基于CATIA的地质模型可视化仿真技术应用研究.docx

第44卷 第22期 人民长江 V01．44．NO
2013年11月 Yangzte River NOV．， 2013

文章编号：1001 — 47 91 (230) 122 — 0072 — 04

基于CATAI的地质模型可视化仿真技术应用研究

韩旭，冯明权，苏小宁，马丹璇

(长江水利委员会长江岩土工程总公司，湖北武汉43001 0)

摘要：采用CATIA软件进行三维地质建模，目前已成为水利水电行业的热点之一。通过三维可视化仿真地质 模型，不仅可以更直观地表达出复杂的地质信息，而且会显著地提高工程的设计效率以及后期施工的服务水 平。重点阐述了基于CATI AV5软件的三维地质模型的创建过程、航片渲染、材料应用以及虚拟漫游等关键
技术的应用研究。
关 键 词：CATIA；地质模型；可视化仿真；虚拟漫游
中图法分类号：P642 文献标志码：A

近年来，随着三维可视化技术的发展，基于地质体
三维重构与可视化表达分析的三维地质建模技术也1 3
趋发展成熟，三维可视化地质模型也正逐步替代传统
的平剖面图纸，由平面地质转向三维地质时代。
目前，国内外流行的三维设计软件很多，如CAT —
IA、3DSMAX、Inv eo nr 、t MAYA、Cinema4D、LightWave
3D等。其中CATIA是由法国Dass taS uy lse tm es公司
开发的集CAD，CAM，CAE于一体的三维设计系统，被
广泛应用于航空航天、汽车制造、 造船、机械制造、电子
电器、消费品等行业。

2003年，加拿大QUEBEC电力公司成功地将 CATIA软件应用于地质重构、大坝设计、厂房设计和
机电设备安装，并建立起水电站三维设计的标准环 境。目前，该软件凭借其强大的功能，已成功应用 于水利水电行业各个专业，并可实现行业内各专业间 的三维协同设计。
本文基于CATIAV5软件，重点阐述三维地质模 型的创建过程、航片渲染、材料应用以及虚拟漫游等关 键技术的应用研究。
1三维地质模型的建立
三维地质模型的建立过程包括地形模型的建立和 地质模型的建立， 整个创建过程的简易流程如图1所
不
。

图1CATIA三维地质模型创建流程
1．1地形模型的建立
(1)首先对测量地形图进行分析、整理，关闭无用 的图层，通过二次开发工具提取地形数据，保存为． asc格式文件。
(2)在Dgi tizedS hEadpitoe r工作台下，导入地形
数据，生成地形云点，然后进行分析检查，删除错误云 点。
(3)选择MesheCaiortn命令，将地形云点自动转 成网格面， 然后对网格面进行分析、修补，形成完整的
地形网格面。
(4)在Q uc ikS ufa rceRecruo cniotsnt工作台下，选
取适当的参数，将地形网格面转成地形曲面。
(5)在地形曲面范围内创建凸台，再用地形曲面

收稿日期： 2013 — 06 — 10
作者简介： 韩 旭，男，工程师， 主要从事水利水电勘测技术的研究与应用。E — mai l h：na xu [e-mail]

第22期

韩旭 ，等：基于CATAI的地质模型可视化仿真技术应用研究

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3DSMAX，然后借助其强大的动画制作及渲染功能，来 实现地质模型的虚拟漫游，也是一种不错的选择。
5结语
以CATAI软件为平台，不仅可以实现复杂地质环 境水利工程的三维可视化地质建模，而且可以通过 CATIA自身的渲染、应用材料、虚拟漫游等功能，全面
地展示地质模型的三维效果，帮助工程技术人员更加

图9 地 】洞室虚拟漫游
CATAI虚拟漫游的缺点是：目前只能实现交互式 漫游，飞行的速度和方向需要人为去控制，不能沿预设
路线自动飞行。如果要想做出更好动画效果，也可以
结合其它三维设计软件，如3DSMAX等，通过将CA TIA地质模型转化成I GS或STL格式文件 ，导入

直观地了解和查询工程区域的地形地质信息，从而提
高工程设计的效率以及后期施工的服务水平。
参考文献： [1张]社荣，顾岩，张宗亮．水利水电行业中应用三维设计的探讨[J]．
水力发电学报， 200 28，7(3)：65 — 69， [2王]进丰，李小帅，傅尤杰．CATIA软件在水电工程三维协同设计中
应用[J]．人民长江，20 40 09，(4 6) 8：— 7O．
(编辑：赵凤超)

Visuaslimulationtechongoylofgeol oc gamil odelbasedonCATIA

HANXu，FENGMingquan，SUXaionnig，MADanxuan
(ChainagnfgGee oc thcnaEi lngin en eg Cr iop ro r oa nt，i Wuhan4103，0 C0 hnia)
Abstrac 3tD：ge o lg i sc iaml ua lto inbyCATIAhasbecomeamajorconeer ni ni dn utrhsyet ihnyrderycoeepanortws e，crwh i
cann o tn lyexpresscompleoxggiecioanllformi ao tnni astraigfho trwardwa yabl us to ca nm ip roveengi n ge de er si ig fnice eif ncyas
wela lsservicelfeovrehtlesubseq uc eon tsrtuci ton．Weprestehnetappcl ai to in o sf everkaelytechnologCiAeTs IoAfV5，in cu —l
dingesatblishmeonft3 Dgeolocgamil odel，rendnegroifaearplihotos， un sg iofmate ar ni da vl irturaol aming．
Keywords： CATAI；geool g ci aml odel；vis suiamlulaotni；vriut alroaming

(上接第50页)
Coup ln igeffeacntalysisofdiffe rheynd trau cl if luctu oa nt i
inwaterdiversionsystemofhydropowoenr stati
HUGuanghua，PanShaohua
(1．NingboHydroponwgearnPd lDaensni sig tunietI ，Ningbo315 n1 a9；2，2．C Chroiun oss ntt Di egsniDpe artment， aCnhgaInng —ji
stitu et of Suvrye ，Pal n n gi ，Dsieg nand sRaee cr h，Wuh4a3n010 ，Cnhai)
Abstract：Wi ht theunse tad yl of wequaotni sofopenchannel，prepsesaunrdespugi re chambaesrbasiceq uo an ts，i andt na gk i
resuol ftssteadlyo fw analyas sitsheinitialcontidoi ns，andco mn eb di wihtt hecon nt ui ti yequ aotniandenergyeq ouna at ti he
bound oa fr hti e cs a hn ea al d，theucnocontnjis oc fa naanldpipe，surgecha mv be，e nr au mn decvraai l clcautol linmo df eo lr3 hy —
dra uic lfl uc ut a to in swaseasbt ls ih edbychara sc tc iel rni ie methodandcorre ns gp co an ld caiutolinprogramwascoemdp． lBiya ty pi —
cacl alc ua tloincase，h te fl ucut a to in lawandcou np gl ei ffec stof3hydraicu fll uctuiaotnswereanalyzed． Tc huel ca at ledr tes sul
wereni accordanctehwtihegen el ra wa，l whichprovedthecnoersrseocftthees st ha ebdl mi odelandccual liao tn program．
Keywords： char ae cr ti cs tl ii nemehtod；hydr ca turlain es ni pt rocess； ue na sd tyl fo w；calcautolincaseanyaslsi；waterdivoenrsi
sy se mt ；hydropow ea rtosint