采用CATIA 軟件進(jìn)行三維地質(zhì)建模，目前已成為水利水電行業(yè)的熱點(diǎn)之一。通過三維可視化仿真地質(zhì)模型，不僅可以更直觀地表達(dá)出復(fù)雜的地質(zhì)信息，而且會顯著地提高工程的設(shè)計效率以及后期施工的服務(wù)水平。重點(diǎn)闡述了基于CATIA V5 軟件的三維地質(zhì)模型的創(chuàng)建過程、航片渲染、材料應(yīng)用以及虛擬漫游等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究。

　　近年來，隨著三維可視化技術(shù)的發(fā)展，基于地質(zhì)體三維重構(gòu)與可視化表達(dá)分析的三維地質(zhì)建模技術(shù)也日趨發(fā)展成熟，三維可視化地質(zhì)模型也正逐步替代傳統(tǒng)的平剖面圖紙，由平面地質(zhì)轉(zhuǎn)向三維地質(zhì)時代。

　　目前，國內(nèi)外流行的三維設(shè)計軟件很多，如CATIA、3DS MAX、Inventor、MAYA、Cinema 4D、LightWave3D 等。其中CATIA 是由法國Dassault Systemes 公司開發(fā)的集CAD，CAM，CAE 于一體的三維設(shè)計系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子電器、消費(fèi)品等行業(yè)。

　　2003 年，加拿大QUEBEC 電力公司成功地將CATIA 軟件應(yīng)用于地質(zhì)重構(gòu)、大壩設(shè)計、廠房設(shè)計和機(jī)電設(shè)備安裝，并建立起水電站三維設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。目前，該軟件憑借其強(qiáng)大的功能，已成功應(yīng)用于水利水電行業(yè)各個專業(yè)，并可實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)各專業(yè)間的三維協(xié)同設(shè)計。

　　本文基于CATIA V5 軟件，重點(diǎn)闡述三維地質(zhì)模型的創(chuàng)建過程、航片渲染、材料應(yīng)用以及虛擬漫游等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用研究。

1、三維地質(zhì)模型的建立

　　三維地質(zhì)模型的建立過程包括地形模型的建立和地質(zhì)模型的建立，整個創(chuàng)建過程的簡易流程如圖1 所示。

圖1 CATIA 三維地質(zhì)模型創(chuàng)建流程

　　1.1、地形模型的建立

　　(1) 首先對測量地形圖進(jìn)行分析、整理，關(guān)閉無用的圖層，通過二次開發(fā)工具提取地形數(shù)據(jù)，保存為* .asc 格式文件。

　　(2) 在Digitized Shape Editor 工作臺下，導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)，生成地形云點(diǎn)，然后進(jìn)行分析檢查，刪除錯誤云點(diǎn)。

　　(3) 選擇Mesh Creation 命令，將地形云點(diǎn)自動轉(zhuǎn)成網(wǎng)格面，然后對網(wǎng)格面進(jìn)行分析、修補(bǔ)，形成完整的地形網(wǎng)格面。

　　(4) 在Quick Surface Reconstruction 工作臺下，選取適當(dāng)?shù)膮��?shù)，將地形網(wǎng)格面轉(zhuǎn)成地形曲面。

　　(5) 在地形曲面范圍內(nèi)創(chuàng)建凸臺，再用地形曲面對其進(jìn)行分割或布爾運(yùn)算，即可建立起三維地形模型。

　　1.2、地質(zhì)模型的建立

　　(1) 原始資料導(dǎo)入。首先對地質(zhì)平面圖、剖面圖及柱狀圖進(jìn)行分析、整理，在創(chuàng)成式外形設(shè)計工作臺上，利用地質(zhì)工具菜單將地質(zhì)圖件分別導(dǎo)入，并根據(jù)點(diǎn)和線段的地質(zhì)屬性對其進(jìn)行分類。

　　(2) 創(chuàng)建覆蓋層模型。在Digitized Shape Editor工作臺上，利用地質(zhì)平剖面圖覆蓋層界線及鉆孔數(shù)據(jù)，生成覆蓋層底面;在Quick Surface Reconstruction 工作臺上，將覆蓋層網(wǎng)格底面轉(zhuǎn)成曲面;再用覆蓋層曲面分割地形模型，即可生成覆蓋層模型。

　　若覆蓋層地表地形相對比較平緩，也可以先采用Surfer 軟件，利用地質(zhì)平剖面圖覆蓋層界線及鉆孔數(shù)據(jù)，生成覆蓋層底面等值線圖，輸出等值線圖的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，再導(dǎo)入CATIA 即可生成覆蓋層的底面。

　　(3) 創(chuàng)建斷層模型。先將平面圖斷層界線投影到地表，再根據(jù)導(dǎo)入的剖面斷層界線，結(jié)合斷層產(chǎn)狀，沿斷層界線生成斷層曲面，再用斷層曲面切割地形模型，生成斷層模型。地層模型的創(chuàng)建過程和斷層模型基本相同。

　　(4)在裝配設(shè)計工作臺下，將上述的每個模型零件都裝配到一起，即可創(chuàng)建出完整的三維地質(zhì)模型。

5、結(jié)語

　　以CATIA 軟件為平臺，不僅可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境水利工程的三維可視化地質(zhì)建模，而且可以通過CATIA 自身的渲染、應(yīng)用材料、虛擬漫游等功能，全面地展示地質(zhì)模型的三維效果，幫助工程技術(shù)人員更加直觀地了解和查詢工程區(qū)域的地形地質(zhì)信息，從而提高工程設(shè)計的效率以及后期施工的服務(wù)水平。