铁路隧道构件级数字孪生模型渐进式高效更新方法

黄贤喆,朱 庆,郭永欣,陈俊桦,丁雨淋

(西南交通大学地球科学与环境工程学院,611756,成都)

0 引言

铁路隧道构件级数字孪生模型是铁路工程全生命周期信息化应用的重要信息载体,蕴含着丰富的几何、语义及安全-质量-进度等业务信息,要借助数字孪生模型实时感知、分析决策及可视化分析应用,通常需要模型信息集成融合到全域统一三维立体时空框架中,并通过实时数据不断对模型迭代优化动态更新[1]。铁路工程信息化部门更新模型流程主要通过BIM引擎中更新、BIM模型转换为GIS模型、GIS引擎中新瓦片覆盖3个关键步骤,专业人员常采用全局替代式更新方法来保障三维瓦片完整正确。然而,该方式忽略了已有三维瓦片模型基础,对大量已有三维模型重复冗余处理,更新代价高且效率较低,难以保障几十公里长的铁路隧道数字孪生模型高效实时更新。

国内外学者针对三维瓦片模型更新方法研究主要分为替代式与渐进式两类[2-9]。替代式研究主要聚焦在三维瓦片模型转换[2,9],以重新处理生成等方式按周期做覆盖性整体更新[3],这类方法能保证模型更新准确性,但未充分利用已有三维瓦片基础,时间效率低,难以满足数字孪生实时更新需求。渐进式方法研究一般分为缩编更新、增量制图综合和级联更新[4]三类,该类方法充分利用现有模型数据基础进行逐层级过渡更新,仅需要处理更新局部瓦片,效率较高。但缩编更新和增量制图综合的方式需要额外处理相邻模型,级联更新虽能通过树形结构[5-6]建立不同细节层次间的关联[7],但主要针对非二进制瓦片,难以直接适用于数字孪生铁路三维瓦片快速更新。……