(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210904885.2 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 中国电建集团西北勘测设计 研究院 有限公司 地址 710065 陕西省西安市 丈八东路18号 西北勘测设计 研究院 (72)发明人 李振生　刘源　李海兵　蒲晏　 黄平　李尔康　王泽林　郑云阳　 栗煜　邢洁鋆　韩江涛　 (74)专利代理 机构 西安吉盛专利代理有限责任 公司 61108 专利代理师 江琴贤 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 16/957(2019.01)G06F 16/904(2019.01) (54)发明名称 一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化 的方法 (57)摘要 本发明提供一种基于WebGL的超欠挖数据分 析及可视化的方法， 涉及隧道与地下洞室工程技 术领域， 能够解决本发明解决了传统超欠挖工程 量分析方法中， 依 靠AutoCAD软件进行人工分析， 且过程繁琐、 耗时、 无法保证分析结果精确度， 基 于C/S架构的软件在PC电脑中， 无法根据任意断 面设计线与开挖线自动进行分析计算和显示的 问题， 本发明基于WebGL、 计算机图形学技术， 实 现对地下开挖工程的超欠挖区域、 超欠挖面积等 工程量快速准确分析、 结果多样化呈现等目的。 提高超欠挖工程量分析工作的效率和质量。 同 时， 本发明可实现跨平台的超欠挖分析， 可在电 脑端、 移动端设备中开展显示， 可更加方便快捷 地帮助现场施工人员做出及时准确的判断。 本发 明用于隧道与地下洞室工程中。 权利要求书4页 说明书12页 附图8页 CN 115270262 A 2022.11.01 CN 115270262 A 1.一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1： 确定WebGL使用坐标系， 确认WebGL 渲染基于标准笛卡尔三维右手坐标系； S2： 基于WebGL坐标系读取CAD洞室断面设计线数据， 所述洞室断面设计线数据为第一 json数组,对所述第一jso n数组进行处 理， 获取洞室断面设计线 线段数组Design Lines； S3:基于WebGL坐标系传入得到的开挖扫描点数据为第二组json数组， 所述第二json数 组由n个单个开挖扫描点组成,根据所述第二jso n数组获得开挖线 线段数组MiningLines； S4:根据所述洞室断面设计线线段数组DesignLines与所述开挖线线段数组 MiningLines进行线段相交计算和超欠挖区域 面积计算； S5:基于WebGL坐标系根据所述线段数组得到超欠挖线条可视化网格对象， 根据所述超 欠挖区域面积值得到超欠挖区域面积文本对象， 根据所述线 条可视化网格对象和所述面积 文本对象进行渲染可视化。 2.根据权利要求1所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法， 其特征在 于， 所述S2： 基于WebGL坐标系读取CAD洞室断面设计线数据， 洞室断面设计线数据为第一 json数组,对第一json数组进行处理， 获取洞室断面设计线线段数组DesignLines； 还包括 如下步骤： S201读取服务器中解析好的CAD洞室断面设计线数据， 所述洞室断面设计线数据为第 一json数组； S202： 遍历所述第一json数组的CAD洞室断面设计线数据顶点数组DesignPoint s； 步骤 S201所述完成洞室断面设计线数据的输入， 根据所述WebGL坐标系定义设计线管理模块中 表示所有洞室断面设计线顶点数组DesignPo ints， 遍历步骤S201所述第一jso n数组； S203： 根据步骤202所述设计线顶点数组DesignPoints， 遍历设计线顶点数组 DesignPoints， 遍历目标元素顶点对象与下一个元素顶点对象构造WebGL中表示线段类型 对象并存 入洞室断面设计线 线段数组Design Lines。 3.根据权利要求1所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法， 其特征在 于， 所述S3:基于WebGL坐标系传入得到的开挖扫描点数据为第二组json数组， 第二json数 组由n个单个开挖扫描点组成,根据第二json数组获得开挖线线段数组MiningLines； 还包 括如下步骤： S301： 传入通过断面扫描仪设备扫描得到的开挖扫描点数据， 所述数据为第二json数 组， 由n个单个开挖扫描点组成， 其中， n大于等于1； 遍历所述开挖线数据json数组中的每个 开挖点根据步骤S101所述WebGL渲染坐标系构造WebGL中表示顶点的矢量类型对象并存入 开挖线顶点数组Mi ningPoints； S302： 根据步骤S301所述 的开挖线顶点数组MiningPoints， 遍历所述设计线顶点数组 MiningPoints， 遍历目标元素顶点对象与下一个元素顶点对象构造WebGL中表示线段类型 对象并存 入开挖线 线段数组MiningLines。 4.根据权利要求1所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法， 其特征在 于， 所述S4:根据洞室断面设计线线段数组DesignLines与所述开挖线线段数组 MiningLines进行线段相交计算和超欠挖区域 面积计算； 还 包括如下步骤； S401： 根据步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines与步骤S302所述开挖 线线段数组MiningLines进行线段相交计算， 遍历步骤S302所述开挖线线段数组权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115270262 A 2MiningLines， 使用遍历所得单个开挖线线段与步骤S203所述洞室断面设计线线段数组 DesignLines的所有设计线 线段进行线段求交计算； 计算方法如下： (1)在数学定义中直线的方程 参数形式为 其中， P为直线上的一点， 表示直线上不相同的两坐标点相减形成的二维向量， 是一个 非零向量， t∈R， R为实数集 集合； 可以推导出 同理推导出 其中， P0是假设开挖线 线段的两端点用P0(x0,y0)， P2(x2,y2)其中的一个端点， P1是假设计线 线段的两端点用P1(x1,y1)， P3(x3,y3)其中的一个端点， 是端点P0(x0,y0)到端点P2(x2,y2)的向量， 是端点P1(x1,y1)到端点P3(x3,y3)的向量， t0是指 的系数， t1是参数 的系数； 当求出的t0满足0≤t0≤1与t1满足0≤t1≤1时， 则有遍历的单个开挖线段与遍历的单个 设计线段相交L； 将t0、 P0、 带入(1)式或将t1、 P1、 代入(1)式求出交点 坐标； (2)将计算的交点X轴分量值和Y轴分量值， 求出的常量值C， 所述交点所在的 单个开挖线段在步骤S302所述开挖线线 段数组MiningLines中的索引与单个 设计线线 段在 步骤S203所述洞室断面设计线线段数组DesignLines中的索引存入单个交点对象 Intersecti on， 并将交点对象I ntersecti on对象存入交点数组I ntersecti ons。 5.根据权利要求4所述的一种基于WebGL的超欠挖数据分析及可视化的方法， 其特征在 于， 根据步骤S401所述将交点对象Intersection对象存入交点数组Intersections， 进行超 欠挖区域 面积计算， 所述超欠挖区域 面积计算还 包括以下步骤: 步骤S402： 当交点数组Intersections数组长度≥2时， 遍历目标元素交点对象与下一 个元素交点对象构造单个区域Region对象； 当所述区域Region对象第一个交点对象 Intersection的常量值C值>0， 则所述区域Region为超挖部分， 常量值C值<0， 则所述区域 Region为欠挖部分； 在步骤S301所述开挖线顶点数组MiningPoints和步骤S202所述洞室断面设计线顶点 数组DesignPoints中查找所述 区域Region里第一个交点对象Intersection与第二个交点 对象Intersection的开挖线 段与设计线线 段之间的所有开挖顶 点和设计线顶 点， 结合两个 交点对象Intersection里的交点X轴分量值和Y轴分量值一起逆时针方向依次存入区域顶 点数组Regi onPoints； 当第一个交点对象Intersection的C值>0时， 则将所述区域顶点数组RegionPoints存 入超挖区域数组OverbreakRegi ons； 当第一个交点对象Intersection的C值<0时， 则将所述区域顶点数组RegionPoints存权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115270262 A 3