CN114692272B - 基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，包括输入二维隧道图像，获取不同类型的图元数据；根据隧道的围岩等级、衬砌结构和轨道类型设计隧道断面结构；基于隧道截面结构几何关系，采用图元特征点，将图元信息和隧道结构设计参数匹配；获取匹配的参数，完成三维参数化隧道模型。本发明利用基于二维图纸相对应的图元解析和几何约束规则，能实现从二维图纸中自动获取对应结构的图元参数，并直接生成三维参数化模型，且对于同一类型的结构具有较好的适用性，同时依据结构的几何特点设计对应规则来匹配图元信息，匹配成功率和准确率较高。同一图元匹配规则可以用于相似结构，具有较高的实用性和适用性。

Description

基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法

技术领域

本发明属于模型构建领域，具体涉及一种基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法。

背景技术

仅仅依靠二维设计图纸，往往难以精准、高效地指导工程施工建设。传统的二维转三维方法包括手动建模方法、手动+半自动建模方法，数字孪生+半自动建模方法。手动建模方法由设计人员利用Revit、3Ds Max、Bentley等三维软件根据图纸进行全手工建模，缺点是效率太低，需要耗费大量的时间和人力成本；手动+半自动建模方法如使用AutodeskInvertor等软件，可以通过人机交互+计算机半自动辅助生成的方式，完成二维图纸到三维模型的转换，并且可以将三维模型与二维图纸关联起来，实现修改二维图纸自动更新三维模型，但缺点是适用性和可拓展性弱，对二维图纸的类型和格式要求高；数字孪生+半自动建模方法是部分学者提出了一种半自动几何数字孪生方法的方法框架，可以基于图纸读取线条信息进行三维建模，有效提高建模速度，但是精度有所欠缺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，该方法能够从二维图纸中获取数据，快速进行三维参数化隧道模型的建立。

本发明提供的这种基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，包括如下步骤：

S1.输入二维隧道图像，获取不同类型的图元数据；

S2.根据隧道的围岩等级、衬砌结构和轨道类型设计隧道断面结构；

S3.基于隧道截面结构几何关系，采用图元特征点，将图元信息和隧道结构设计参数匹配；

S4.获取匹配的参数，完成三维参数化隧道模型。

所述的步骤S1包括，获取隧道断面图像，以断面内过隧道中线的圆心为原点，在水平方向上建立x轴，在垂直方向上建立y轴；设置向右为x轴正方向，向上为y轴正方向；对输入的二维隧道图像进行解析，获取不同类型的图元数据集合，图元数据集合包括圆弧图元数据集合和直线图元数据集合；圆弧图元数据包括圆弧种类、圆心、半径、起始角和终止角属性；直线图元数据包括直线种类和直线两端点坐标属性。

所述的步骤S2，包括当围岩等级为Ⅱ级，隧道衬砌结构为曲墙带底板式加宽型衬砌，轨道类型为双块式无砟轨道，隧道断面结构的设计参数包括：

设计整体轮廓相关参数，设初期支护厚度为t₁；二次衬砌厚度为t₂；初期支护外侧圆弧高度为h₁；第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径为

内侧圆弧半径为

二次衬砌内侧圆弧半径为

第二圆心O₂对应的初期支护外侧圆弧半径为

内侧圆弧半径为

二次衬砌内侧圆弧半径为

设计沟槽盖板相关参数，设沟槽宽度为w₁；盖板间隙为w₇；盖板厚度为h₉；沟槽线路侧顶部宽度为I₅；通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离为I₆；通信电缆槽宽度为w₅；通信电缆槽高度为h₆；水沟和电力电缆槽宽度相等，均为w₆；水沟高度为h₇；电力电缆槽高度为h₈；沟槽顶部到内轨顶面的高度为h₂；内轨顶面到轨道底面高度为h₃；底板的高度为h₄；找平层高度为h₅；

设计中心水沟及轨道板相关参数，设侧边引水槽半径为r₁；底板在沟槽一侧的横向排水坡宽度为w₂；底板在沟槽一侧的横向排水坡坡度为a₁；轨道底面宽度为w₃；底板在隧道中线一侧的横向排水坡宽度为w₄；底板在隧道中线一侧的横向排水坡坡度为a₃；中心水沟盖板到侧壁的距离为w₃₁；中心水沟底部内侧宽度为w₃₂；中心水沟底部外侧宽度为w₃₃；中心水沟盖板厚度为h₃₁；中心水沟内侧底部距离盖板顶部距离为h₃₂；中心水沟外侧底部距离盖板顶部距离为h₃₃。

所述的步骤S3，包括基于几何特征限制，通过遍历不同类型的图元数据，获取整体轮廓相关参数、获取沟槽盖板相关参数和获取中心水沟及轨道板部分相关参数。

所述的获取整体轮廓相关参数包括如下步骤：

A1.通过搜索圆弧图元数据集合中半径属性最大的圆弧，获得对应的圆心位置属性，即为第一圆心O₁位置；包括遍历所有图元数据，获取半径最大的圆弧，半径最大的圆弧对应的圆心为第一圆心O₁，设置第一圆心O₁的横坐标为

第一圆心O₁的纵坐标为

A2.获取第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径

初期支护内侧圆弧半径

和二次衬砌内侧圆弧半径

根据第一圆心O₁的坐标

计算圆心为O₁时的半径；遍历所有图元数据，采用字典结构{key:value}存储满足限制条件的图元索引和圆弧半径，key表示键，value表示值；限制条件包括，图元类型为圆弧数据属性图元，第一圆心O₁的横坐标为

第一圆心O₁的纵坐标为

将key定义为索引，value定义为半径，将所有字典结构按半径从大到小进行排序，获得的半径依次为初期支护外侧圆弧半径

初期支护内侧圆弧半径

和二次衬砌内侧圆弧半径

A3.基于第二圆心O₂和第一圆心O₁的几何相对关系计算第二圆心O₂及其相关半径；遍历图元数据，在图元类型为圆弧数据属性中选择圆心，选择纵坐标大于第一圆心O₁的纵坐标

横坐标小于第二圆心O₁的横坐标

的圆心；得到第二圆心O₂的横坐标

和第二圆心的纵坐标

通过步骤A2相同的方法，得到与第二圆心O₂相关半径，从大到小依次记为

和

表示第二圆心O₂对应的初期支护外侧圆弧半径；

表示第二圆心O₂对应的初期支护内侧圆弧半径；

表示第二圆心O₂对应的二次衬砌内侧圆弧半径。

A4.根据已知参数计算初期支护厚度t₁，二次衬砌厚度t₂，初期支护外侧圆弧高度h₁；初期支护厚度

二次衬砌厚度

初期支护外侧圆弧高度

其中

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

表示第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径；

表示第一圆心O₁对应的初期支护内侧圆弧半径；

表示第一圆心O₁对应的二次衬砌内侧圆弧半径。

所述的获取沟槽盖板相关参数包括如下步骤：

B1.基于沟槽结构，确定坐标范围；

B2.基于几何特征约束，确定沟槽的宽度w₁、盖板间隙w₇以及沟槽线路侧顶部宽度I₅；

B3.基于几何特征约束，确定沟槽盖板厚度h₉、通信电缆槽宽度w₅，水沟、电力电缆槽宽度w₆，通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离I₆；

B4.基于几何特征约束，确定通信电缆槽高度h₆，水沟高度h₇，电力电缆槽高度h₈；

B5.基于几何特征约束，确定沟槽顶部到内轨顶面的高度h₂，内轨顶面到轨道底面高度h₃，底板的高度h₄，找平层高度h₅。

所述的步骤B1包括：点1、点2、点3和点4包围的图形为沟槽，其中点1是二次衬砌内侧圆弧底部与沟槽顶部水平线的交点；点2是外侧边墙与找平层底部水平线的交点；点3是沟槽线路侧顶部顶点；点4是沟槽线路侧底部顶点；沟槽的左上角横坐标为x_gc1，沟槽的左上角纵坐标为y_gc1，沟槽的左下角横坐标为x_gc2，沟槽的左下角纵坐标为y_gc2，沟槽的右上角横坐标为x_gc3；沟槽的右上角纵坐标为y_gc3；沟槽的右下角横坐标为x_gc4；沟槽的右下角纵坐标为y_gc4；

遍历图元数据，限制图元类型为直线数据属性，设第一直线的一端坐标为(x_l1,y_l1)，另一端的坐标为(x_r1,y_r1)，若y_l1＝y_r1，min{x_l1,x_r1}＝x_gc1，其中

得到单个符合条件的图元，取y_gc1＝y_l1；

为第二圆心O₂的横坐标，

表示第二圆心O₂对应的二次衬砌内侧圆弧半径；

表示圆心为第二圆心O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为第二圆心O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第二直线的一端坐标为(x_l2,y_l2)，另一端坐标为(x_r2,y_r2)，同时：若x_l2≠x_r2，y_l2≠y_r2，max{y_l2,y_r2}＝y_h1，其中y_h1表示初期支护外侧圆弧最低处纵坐标，

以此得到单个符合条件的图元，取x_gc2＝max{x_l2,x_r2}，y_gc2＝min{y_l2,y_r2}；

为第二圆心的纵坐标；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第三直线的一端坐标为(x_l3,y_l3)，另一端坐标为(x_r3,y_r3)，同时：x_l3＝x_r3＜x_o1，max{y_l3,y_r3}＝y_gc1，min{y_l3,y_r3}＝y_gc2，得到单个符合条件的图元，取x_gc3＝x_l3，y_gc3＝max{y_l3,y_r3}，x_gc4＝x_r3，y_gc4＝min{y_l3,y_r3}。

所述的步骤B2，基于几何特征约束，确定沟槽的宽度w₁、盖板间隙w₇以及沟槽线路侧顶部宽度I₅，包括：I₁表示沟槽边墙侧顶部宽度；I₂和I₃表示1号盖板宽度；I₄表示2号盖板宽度；I₅表示沟槽线路侧顶部宽度；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第四直线的一端坐标为(x_l4,y_l4)，另一端坐标为(x_r4,y_r4)，同时：y_l4＝y_r4＝y_gc3，x_gc1＜{x_l4,x_r4}＜x_gc3，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个横坐标；数组长度为5，记第一临时数组为arr₁，对第一临时数组arr₁以x坐标从大到小排序，则：

I₅＝arr₁[0].x_max-arr₁[0].x_min

I₄＝arr₁[1].x_max-arr₁[1].x_min

I₃＝arr₁[2].x_max-arr₁[2].x_min

I₂＝arr₁[3].x_max-arr₁[3].x_min

I₁＝arr₁[4].x_max-arr₁[4].x_min

w₁＝x_gc3-x_gc1

w₇＝(w₁-I₁-I₂-I₃-I₄-I₅)/4

其中，arr₁[i].x_max表示数组第i个索引图元的最大横坐标，arr₁[i].x_min表示数组第i个索引图元的最小横坐标；

所述的步骤B3，基于几何特征约束，确定沟槽盖板厚度h₉，通信电缆槽宽度w₅，水沟、电力电缆槽宽度w₆，通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离I₆，包括遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第五直线的一端坐标为(x_l5,y_l5)，另一端坐标为(x_r5,y_r5)，同时：x_l5＝x_r5＝arr₁[0].x_min，max{y_l5,y_r5}＝arr₁[0].y，得到单个符合条件的图元，则h₉＝|y_l5-y_r5|，h₉表示沟槽盖板厚度，同时记y_h9＝min{y_l5,y_r5}，y_h9表示沟槽盖板底部纵坐标；遍历图元数据数组，设第六直线的一端坐标为(x_l6,y_l6)，另一端坐标为(x_r6,y_r6)，同时：y_gc4＜y_l6＝y_r6＜y_h9，x_gc1＜{x_l6,x_r6}＜x_gc3，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；x_gc1为沟槽的左上角横坐标；x_gc3为沟槽的右上角横坐标；用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个x坐标；数组长度为3，记第二临时数组为arr₂，对第二临时数组arr₂以x坐标从大到小排序，则：

w₅＝arr₂[0].x_max-arr₂[0].x_min

w₆＝arr₂[1].x_max-arr₂[1].x_min

I₆＝(I₄-w₅)/2+w₇+I₅

其中，arr₂[i].x_max表示数组第i个索引图元的最大横坐标，arr₂[i].x_min表示数组第i个索引图元的最小横坐标；I₄表示2号盖板宽度；I₅为沟槽线路侧顶部宽度；I₆为通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离；w₅为通信电缆槽宽度；w₇为盖板间隙；

所述的步骤B4，基于几何特征约束，确定通信电缆槽高度h₆，水沟高度h₇，电力电缆槽高度h₈，包括遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第七直线的一端坐标为(x_l7,y_l7)，另一端坐标为(x_r7,y_r7)，同时：x_gc1＜x_l7＝x_r7＜x_gc3，y_gc4＜{y_l7,y_r7}＜＝y_h9，x_gc1为沟槽的左上角横坐标；x_gc3为沟槽的右上角横坐标；y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；y_h9表示沟槽盖板底部纵坐标；x∈{arr₂[0].x_max,arr₂[1].x_max,arr₂[2].x_max}，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个x坐标；数组长度为3，记第三临时数组为arr₃，对第三临时数组arr₃以x坐标从大到小排序。则：

h₆＝arr₃[0].y_max-arr₃[0].y_min

h₇＝arr₃[1].y_max-arr₃[1].y_min

h₈＝arr₃[2].y_max-arr₃[2].y_min。

所述的步骤B5，基于几何特征约束，确定沟槽顶部到内轨顶面的高度h₂，内轨顶面到轨道底面高度h₃，底板的高度h₄，找平层高度h₅，包括遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第八直线的一端坐标为(x_l8,y_l8)，另一端坐标为(x_r8,y_r8)满足：y_gc4＜y_l8＝y_r8＜y_gc3，x_l8＝-x_r8，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；y_gc3为沟槽的右上角纵坐标；用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个横坐标；数组长度不定，记第四临时数组为arr₄，对第四临时数组arr₄以y坐标从大到小排序，记y_c＝arr₄[0].y₁，y_c表示内轨顶面纵坐标；则h₂＝y_gc3-y_c；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第九直线的一端坐标为(x_l9,y_l9)，另一端坐标为(x_r9,y_r9)，同时：y_l9＝y_r9＜y_c，

为圆心O₁的横坐标，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个y坐标；数组长度不定，记第五临时数组为arr₅，对第五临时数组arr₅以y坐标从大到小排序，记x_w3l＝arr₅[0].x_min，x_w3r＝arr₅[0].x_max，y_w3＝arr₅[0].y₁，x_w3l为轨道底面左侧横坐标；x_w3r为轨道底面右侧横坐标；y_w3为轨道底面纵坐标；则h₃＝y_c-y_w3；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十直线的一端坐标为(x_l10,y_l10)，另一端坐标为(x_r10,y_r10)，同时：y_gc4＜y_l10＝y_r10＜y_gc3，min{x_l10,x_r10}＝x_gc3，x_gc3为沟槽的右上角横坐标；得到单个符合条件的图元，取h₄＝y_w3-y_l10，h₅＝y_l10-y_gc4。

所述的获取中心水沟及轨道板部分相关参数，包括如下步骤：

C1.基于轨道底板空间几何特征约束，确定底板在沟槽一侧的横向排水坡宽度w₂，底板在沟槽一侧的横向排水坡坡度a₁，轨道底面宽度w₃，底板在隧道中线一侧的横向排水坡宽度w₄，底板在隧道中线一侧的横向排水坡坡度a₃；轨道底面宽度w₃＝x_w3r-x_w3l，x_w3l为轨道底面左侧横坐标；x_w3r为轨道底面右侧横坐标；遍历图元数据数组，限制图元类型为图元类型为直线数据属性，设第十一直线的一端坐标为(x_l11,y_l11)，另一端坐标为(x_r11,y_r11)，同时：y_l11≠y_r11，max{y_l11,y_r11}＝y_w3，max{x_l11,x_r11}＝x_w3l，y_w3为轨道底面纵坐标；得到单个符合条件的图元，取w₂＝|x_l11-x_r11|，a₁＝|y_l11-y_r11|/w₂；遍历图元数据数组，限制图元类型为图元类型为直线数据属性，设第十二直线的一端坐标为(x_l12,y_l12)，另一端坐标为(x_r12,y_r12)，同时：y_l12≠y_r12，max{y_l12,y_r12}＝y_w3，min{x_l12,x_r12}＝x_w3r，得到单个符合条件的图元，记x_w4＝max{x_l12,x_r12}，y_w4＝min{y_l12,y_r12}，x_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处横坐标；y_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处纵坐标；取w₄＝|x_l12-x_r12|，a₃＝|y_l12-y_r12|/w₄；

C2.基于中心水沟几何特征约束，确定中心水沟盖板厚度h₃₁，中心水沟底部内侧宽度w₃₂和外侧宽度w₃₃，中心水沟内侧和外侧底部距离盖板顶部距离h₃₂和h₃₃，中心水沟盖板宽度w₃₄；取h₃₁＝h₉，h₉为盖板厚度；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十三直线的一端坐标为(x_l13,y_l13)，另一端坐标为(x_r13,y_r13)，同时：y_l13＝y_r13＜y_gc4，min{x_l13,x_r13}＝x_w4，max{x_l13,x_r13}＝-x_w4，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；x_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处横坐标；得到单个符合条件的图元，取w₃₃＝|x_l13-x_r13|，h₃₃＝|y_l13-y_w4|；y_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处纵坐标；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十四直线的一端坐标为(x_l14,y_l14)，另一端坐标为(x_r14,y_r14)，同时：y_l14＝y_r14＜y_gc4，x_w4＜{x_l14,y_l14}＜-x_w4，得到单个符合条件的图元，取w₃₂＝|x_l14-x_r14|，h₃₃＝|y_l14-y_w4|；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十五直线两端坐标为(x_l15,y_l15)，另一端坐标为(x_r15,y_r15)，同时：y_l15＝y_r15＝y_w4，x_w4＜{x_l15,x_r15}＜-x_w4，得到单个符合条件的图元，取w₃₄＝|x_l15-x_r15|；

C3.由已知几何参数容易求得w₃₁＝(w₃₃-w₃₄)/2，r₁＝(x_w3l-x_gc3-w₂)/2。

本发明提供的这种基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，利用基于二维图纸相对应的图元解析和几何约束规则，能实现从二维图纸中自动获取对应结构的图元参数，并直接生成三维参数化模型，且对于同一类型的结构具有较好的适用性，提出了一种端对端的二维到三维的参数化建模思路和方法。同时依据结构的几何特点设计对应规则来匹配图元信息，匹配成功率和准确率较高。同一图元匹配规则可以用于相似结构，具有较高的实用性和适用性。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

图2为本发明方法的隧道断面示意图。

图3为本发明实施例的整体轮廓相关参数示意图。

图4为本发明实施例的沟槽盖板相关参数示意图。

图5为本发明实施例的中心水沟及轨道板相关参数示意图。

图6为本发明实施例的隧道三维参数化建模结果。

具体实施方式

如图1为本发明方法的流程示意图：本发明提供的这种基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，包括如下步骤：

S1.输入二维隧道图像，获取不同类型的图元数据；

S2.根据隧道的围岩等级、衬砌结构和轨道类型设计隧道断面结构；

S3.基于隧道截面结构几何关系，采用图元特征点，将图元信息和隧道结构设计参数匹配；

S4.获取匹配的参数，完成三维参数化隧道模型。

如图2为本发明方法的隧道断面示意图。所述的步骤S1包括，获取隧道断面图像，如图2所示，以断面内过隧道中线的圆心为原点，在水平方向上建立x轴，在垂直方向上建立y轴；设置向右为x轴正方向，向上为y轴正方向；隧道断面轮廓左右两侧完全对称，因此以下对于隧道截面参数的获取只描述其左半部分。

对输入的二维隧道图像进行解析，获取不同类型的图元数据集合，图元数据集合包括圆弧图元数据集合和直线图元数据集合；圆弧图元数据包括圆弧种类、圆心、半径、起始角和终止角等属性；直线图元数据包括直线种类和直线两端点坐标等属性。

所述的步骤S2，包括当围岩等级为Ⅱ级，隧道衬砌结构为曲墙带底板加宽型衬砌，轨道类型为双块式无砟轨道，隧道断面结构的设计参数如下：

如图3为本发明实施例的整体轮廓相关参数示意图。本发明实施例的隧道左侧断面包括第一圆心和第二圆心，分别对应两段相交的圆弧，而且隧道衬砌结构为曲墙带底板型隧道，则外侧边墙为斜线段。因此隧道初期支护的内侧轮廓由第一圆心O₁对应的弧段

第二圆心O₂对应的弧段

斜线段EG组成，初期支护外侧轮廓类似。二次衬砌内侧轮廓则由第一圆心O₁对应的弧段

第二圆心O₂对应的弧段

其中弧段

与沟槽顶面相交于F点。设初期支护厚度为t₁；二次衬砌厚度为t₂；初期支护外侧圆弧高度为h₁；第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径为

内侧圆弧半径为

二次衬砌内侧圆弧半径为

第二圆心O₂对应的初期支护外侧圆弧半径为

内侧圆弧半径为

二次衬砌内侧圆弧半径为

如图4为本发明实施例的沟槽盖板相关参数示意图。设沟槽宽度为w₁；盖板间隙为w₇；盖板厚度为h₉；沟槽线路侧顶部宽度为I₅；通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离为I₆；通信电缆槽宽度为w₅；通信电缆槽高度为h₆；水沟和电力电缆槽宽度相等，均为w₆；水沟高度为h₇；电力电缆槽高度为h₈；沟槽顶部到内轨顶面的高度为h₂；内轨顶面到轨道底面高度为h₃；底板的高度为h₄；找平层高度为h₅。

如图5为本发明实施例的中心水沟及轨道板相关参数示意图。设侧边引水槽半径为r₁；底板在沟槽一侧的横向排水坡宽度为w₂；底板在沟槽一侧的横向排水坡坡度为a₁；轨道底面宽度为w₃；底板在隧道中线一侧的横向排水坡宽度为w₄；底板在隧道中线一侧的横向排水坡坡度为a₃；中心水沟盖板到侧壁的距离为w₃₁；中心水沟底部内侧宽度为w₃₂；中心水沟底部外侧宽度为w₃₃；中心水沟盖板厚度为h₃₁；中心水沟内侧底部距离盖板顶部距离为h₃₂；中心水沟外侧底部距离盖板顶部距离为h₃₃。

所述的步骤S3，包括获取整体轮廓相关参数、获取沟槽盖板相关参数和获取中心水沟及轨道板部分相关参数。

获取整体轮廓相关参数包括如下步骤：

A1.通过搜索圆弧图元数据集合中半径属性最大的圆弧，获得对应的圆心位置属性，即为第一圆心O₁位置；包括在本实施例中，遍历所有图元数据，获取半径最大的圆弧，半径最大的圆弧对应的圆心为第一圆心O₁，设置第一圆心O₁的横坐标为

第一圆心O₁的纵坐标为

A2.获取第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径

初期支护内侧圆弧半径

和二次衬砌内侧圆弧半径

根据第一圆心O₁的坐标

计算圆心为O₁时的半径。本实施例中，遍历所有图元数据，采用字典结构{key:value}存储满足限制条件的图元索引和圆弧半径，key表示键，value表示值；限制条件包括，图元类型为圆弧数据属性图元，第一圆心O₁的横坐标为

第一圆心O₁的纵坐标为

将key定义为索引，value定义为半径，将所有字典结构按value，即半径从大到小进行排序，获得的半径依次为初期支护外侧圆弧半径

初期支护内侧圆弧半径

和二次衬砌内侧圆弧半径

A3.基于第二圆心O₂和第一圆心O₁的几何相对关系计算第二圆心O₂及其相关半径；在本实施例中，遍历图元数据，在图元类型为圆弧数据属性中选择圆心，选择纵坐标大于第一圆心O₁的纵坐标

横坐标小于第二圆心O₁的横坐标

的圆心；得到第二圆心O₂的横坐标

和第二圆心的纵坐标

通过步骤A2相同的方法，得到与第二圆心O₂相关半径，从大到小依次记为

和

表示第二圆心O₂对应的初期支护外侧圆弧半径；

表示第二圆心O₂对应的初期支护内侧圆弧半径；

表示第二圆心O₂对应的二次衬砌内侧圆弧半径。

A4.根据已知参数计算初期支护厚度t₁，二次衬砌厚度t₂，初期支护外侧圆弧高度h₁；初期支护厚度

二次衬砌厚度

初期支护外侧圆弧高度

其中

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

表示第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径；

表示第一圆心O₁对应的初期支护内侧圆弧半径；

表示第一圆心O₁对应的二次衬砌内侧圆弧半径；

获取沟槽盖板相关参数包括如下步骤：

B1.基于沟槽结构，确定坐标范围：如图4所示，点1、点2、点3和点4包围的图形为沟槽，其中点1是二次衬砌内侧圆弧底部与沟槽顶部水平线的交点；点2是外侧边墙与找平层底部水平线的交点；点3是沟槽线路侧顶部顶点；点4是沟槽线路侧底部顶点；沟槽的左上角横坐标为x_gc1，沟槽的左上角纵坐标为y_gc1，沟槽的左下角横坐标为x_gc2，沟槽的左下角纵坐标为y_gc2，沟槽的右上角横坐标为x_gc3；沟槽的右上角纵坐标为y_gc3；沟槽的右下角横坐标为x_gc4；沟槽的右下角纵坐标为y_gc4；

遍历图元数据，限制图元类型为直线数据属性，设第一直线的一端坐标为(x_l1,y_l1)，另一端的坐标为(x_r1,y_r1)，若y_l1＝y_r1，min{x_l1,x_r1}＝x_gc1，其中

得到单个符合条件的图元，取y_gc1＝y_l1；

为第二圆心O₂的横坐标，

表示第二圆心O₂对应的二次衬砌内侧圆弧半径；

表示圆心为第二圆心O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为第二圆心O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第二直线的一端坐标为(x_l2,y_l2)，另一端坐标为(x_r2,y_r2)，满足：若x_l2≠x_r2，y_l2≠y_r2，max{y_l2,y_r2}＝y_h1，其中y_h1表示初期支护外侧圆弧最低处纵坐标，

以此得到单个符合条件的图元，取x_gc2＝max{x_l2,x_r2}，y_gc2＝min{y_l2,y_r2}；

为第二圆心的纵坐标；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第三直线的一端坐标为(x_l3,y_l3)，另一端坐标为(x_r3,y_r3)，满足：x_l3＝x_r3＜x_o1，max{y_l3,y_r3}＝y_gc1，min{y_l3,y_r3}＝y_gc2，以此得到单个符合条件的图元，取x_gc3＝x_l3，y_gc3＝max{y_l3,y_r3}，x_gc4＝x_r3，y_gc4＝min{y_l3,y_r3}。

B2.基于几何特征约束，确定沟槽的宽度w₁、盖板间隙w₇以及沟槽线路侧顶部宽度I₅；确定沟槽上沿的一系列宽度(I₁,...,I₅)，包括沟槽线路侧顶部宽度(左I₁右I₅)、盖板宽度(I₂,...,I₄)，这些宽度都是在同一水平线上，I₁表示沟槽边墙侧顶部宽度；I₂和I₃表示1号盖板宽度；I₄表示2号盖板宽度；I₅表示沟槽线路侧顶部宽度；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第四直线的一端坐标为(x_l4,y_l4)，另一端坐标为(x_r4,y_r4)，满足：y_l4＝y_r4＝y_gc3，x_gc1＜{x_l4,x_r4}＜x_gc3，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个x坐标；数组长度为5，记第一临时数组为arr₁，对第一临时数组arr₁以value值(即x坐标)从大到小排序。则：

I₅＝arr₁[0].x_max-arr₁[0].x_min

I₄＝arr₁[1].x_max-arr₁[1].x_min

I₃＝arr₁[2].x_max-arr₁[2].x_min

I₂＝arr₁[3].x_max-arr₁[3].x_min

I₁＝arr₁[4].x_max-arr₁[4].x_min

w₁＝x_gc3-x_gc1

w₇＝(w₁-I₁-I₂-I₃-I₄-I₅)/4

其中，arr₁[i].x_max表示数组第i个索引图元的最大横坐标，arr₁[i].x_min表示数组第i个索引图元的最小横坐标。

B3.基于几何特征约束，确定沟槽盖板厚度h₉，通信电缆槽宽度w₅，水沟、电力电缆槽宽度w₆，通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离I₆；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第五直线的一端坐标为(x_l5,y_l5)，另一端坐标为(x_r5,y_r5)，满足：x_l5＝x_r5＝arr₁[0].x_min，max{y_l5,y_r5}＝arr₁[0].y，得到单个符合条件的图元，则h₉＝|y_l5-y_r5|，h₉表示沟槽盖板厚度，同时记y_h9＝min{y_l5,y_r5}，y_h9表示沟槽盖板底部纵坐标；遍历图元数据数组，设第六直线的一端坐标为(x_l6,y_l6)，另一端坐标为(x_r6,y_r6)，满足：y_gc4＜y_l6＝y_r6＜y_h9，x_gc1＜{x_l6,x_r6}＜x_gc3，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；x_gc1为沟槽的左上角横坐标；x_gc3为沟槽的右上角横坐标；用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个x坐标；数组长度为3，记第二临时数组为arr₂，对第二临时数组arr₂以value值(即x坐标)从大到小排序，则：

w₅＝arr₂[0].x_max-arr₂[0].x_min

w₆＝arr₂[1].x_max-arr₂[1].x_min

I₆＝(I₄-w₅)/2+w₇+I₅

其中，arr₂[i].x_max表示数组第i个索引图元的最大横坐标，arr₂[i].x_min表示数组第i个索引图元的最小横坐标；I₄表示2号盖板宽度；I₅为沟槽线路侧顶部宽度；I₆为通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离；w₅为通信电缆槽宽度；w₇为盖板间隙。

B4.基于几何特征约束，确定通信电缆槽高度h₆，水沟高度h₇，电力电缆槽高度h₈；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第七直线的一端坐标为(x_l7,y_l7)，另一端坐标为(x_r7,y_r7)，满足：x_gc1＜x_l7＝x_r7＜x_gc3，y_gc4＜{y_l7,y_r7}＜＝y_h9，x_gc1为沟槽的左上角横坐标；x_gc3为沟槽的右上角横坐标；y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；y_h9表示沟槽盖板底部纵坐标；x∈{arr₂[0].x_max,arr₂[1].x_max,arr₂[2].x_max}，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个x坐标；数组长度为3，记第三临时数组为arr₃，对第三临时数组arr₃以value值(即x坐标)从大到小排序。则：

h₆＝arr₃[0].y_max-arr₃[0].y_min

h₇＝arr₃[1].y_max-arr₃[1].y_min

h₈＝arr₃[2].y_max-arr₃[2].y_min

B5.基于几何特征约束，确定沟槽顶部到内轨顶面的高度h₂，内轨顶面到轨道底面高度h₃，底板的高度h₄，找平层高度h₅；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第八直线的一端坐标为(x_l8,y_l8)，另一端坐标为(x_r8,y_r8)满足：y_gc4＜y_l8＝y_r8＜y_gc3，x_l8＝-x_r8，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；y_gc3为沟槽的右上角纵坐标；用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个横坐标；数组长度不定，记第四临时数组为arr₄，对第四临时数组arr₄以value值(即y坐标)从大到小排序，记y_c＝arr₄[0].y₁，y_c表示内轨顶面纵坐标；则h₂＝y_gc3-y_c；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第九直线的一端坐标为(x_l9,y_l9)，另一端坐标为(x_r9,y_r9)，满足：y_l9＝y_r9＜y_c，

为圆心O₁的横坐标，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个y坐标；数组长度不定，记第五临时数组为arr₅，对第五临时数组arr₅以value值(即y坐标)从大到小排序，记x_w3l＝arr₅[0].x_min，x_w3r＝arr₅[0].x_max，y_w3＝arr₅[0].y₁，x_w3l为轨道底面左侧横坐标；x_w3r为轨道底面右侧横坐标；y_w3为轨道底面纵坐标；则h₃＝y_c-y_w3；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十直线的一端坐标为(x_l10,y_l10)，另一端坐标为(x_r10,y_r10)，满足：y_gc4＜y_l10＝y_r10＜y_gc3，min{x_l10,x_r10}＝x_gc3，x_gc3为沟槽的右上角横坐标；以此得到单个符合条件的图元，取h₄＝y_w3-y_l10，h₅＝y_l10-y_gc4。

获取中心水沟及轨道板部分相关参数：

C1.基于轨道底板空间几何特征约束，确定底板在沟槽一侧的横向排水坡宽度w₂，底板在沟槽一侧的横向排水坡坡度a₁，轨道底面宽度w₃，底板在隧道中线一侧的横向排水坡宽度w₄，底板在隧道中线一侧的横向排水坡坡度a₃；轨道底面宽度w₃＝x_w3r-x_w3l，x_w3l为轨道底面左侧横坐标；x_w3r为轨道底面右侧横坐标；遍历图元数据数组，限制图元类型为图元类型为直线数据属性，设第十一直线的一端坐标为(x_l11,y_l11)，另一端坐标为(x_r11,y_r11)，满足：y_l11≠y_r11，max{y_l11,y_r11}＝y_w3，max{x_l11,x_r11}＝x_w3l，y_w3为轨道底面纵坐标；以此得到单个符合条件的图元，取w₂＝|x_l11-x_r11|，a₁＝|y_l11-y_r11|/w₂；遍历图元数据数组，限制图元类型为图元类型为直线数据属性，设第十二直线的一端坐标为(x_l12,y_l12)，另一端坐标为(x_r12,y_r12)，满足：y_l12≠y_r12，max{y_l12,y_r12}＝y_w3，min{x_l12,x_r12}＝x_w3r，以此得到单个符合条件的图元，记x_w4＝max{x_l12,x_r12}，y_w4＝min{y_l12,y_r12}，x_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处横坐标；y_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处纵坐标；取w₄＝|x_l12-x_r12|，a₃＝|y_l12-y_r12|/w₄。

C2.基于中心水沟几何特征约束，确定中心水沟盖板厚度h₃₁，中心水沟底部内侧宽度w₃₂和外侧宽度w₃₃，中心水沟内侧和外侧底部距离盖板顶部距离h₃₂和h₃₃，中心水沟盖板宽度w₃₄；取h₃₁＝h₉，h₉为盖板厚度；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十三直线的一端坐标为(x_l13,y_l13)，另一端坐标为(x_r13,y_r13)，满足：y_l13＝y_r13＜y_gc4，min{x_l13,x_r13}＝x_w4，max{x_l13,x_r13}＝-x_w4，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；x_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处横坐标；得到单个符合条件的图元，取w₃₃＝|x_l13-x_r13|，h₃₃＝|y_l13-y_w4|；y_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处纵坐标；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十四直线的一端坐标为(x_l14,y_l14)，另一端坐标为(x_r14,y_r14)，满足：y_l14＝y_r14＜y_gc4，x_w4＜{x_l14,y_l14}＜-x_w4，以此得到单个符合条件的图元，取w₃₂＝|x_l14-x_r14|，h₃₃＝|y_l14-y_w4|；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十五直线两端坐标为(x_l15,y_l15)，另一端坐标为(x_r15,y_r15)，满足：y_l15＝y_r15＝y_w4，x_w4＜{x_l15,x_r15}＜-x_w4，得到单个符合条件的图元，取w₃₄＝|x_l15-x_r15|。

C3.由已知几何参数容易求得w₃₁＝(w₃₃-w₃₄)/2，r₁＝(x_w3l-x_gc3-w₂)/2。

所述的步骤S5，在本实施例中，采用专利CN202110894051.3所述的方法进行建模，如图6为本发明实施例的隧道三维参数化建模结果。

Claims (8)

1.一种基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.输入二维隧道图像，获取不同类型的图元数据；

S2.根据隧道的围岩等级、衬砌结构和轨道类型设计隧道断面结构；

S3.基于隧道截面结构几何关系，采用图元特征点，将图元信息和隧道结构设计参数匹配；具体实施时，包括基于几何特征限制，通过遍历不同类型的图元数据，获取整体轮廓相关参数、获取沟槽盖板相关参数和获取中心水沟及轨道板部分相关参数；

所述的获取整体轮廓相关参数包括如下步骤：

A1.通过搜索圆弧图元数据集合中半径属性最大的圆弧，获得对应的圆心位置属性，即为第一圆心O₁位置；包括遍历所有图元数据，获取半径最大的圆弧，半径最大的圆弧对应的圆心为第一圆心O₁，设置第一圆心O₁的横坐标为

第一圆心O₁的纵坐标为

A2.获取第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径

初期支护内侧圆弧半径

和二次衬砌内侧圆弧半径

根据第一圆心O₁的坐标

计算圆心为O₁时的半径；遍历所有图元数据，采用字典结构{key:value}存储满足限制条件的图元索引和圆弧半径，key表示键，value表示值；限制条件包括，图元类型为圆弧数据属性图元，第一圆心O₁的横坐标为

第一圆心O₁的纵坐标为

将key定义为索引，value定义为半径，将所有字典结构按半径从大到小进行排序，获得的半径依次为初期支护外侧圆弧半径

初期支护内侧圆弧半径

和二次衬砌内侧圆弧半径

A3.基于第二圆心O₂和第一圆心O₁的几何相对关系计算第二圆心O₂及其相关半径；遍历图元数据，在图元类型为圆弧数据属性中选择圆心，选择纵坐标大于第一圆心O₁的纵坐标

横坐标小于第二圆心O₁的横坐标

的圆心；得到第二圆心O₂的横坐标

和第二圆心的纵坐标

通过步骤A2相同的方法，得到与第二圆心O₂相关半径，从大到小依次记为

和

表示第二圆心O₂对应的初期支护外侧圆弧半径；

表示第二圆心O₂对应的初期支护内侧圆弧半径；

表示第二圆心O₂对应的二次衬砌内侧圆弧半径；

A4.根据已知参数计算初期支护厚度t₁，二次衬砌厚度t₂，初期支护外侧圆弧高度h₁；初期支护厚度

二次衬砌厚度

初期支护外侧圆弧高度

其中

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

表示第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径；

表示第一圆心O₁对应的初期支护内侧圆弧半径；

表示第一圆心O₁对应的二次衬砌内侧圆弧半径；

S4.获取匹配的参数，完成三维参数化隧道模型。

2.根据权利要求1所述的基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于所述的步骤S1包括，获取隧道断面图像，以断面内过隧道中线的圆心为原点，在水平方向上建立x轴，在垂直方向上建立y轴；设置向右为x轴正方向，向上为y轴正方向；对输入的二维隧道图像进行解析，获取不同类型的图元数据集合，图元数据集合包括圆弧图元数据集合和直线图元数据集合；圆弧图元数据包括圆弧种类、圆心、半径、起始角和终止角属性；直线图元数据包括直线种类和直线两端点坐标属性。

3.根据权利要求2所述的基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于所述的步骤S2，包括当围岩等级为Ⅱ级，隧道衬砌结构为曲墙带底板式加宽型衬砌，轨道类型为双块式无砟轨道，隧道断面结构的设计参数包括：

设计整体轮廓相关参数，设初期支护厚度为t₁；二次衬砌厚度为t₂；初期支护外侧圆弧高度为h₁；第一圆心O₁对应的初期支护外侧圆弧半径为

内侧圆弧半径为

二次衬砌内侧圆弧半径为

第二圆心O₂对应的初期支护外侧圆弧半径为

内侧圆弧半径为

二次衬砌内侧圆弧半径为

设计沟槽盖板相关参数，设沟槽宽度为w₁；盖板间隙为w₇；盖板厚度为h₉；沟槽线路侧顶部宽度为I₅；通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离为I₆；通信电缆槽宽度为w₅；通信电缆槽高度为h₆；水沟和电力电缆槽宽度相等，均为w₆；水沟高度为h₇；电力电缆槽高度为h₈；沟槽顶部到内轨顶面的高度为h₂；内轨顶面到轨道底面高度为h₃；底板的高度为h₄；找平层高度为h₅；

设计中心水沟及轨道板相关参数，设侧边引水槽半径为r₁；底板在沟槽一侧的横向排水坡宽度为w₂；底板在沟槽一侧的横向排水坡坡度为a₁；轨道底面宽度为w₃；底板在隧道中线一侧的横向排水坡宽度为w₄；底板在隧道中线一侧的横向排水坡坡度为a₃；中心水沟盖板到侧壁的距离为w₃₁；中心水沟底部内侧宽度为w₃₂；中心水沟底部外侧宽度为w₃₃；中心水沟盖板厚度为h₃₁；中心水沟内侧底部距离盖板顶部距离为h₃₂；中心水沟外侧底部距离盖板顶部距离为h₃₃。

4.根据权利要求3所述的基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于所述的获取沟槽盖板相关参数包括如下步骤：

B1.基于沟槽结构，确定坐标范围；

B2.基于几何特征约束，确定沟槽的宽度w₁、盖板间隙w₇以及沟槽线路侧顶部宽度I₅；

B3.基于几何特征约束，确定沟槽盖板厚度h₉、通信电缆槽宽度w₅，水沟、电力电缆槽宽度w₆，通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离I₆；

B4.基于几何特征约束，确定通信电缆槽高度h₆，水沟高度h₇，电力电缆槽高度h₈；

B5.基于几何特征约束，确定沟槽顶部到内轨顶面的高度h₂，内轨顶面到轨道底面高度h₃，底板的高度h₄，找平层高度h₅。

5.根据权利要求4所述的基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于所述的步骤B1包括：点1、点2、点3和点4包围的图形为沟槽，其中点1是二次衬砌内侧圆弧底部与沟槽顶部水平线的交点；点2是外侧边墙与找平层底部水平线的交点；点3是沟槽线路侧顶部顶点；点4是沟槽线路侧底部顶点；沟槽的左上角横坐标为x_gc1，沟槽的左上角纵坐标为y_gc1，沟槽的左下角横坐标为x_gc2，沟槽的左下角纵坐标为y_gc2，沟槽的右上角横坐标为x_gc3；沟槽的右上角纵坐标为y_gc3；沟槽的右下角横坐标为x_gc4；沟槽的右下角纵坐标为y_gc4；

遍历图元数据，限制图元类型为直线数据属性，设第一直线的一端坐标为(x_l1,y_l1)，另一端的坐标为(x_r1,y_r1)，若y_l1＝y_r1，min{x_l1,x_r1}＝x_gc1，其中

得到单个符合条件的图元，取y_gc1＝y_l1；

为第二圆心O₂的横坐标，

表示第二圆心O₂对应的二次衬砌内侧圆弧半径；

表示圆心为第二圆心O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为第二圆心O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第二直线的一端坐标为(x_l2,y_l2)，另一端坐标为(x_r2,y_r2)，同时：若x_l2≠x_r2，y_l2≠y_r2，max{y_l2,y_r2}＝y_h1，其中y_h1表示初期支护外侧圆弧最低处纵坐标，

以此得到单个符合条件的图元，取x_gc2＝max{x_l2,x_r2}，y_gc2＝min{y_l2,y_r2}；

为第二圆心的纵坐标；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的起始角；

表示圆心为O₂，半径为

的圆弧对应的终止角；

遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第三直线的一端坐标为(x_l3,y_l3)，另一端坐标为(x_r3,y_r3)，同时：x_l3＝x_r3＜x_o1，max{y_l3,y_r3}＝y_gc1，min{y_l3,y_r3}＝y_gc2，得到单个符合条件的图元，取x_gc3＝x_l3，y_gc3＝max{y_l3,y_r3}，x_gc4＝x_r3，y_gc4＝min{y_l3,y_r3}。

6.根据权利要求5所述的基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于所述的步骤B2，基于几何特征约束，确定沟槽的宽度w₁、盖板间隙w₇以及沟槽线路侧顶部宽度I₅，包括：I₁表示沟槽边墙侧顶部宽度；I₂和I₃表示1号盖板宽度；I₄表示2号盖板宽度；I₅表示沟槽线路侧顶部宽度；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第四直线的一端坐标为(x_l4,y_l4)，另一端坐标为(x_r4,y_r4)，同时：y_l4＝y_r4＝y_gc3，x_gc1＜{x_l4,x_r4}＜x_gc3，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个横坐标；数组长度为5，记第一临时数组为arr₁，对第一临时数组arr₁以x坐标从大到小排序，则：

I₅＝arr₁[0].x_max-arr₁[0].x_min

I₄＝arr₁[1].x_max-arr₁[1].x_min

I₃＝arr₁[2].x_max-arr₁[2].x_min

I₂＝arr₁[3].x_max-arr₁[3].x_min

I₁＝arr₁[4].x_max-arr₁[4].x_min

w₁＝x_gc3-x_gc1

w₇＝(w₁-I₁-I₂-I₃-I₄-I₅)/4

其中，arr₁[i].x_max表示数组第i个索引图元的最大横坐标，arr₁[i].x_min表示数组第i个索引图元的最小横坐标；

所述的步骤B3，基于几何特征约束，确定沟槽盖板厚度h₉，通信电缆槽宽度w₅，水沟、电力电缆槽宽度w₆，通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离I₆，包括遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第五直线的一端坐标为(x_l5,y_l5)，另一端坐标为(x_r5,y_r5)，同时：x_l5＝x_r5＝arr₁[0].x_min，max{y_l5,y_r5}＝arr₁[0].y，得到单个符合条件的图元，则h₉＝|y_l5-y_r5|，h₉表示沟槽盖板厚度，同时记y_h9＝min{y_l5,y_r5}，y_h9表示沟槽盖板底部纵坐标；遍历图元数据数组，设第六直线的一端坐标为(x_l6,y_l6)，另一端坐标为(x_r6,y_r6)，同时：y_gc4＜y_l6＝y_r6＜y_h9，x_gc1＜{x_l6,x_r6}＜x_gc3，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；x_gc1为沟槽的左上角横坐标；x_gc3为沟槽的右上角横坐标；用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个x坐标；数组长度为3，记第二临时数组为arr₂，对第二临时数组arr₂以x坐标从大到小排序，则：

w₅＝arr₂[0].x_max-arr₂[0].x_min

w₆＝arr₂[1].x_max-arr₂[1].x_min

I₆＝(I₄-w₅)/2+w₇+I₅

其中，arr₂[i].x_max表示数组第i个索引图元的最大横坐标，arr₂[i].x_min表示数组第i个索引图元的最小横坐标；I₄表示2号盖板宽度；I₅为沟槽线路侧顶部宽度；I₆为通信电缆槽和沟槽线路侧壁之间的水平距离；w₅为通信电缆槽宽度；w₇为盖板间隙；

所述的步骤B4，基于几何特征约束，确定通信电缆槽高度h₆，水沟高度h₇，电力电缆槽高度h₈，包括遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第七直线的一端坐标为(x_l7,y_l7)，另一端坐标为(x_r7,y_r7)，同时：x_gc1＜x_l7＝x_r7＜x_gc3，y_gc4＜{y_l7,y_r7}＜＝y_h9，x_gc1为沟槽的左上角横坐标；x_gc3为沟槽的右上角横坐标；y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；y_h9表示沟槽盖板底部纵坐标；x∈{arr₂[0].x_max,arr₂[1].x_max,arr₂[2].x_max}，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个x坐标；数组长度为3，记第三临时数组为arr₃，对第三临时数组arr₃以x坐标从大到小排序，则：

h₆＝arr₃[0].y_max-arr₃[0].y_min

h₇＝arr₃[1].y_max-arr₃[1].y_min

h₈＝arr₃[2].y_max-arr₃[2].y_min。

7.根据权利要求6所述的基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于所述的步骤B5，基于几何特征约束，确定沟槽顶部到内轨顶面的高度h₂，内轨顶面到轨道底面高度h₃，底板的高度h₄，找平层高度h₅，包括遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第八直线的一端坐标为(x_l8,y_l8)，另一端坐标为(x_r8,y_r8)满足：y_gc4＜y_l8＝y_r8＜y_gc3，x_l8＝-x_r8，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；y_gc3为沟槽的右上角纵坐标；用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个横坐标；数组长度不定，记第四临时数组为arr₄，对第四临时数组arr₄以y坐标从大到小排序，记y_c＝arr₄[0].y₁，y_c表示内轨顶面纵坐标；则h₂＝y_gc3-y_c；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第九直线的一端坐标为(x_l9,y_l9)，另一端坐标为(x_r9,y_r9)，同时：y_l9＝y_r9＜y_c，

为圆心O₁的横坐标，用{key:value}形式进行存储满足限制条件的图元，key表示图元索引，value表示其中一个y坐标；数组长度不定，记第五临时数组为arr₅，对第五临时数组arr₅以y坐标从大到小排序，记x_w3l＝arr₅[0].x_min，x_w3r＝arr₅[0].x_max，y_w3＝arr₅[0].y₁，x_w3l为轨道底面左侧横坐标；x_w3r为轨道底面右侧横坐标；y_w3为轨道底面纵坐标；则h₃＝y_c-y_w3；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十直线的一端坐标为(x_l10,y_l10)，另一端坐标为(x_r10,y_r10)，同时：y_gc4＜y_l10＝y_r10＜y_gc3，min{x_l10,x_r10}＝x_gc3，x_gc3为沟槽的右上角横坐标；得到单个符合条件的图元，取h₄＝y_w3-y_l10，h₅＝y_l10-y_gc4。

8.根据权利要求7所述的基于二维设计图纸自动生成三维参数化隧道模型的方法，其特征在于所述的获取中心水沟及轨道板部分相关参数，包括如下步骤：

C1.基于轨道底板空间几何特征约束，确定底板在沟槽一侧的横向排水坡宽度w₂，底板在沟槽一侧的横向排水坡坡度a₁，轨道底面宽度w₃，底板在隧道中线一侧的横向排水坡宽度w₄，底板在隧道中线一侧的横向排水坡坡度a₃；轨道底面宽度w₃＝x_w3r-x_w3l，x_w3l为轨道底面左侧横坐标；x_w3r为轨道底面右侧横坐标；遍历图元数据数组，限制图元类型为图元类型为直线数据属性，设第十一直线的一端坐标为(x_l11,y_l11)，另一端坐标为(x_r11,y_r11)，同时：y_l11≠y_r11，max{y_l11,y_r11}＝y_w3，max{x_l11,x_r11}＝x_w3l，y_w3为轨道底面纵坐标；得到单个符合条件的图元，取w₂＝|x_l11-x_r11|，a₁＝|y_l11-y_r11|/w₂；遍历图元数据数组，限制图元类型为图元类型为直线数据属性，设第十二直线的一端坐标为(x_l12,y_l12)，另一端坐标为(x_r12,y_r12)，同时：y_l12≠y_r12，max{y_l12,y_r12}＝y_w3，min{x_l12,x_r12}＝x_w3r，得到单个符合条件的图元，记x_w4＝max{x_l12,x_r12}，y_w4＝min{y_l12,y_r12}，x_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处横坐标；y_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处纵坐标；取w₄＝|x_l12-x_r12|，a₃＝|y_l12-y_r12|/w₄；

C2.基于中心水沟几何特征约束，确定中心水沟盖板厚度h₃₁，中心水沟底部内侧宽度w₃₂和外侧宽度w₃₃，中心水沟内侧和外侧底部距离盖板顶部距离h₃₂和h₃₃，中心水沟盖板宽度w₃₄；取h₃₁＝h₉，h₉为盖板厚度；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十三直线的一端坐标为(x_l13,y_l13)，另一端坐标为(x_r13,y_r13)，同时：y_l13＝y_r13＜y_gc4，min{x_l13,x_r13}＝x_w4，max{x_l13,x_r13}＝-x_w4，y_gc4为沟槽的右下角纵坐标；x_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处横坐标；得到单个符合条件的图元，取w₃₃＝|x_l13-x_r13|，h₃₃＝|y_l13-y_w4|；y_w4表示底板在沟槽一侧的横向排水坡低处纵坐标；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十四直线的一端坐标为(x_l14,y_l14)，另一端坐标为(x_r14,y_r14)，同时：y_l14＝y_r14＜y_gc4，x_w4＜{x_l14,y_l14}＜-x_w4，得到单个符合条件的图元，取w₃₂＝|x_l14-x_r14|，h₃₃＝|y_l14-y_w4|；遍历图元数据数组，限制图元类型为直线数据属性，设第十五直线两端坐标为(x_l15,y_l15)，另一端坐标为(x_r15,y_r15)，同时：y_l15＝y_r15＝y_w4，x_w4＜{x_l15,x_r15}＜-x_w4，得到单个符合条件的图元，取w₃₄＝|x_l15-x_r15|；

C3.由已知几何参数容易求得w₃₁＝(w₃₃-w₃₄)/2，r₁＝(x_w3l-x_gc3-w₂)/2。

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