖面屬性數(shù)據(jù)用來記錄實(shí)體設(shè)計(jì)的形狀信息和相應(yīng)的物理屬性參數(shù)，剖面屬性數(shù)據(jù)含有控制剖面形狀的數(shù)據(jù)信息；路徑數(shù)據(jù)用來記錄實(shí)體的幾何信息，幾何信息含有起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)和局部坐標(biāo)系；附著數(shù)據(jù)是指除物理實(shí)體的幾何屬性之外，與物理實(shí)體相關(guān)的其它各類屬性信息，附著數(shù)據(jù)存儲于相應(yīng)的圖形元素之間；通過規(guī)定各剖面控制點(diǎn)的存儲順序，依次存入各空間位置的控制點(diǎn)坐標(biāo)，從而保存三維控制點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)骨架?；贠OP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫含有關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架和控制參數(shù)體系，基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫為創(chuàng)建數(shù)字圖形介質(zhì)模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架包括AISC截面類型、國標(biāo)型鋼、帶參數(shù)截面、緊固件、水エ結(jié)構(gòu)和橋梁工程這些結(jié)構(gòu)類型的關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架，有4萬多種。
權(quán)利要求
1.一種三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法，其特征是在計(jì)算機(jī)虛擬空間里，用圖形這一載體介質(zhì)模擬自然界的物理實(shí)體的真實(shí)自然狀態(tài)，根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法，用圖形表達(dá)自然界的物理實(shí)體的外觀，該圖形具有可視的外形、相應(yīng)的角點(diǎn)、邊、面和體的構(gòu)造和拓?fù)潢P(guān)系，用數(shù)字化、參數(shù)化方式對圖形進(jìn)行語言描述，形成數(shù)字化圖形，自然界的物理實(shí)體的幾何屬性和物理屬性也一并存入數(shù)字化圖形的圖形元素之間，將數(shù)字化圖形作為ー種具有幾何屬性和物理屬性的載體，數(shù)據(jù)附著于數(shù)字化圖形，而數(shù)字化圖形中又隱含有數(shù)據(jù)，同時以自然界的物理方程來控制數(shù)字化圖形的動作和相應(yīng)的變化，各數(shù)字化圖形之間的相互作用基于物理定律，反映真實(shí)自然界的運(yùn)動規(guī)律和結(jié)果，數(shù)字化圖形具備完善的定義、構(gòu)造和表達(dá)方式、數(shù)據(jù)存儲方法； 利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法產(chǎn)生數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件，將數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件均存儲成統(tǒng)ー的Model-XML數(shù)據(jù)格式；通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件，數(shù)字圖形介質(zhì)模型文件含有圖形數(shù)據(jù)信息和基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫； 利用復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖形的截面關(guān)鍵點(diǎn)模型、關(guān)鍵點(diǎn)連線的骨骼網(wǎng)架模型和模型的存儲方法將圖形結(jié)構(gòu)簡單化，用直線包絡(luò)線控制圖形結(jié)構(gòu)的形狀與延伸的位置，將復(fù)雜的拓?fù)溆?jì)算變?yōu)橹本€與平面的交點(diǎn)計(jì)算； 采用統(tǒng)一的XML方式對數(shù)字圖形介質(zhì)模型中的各子模型的命名、屬性、分類進(jìn)行定義，并對延續(xù)、遺傳和關(guān)聯(lián)主體模型的內(nèi)容進(jìn)行表述,采用XML方式標(biāo)記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類型，使同一工程的不同部門、不同專業(yè)、不同時段內(nèi)的工程信息具有統(tǒng)ー的表達(dá)方式； 將復(fù)雜工程中的各個構(gòu)件和部位實(shí)體圖形的可視特征與非圖形屬性融為一體，采用圖形的擴(kuò)展數(shù)據(jù)方法將各專業(yè)所需的屬性和標(biāo)識符附加于圖形之中，通過超鏈接或超鏈接程序加以調(diào)用修改，使圖形本身包括了空間坐標(biāo)、時間坐標(biāo)、非幾何信息的五維空間信息；采用數(shù)字圖形與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，直接將數(shù)值計(jì)算的結(jié)果應(yīng)用于數(shù)字圖形之中，為求解數(shù)字圖形的運(yùn)動、變形和碰撞這些復(fù)雜的隨機(jī)非線性問題提供了圖形計(jì)算的方法，數(shù)據(jù)圖形的運(yùn)動信息存儲為統(tǒng)ー的Action-XML格式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法，其特征是所述圖形數(shù)據(jù)信息包括兩類可視數(shù)據(jù)和附著數(shù)據(jù)，而可視數(shù)據(jù)又可分為剖面屬性數(shù)據(jù)和路徑數(shù)據(jù)，剖面屬性數(shù)據(jù)用來記錄實(shí)體設(shè)計(jì)的形狀信息和相應(yīng)的物理屬性參數(shù)，剖面屬性數(shù)據(jù)含有控制剖面形狀的數(shù)據(jù)信息；路徑數(shù)據(jù)用來記錄實(shí)體的幾何信息，幾何信息含有起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)和局部坐標(biāo)系；附著數(shù)據(jù)是指除物理實(shí)體的幾何屬性之外，與物理實(shí)體相關(guān)的其它各類屬性信息，附著數(shù)據(jù)存儲于相應(yīng)的圖形元素之間；通過規(guī)定各剖面控制點(diǎn)的存儲順序，依次存入各空間位置的控制點(diǎn)坐標(biāo)，從而保存三維控制點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)骨架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法，其特征是所述基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫含有關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架和控制參數(shù)體系，基于OOP技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)模板庫為創(chuàng)建數(shù)字圖形介質(zhì)模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法，其特征是所述關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架包括AISC截面類型、國標(biāo)型鋼、帶參數(shù)截面、緊固件、水エ結(jié)構(gòu)和橋梁工程這些結(jié)構(gòu)類型的關(guān)鍵點(diǎn)圖形框架。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維空間結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖形介質(zhì)模擬方法；具體為在計(jì)算機(jī)虛擬空間里，用圖形這一載體介質(zhì)模擬自然界的物理實(shí)體的真實(shí)自然狀態(tài)，根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方法，用圖形表達(dá)自然界的物理實(shí)體的外觀，該圖形具有可視的外形、相應(yīng)的角點(diǎn)、邊、面和體的構(gòu)造和拓?fù)潢P(guān)系，用數(shù)字化、參數(shù)化方式對圖形進(jìn)行語言描述，形成數(shù)字化圖形，自然界的物理實(shí)體的幾何屬性和物理屬性也一并存入數(shù)字化圖形的圖形元素之間，將數(shù)字化圖形作為一種具有幾何屬性和物理屬性的載體，數(shù)據(jù)附著于數(shù)字化圖形，而數(shù)字化圖形中又隱含有數(shù)據(jù)，同時以自然界的物理方程來控制數(shù)字化圖形的動作和相應(yīng)的變化；本發(fā)明能在計(jì)算機(jī)虛擬空間里用圖形來模擬三維空間結(jié)構(gòu)。
文檔編號G06T17/00GK102646286SQ201210047628
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者劉尚蔚, 葉曉楓, 孫凱, 張俊紅, 張國新, 王宗敏, 王穎, 謝曉堯, 魏群, 魏魯雙 申請人:華北水利水電學(xué)院