一種用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法
【專利摘要】一種用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，展現的內容包括：模擬已開挖段隧道場景和模擬未開挖段預報場景；所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬未開挖段預報場景之間為模擬掌子面；所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬掌子面為默認不顯示，所述模擬未開挖段預報場景為默認顯示；所述模擬掌子面上設有觸發所述模擬掌子面消失并且顯示所述模擬未開挖段預報場景的預報開關。本發明采用虛擬現實技術，向用戶展示身臨其境的地質探查結果，情景生動，用戶更加容易看懂各種地質隱患狀況，一目了然；本發明采用虛擬動態場景，應用到地質預報領域，數據參數更加準確，生成的場景更加真實逼真。
【專利說明】
一種用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種隧道工程技術，尤其是一種在隧道中施工時探查掌子面前方的結果顯示方法的技術。本發明涉及隧道地質預報之后，對地質預報的成果用虛擬可視化的技術顯示出來的方法。
【背景技術】
[0002]目前，隧道地質預報的對象和成果包括斷層、溶洞、溶管、溶縫、巖層分界、巖脈，暗河、巖爆源或者土體中的孤石、土洞(土體中的空洞)等地質隱患。各種方法預報完成后都會有勘查的成果報告。一般用二維平面圖或者剖面圖給出探查的成果，有些方法則以物探的圖件來顯示，需要物探專業或地質人員才能完全看懂。而地質預報的結果是應當由施工人員、管理人員、施工的一線工人來使用的。因此應當設法以他們一目了然的顯示方法來表達。虛擬現實顯示的方法就是好方法之一。
[0003]虛擬現實技術，目前多用在虛擬某個靜態場景或者某個不變的事件。還未用于隧道地質預報成果的展示方面。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于設計一種用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，解決上述問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0006]—種用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，展現的內容包括:模擬已開挖段隧道場景和模擬未開挖段預報場景；
[0007]所述模擬已開挖段隧道場景為，根據已開挖的地質數據建立的模擬真實隧道場景;所述模擬未開挖段預報場景為，根據地質勘探結果建立的未開挖段的模擬勘查隧道場景；
[0008]所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬未開挖段預報場景之間為模擬掌子面;所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬掌子面為默認不顯示，所述模擬未開挖段預報場景為默認顯示；
[0009]所述模擬掌子面上設有觸發所述模擬掌子面消失并且顯示所述模擬未開挖段預報場景的預報開關。
[0010]優選的，所述模擬未開挖段預報場景包括模擬的如下隱患地質構造:
[0011]a.斷層，通過隧道邊墻、拱頂、仰拱的一個條帶，所述條帶是根據所述斷層的包括里程位置、走向、傾角在內的數據計算出的、所述斷層與整個隧道壁的交線;所述隧道的大小用所述條帶的寬度來表示；
[0012]巖脈、裂隙或者溶縫類地質隱患，使用與所述斷層同樣的表現形式，但選用不同的貼圖來區別；
[0013]b.溶洞、土洞、孤石在隧道內表示成球形或橢球形實體，貼圖選擇不同的樣式以示區別;所述球形或橢球形實體根據預報中成果的的空間位置出現在隧道中；所述球形或橢球形實體的中心能夠出現在隧道邊緣以外，需要模擬所述溶洞的所在里程和直徑大小，還須有隧道橫截面的水平和垂直方向數據;溶洞、土洞、孤石允許有一部分在隧道外。
[0014]c.溶管和暗河均用圓柱的實體來表示，貼圖選擇不同的樣式以示區別;所述溶管和所述暗河的實體是在隧道中揭露的形態，由于所述溶管和所述暗河能夠以各種角度通過隧道，因此需要模擬所述溶管和所述暗河的起始里程和起始角度以及終止里程和終止角度；
[0015]d.富水段落和破碎帶，模擬的都是整段的隧道的變化，其模擬展示方式與隧道本身相同，但是用不同的貼圖來展示；
[0016]e.巖爆源，用能夠相區別的符號標示在隧道壁上面，表示為可能發生巖爆的位置。
[0017]優選的，斷層的模擬中，所述隧道的大小用所述條帶的寬度來表示，并且按設計的大、中、小三個等級的寬度來表示。
[0018]優選的，所述模擬未開挖段預報場景中每隔一段距離設置一個里程標識。
[0019]優選的，所述里程標識的間隔為5米。
[0020]優選的，所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬未開挖段預報場景的貼圖樣式不同。
[0021]優選的，所述模擬未開挖段預報場景中模擬的所述隱患地質構造均設有提示窗口，當觀察者的視角來到某一所述隱患地質構造后，所述提示窗口顯示所述隱患地質構造的具體表述信息，并根據預報危險分級不同，提示不同的施工建議，并警示可能發生的危險。
[0022]優選的，當觀察者的視角來到危險級別較高的所述隱患地質構造時，所述提示窗口提示危險和并給出建議，并伴有發生可能危險的模擬動畫。
[0023]優選的，所述模擬未開挖段預報場景中包括單個斷層、交叉斷層、巖脈、溶洞、溶管、裂隙、暗河、富水段、富泥段、巖爆源或者土體中的孤石、土洞在內的特殊隧道場景的提示系統，當觀察者的視角來到所述特殊隧道場景時，所述提示系統顯示附近所述特殊隧道場景的具體信息。
[0024]優選的，所述用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法建立的虛擬現實顯示模型，能夠根據隧道尺寸參數的變化和每次地質預報成果動態生成。
[0025]本發明的有益效果可以總結如下:
[0026]1、本發明采用虛擬現實技術，向用戶展示身臨其境的地質探查結果，情景生動，用戶更加容易看懂各種地質隱患狀況，一目了然。
[0027]2、本發明采用虛擬動態場景，應用到地質預報領域，數據參數更加準確，生成的場景更加真實逼真。
[0028]3、本發明的預警提示功能，能夠根據危險等級的不同，提示危險和建議，減少施工人員的發生危險的幾率，有效的減少施工人員的施工風險。
[0029]4、本發明通過對地質探查結果的展示，能夠有效提高施工企業作業效率，減少施工事故的發生，降低成本，提升工程質量。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0031]—種用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，展現的內容包括:模擬已開挖段隧道場景和模擬未開挖段預報場景；
[0032]所述模擬已開挖段隧道場景為，根據已開挖的地質數據建立的模擬真實隧道場景;所述模擬未開挖段預報場景為，根據地質勘探結果建立的未開挖段的模擬勘查隧道場景；
[0033]所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬未開挖段預報場景之間為模擬掌子面;所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬掌子面為默認不顯示，所述模擬未開挖段預報場景為默認顯示；
[0034]所述模擬掌子面上設有觸發所述模擬掌子面消失并且顯示所述模擬未開挖段預報場景的預報開關。
[0035]在更加優選的實施例中，所述模擬未開挖段預報場景包括模擬的如下隱患地
[0036]質構造:
[0037]a.斷層，通過隧道邊墻、拱頂、仰拱的一個條帶，所述條帶是根據所述斷層的包括里程位置、走向、傾角在內的數據計算出的、所述斷層與整個隧道壁的交線;所述隧道的大小用所述條帶的寬度來表示；
[0038]巖脈、裂隙或者溶縫類地質隱患，使用與所述斷層同樣的表現形式，但選用不同的貼圖來區別；
[0039]b.溶洞、土洞、孤石在隧道內表示成球形或橢球形實體，貼圖選擇不同的樣式以示區別;所述球形或橢球形實體根據預報中成果的的空間位置出現在隧道中；所述球形或橢球形實體的中心能夠出現在隧道邊緣以外，需要模擬所述溶洞的所在里程和直徑大小，還須有隧道橫截面的水平和垂直方向數據;溶洞、土洞、孤石允許有一部分在隧道外。
[0040]c.溶管和暗河均用圓柱的實體來表示，貼圖選擇不同的樣式以示區別;所述溶管和所述暗河的實體是在隧道中揭露的形態，由于所述溶管和所述暗河能夠以各種角度通過隧道，因此需要模擬所述溶管和所述暗河的起始里程和起始角度以及終止里程和終止角度；
[0041]d.富水段落和破碎帶，模擬的都是整段的隧道的變化，其模擬展示方式與隧道本身相同，但是用不同的貼圖來展示；
[0042]e.巖爆源，用能夠相區別的符號標示在隧道壁上面，表示為可能發生巖爆的位置。
[0043]在更加優選的實施例中，斷層的模擬中，所述隧道的大小用所述條帶的寬度來表示，并且按設計的大、中、小三個等級的寬度來表示。
[0044]在更加優選的實施例中，所述模擬未開挖段預報場景中每隔一段距離設置一個里程標識。
[0045]在更加優選的實施例中，所述里程標識的間隔為5米。
[0046]在更加優選的實施例中，所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬未開挖段預報場景的貼圖樣式不同。
[0047]在更加優選的實施例中，所述模擬未開挖段預報場景中模擬的所述隱患地質構造均設有提示窗口，當觀察者的視角來到某一所述隱患地質構造后，所述提示窗口顯示所述隱患地質構造的具體表述信息，并根據預報危險分級不同，提示不同的施工建議，并警示可能發生的危險。
[0048]在更加優選的實施例中，當觀察者的視角來到危險級別較高的所述隱患地質構造時，所述提示窗口提示危險和并給出建議，并伴有發生可能危險的模擬動畫。
[0049]在更加優選的實施例中，所述模擬未開挖段預報場景中包括單個斷層、交叉斷層、巖脈、溶洞、溶管、裂隙、暗河、富水段、富泥段、巖爆源或者土體中的孤石、土洞在內的特殊隧道場景的提示系統，當觀察者的視角來到所述特殊隧道場景時，所述提示系統顯示附近所述特殊隧道場景的具體信息。
[0050]在更加優選的實施例中，所述用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法建立的虛擬現實顯示模型，能夠根據隧道尺寸參數的變化和每次地質預報成果動態生成。
[0051]在山體一側做出仰坡，它是隧道洞門的開始。當一個人的視角從洞口進入到隧道中時，首先看到的是已經開挖完成的隧道，隧道壁兩側每5m—個里程標識。隨著視角的深入，來到正在開挖的掌子面。每一次的地質預報都是從掌子面上的數據采集開始的，掌子面是一次預報起始的標志。掌子面設有觸發查看預報成果的開關，默認顯示掌子面，當開關打開后，掌子面模型消失，進入到地質預報段落，這部分是未開挖段落。未開挖段的隧道壁的貼圖樣式不同于已開挖段的貼圖，軟件中設計了若干種巖體的貼圖圖形及顏色，可有操作者選擇，然后通過視角觀察到隧道地質預報的成果以各自的樣式展現出來，并顯示詳細表述信息。
[0052]地質預報成果中的隱患即為特殊隧道場景，包括單個斷層、交叉斷層、巖脈、溶洞、溶管、裂隙、暗河、富水段、富泥段、巖爆源或者土體中的孤石、土洞等，本發明對各種隱患的展示方法做下述詳細說明。
[0053]斷層是隧道地質預報中最常見、重要的一種地質隱患，所以需要用比較明顯的方式展現。在本發明中斷層用非實體表示，只是通過隧道邊墻、拱頂、仰拱的一個條帶，貼圖可以選擇不同的樣式。此條帶是根據斷層的里程位置、走向、傾角等數據計算出的斷層與整個隧道壁的交線，隧道的大小可以用條帶的寬度來表示。為了清晰起見，按設計的大、中、小三個等級的寬度來表示。巖脈、裂隙或者溶縫類地質隱患在形態上與斷層類似，使用斷層同樣的表現形勢，但選用不同的貼圖來區別。
[0054]溶洞、土洞、孤石等在隧道內表示成球形或橢球形實體，貼圖選擇不同的樣式以示區別。這些球形或橢球形實體根據預報中成果的的空間位置出現在隧道中。它的中心能夠出現在隧道邊緣以外(它們有可能只有一部分在隧道內)，所以除了溶洞的所在里程和直徑大小外，還須有隧道橫截面的水平和垂直方向數據。
[0055]溶管和暗河均用圓柱的實體來表示，貼圖選擇不同的樣式以示區別。溶管和暗河的實體是在隧道中揭露的形態，因為它能夠以各種角度通過隧道，所以它須有起始里程和角度、終止里程和角度。
[0056]富水段落和破碎帶都是指整段變化型隧道場景即整段的隧道的變化，所以這種隱患的展示方式類似于隧道本身的貼圖，在這些段落中用特殊的貼圖來展示。
[0057]巖爆主要在發生在一些埋深大且致密脆性的圍巖類的隧道中，也是指整段變化型隧道場景即整段的隧道的變化，巖爆源一般是一些在巖爆區中應力集中的地質結構，一旦出現開挖凌空面，應力集中的巖體將發生爆震。巖爆源用一種特殊的符號來標示在隧道壁上面，表示為可能發生巖爆的位置。
[0058]當鼠標移動使視角來到某一隱患地質構造附近后，提示窗口顯示隱患的具體表述信息，并根據預報危險分級不同，可以提示不同的施工建議，并警示可能發生的危險；當來到危險級別較高的隱患附近時，提示危險和建議，并伴有發生可能危險(如坍方、落石、涌泥、突水、巖爆等)的模擬動畫。
[0059]虛擬現實顯示模型可以根據隧道尺寸參數的變化和每次地質預報成果動態生成。
[0060]以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本發明，但本領域技術人員應該明白，本發明并不局限于以上所述實施例，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，展現的內容包括:模擬已開挖段隧道場景和模擬未開挖段預報場景； 所述模擬已開挖段隧道場景為，根據已開挖的地質數據建立的模擬真實隧道場景;所述模擬未開挖段預報場景為，根據地質勘探結果建立的未開挖段的模擬勘查隧道場景； 所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬未開挖段預報場景之間為模擬掌子面;所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬掌子面為默認不顯示，所述模擬未開挖段預報場景為默認顯不; 所述模擬掌子面上設有觸發所述模擬掌子面消失并且顯示所述模擬未開挖段預報場景的預報開關。2.根據權利要求1所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，所述模擬未開挖段預報場景包括模擬的如下隱患地質構造: a.斷層，通過隧道邊墻、拱頂、仰拱的一個條帶，所述條帶是根據所述斷層的包括里程位置、走向、傾角在內的數據計算出的、所述斷層與整個隧道壁的交線;所述隧道的大小用所述條帶的寬度來表示； 巖脈、裂隙或者溶縫類地質隱患，使用與所述斷層同樣的表現形式，但選用不同的貼圖來區別； b.溶洞、土洞、孤石在隧道內表示成球形或橢球形實體，貼圖選擇不同的樣式以示區另IJ;所述球形或橢球形實體根據預報中成果的的空間位置出現在隧道中；所述球形或橢球形實體的中心能夠出現在隧道邊緣以外，需要模擬所述溶洞的所在里程和直徑大小，還須有隧道橫截面的水平和垂直方向數據;溶洞、土洞、孤石允許有一部分在隧道外。 c.溶管和暗河均用圓柱的實體來表示，貼圖選擇不同的樣式以示區別；所述溶管和所述暗河的實體是在隧道中揭露的形態，由于所述溶管和所述暗河能夠以各種角度通過隧道，因此需要模擬所述溶管和所述暗河的起始里程和起始角度以及終止里程和終止角度； d.富水段落和破碎帶，模擬的都是整段的隧道的變化，其模擬展示方式與隧道本身相同，但是用不同的貼圖來展示； e.巖爆源，用能夠相區別的符號標示在隧道壁上面，表示為可能發生巖爆的位置。3.根據權利要求2所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，斷層的模擬中，所述隧道的大小用所述條帶的寬度來表示，并且按設計的大、中、小三個等級的寬度來表示。4.根據權利要求1所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，所述模擬未開挖段預報場景中每隔一段距離設置一個里程標識。5.根據權利要求4所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，所述里程標識的間隔為5米。6.根據權利要求1所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，所述模擬已開挖段隧道場景和所述模擬未開挖段預報場景的貼圖樣式不同。7.根據權利要求1所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，所述模擬未開挖段預報場景中模擬的所述隱患地質構造均設有提示窗口，當觀察者的視角來到某一所述隱患地質構造后，所述提示窗口顯示所述隱患地質構造的具體表述信息，并根據預報危險分級不同，提示不同的施工建議，并警示可能發生的危險。8.根據權利要求7所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，當觀察者的視角來到危險級別較高的所述隱患地質構造時，所述提示窗口提示危險和并給出建議，并伴有發生可能危險的模擬動畫。9.根據權利要求1所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，所述模擬未開挖段預報場景中包括單個斷層、交叉斷層、巖脈、溶洞、溶管、裂隙、暗河、富水段、富泥段、巖爆源或者土體中的孤石、土洞在內的特殊隧道場景的提示系統，當觀察者的視角來到所述特殊隧道場景時，所述提示系統顯示附近所述特殊隧道場景的具體信息。10.根據權利要求1所述的用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法，其特征在于，所述用虛擬現實技術展現隧道地質預報成果的方法建立的虛擬現實顯示模型，能夠根據隧道尺寸參數的變化和每次地質預報成果動態生成。
【文檔編號】G06F17/50GK105930626SQ201610437606
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】鐘世航, 孫宏志, 王澤峰, 王榮, 鐘百同
【申請人】鐘世航, 王榮