（直接有效！）真三维地形的生成方法

大家好，我是马璐寒~

今天要发的内容，是一位工程师朋友给我提的，你们为什么就不能提点简单的问题

真三维地形的生成，处理过程比较麻烦，但只要数据量足够，还是可以操作的。大体来说，要得到面，只要有足够数量的点就行了。

GTS NX提供有直接用于生成三维曲面的工具，比如地形数据生成器模块。第CAD数据接口模块，这两个模块都需要用户单独购买才能使用。所以性价比最高，同时也最有效的就是直接使用层面助手，导入钻孔数据来生成曲面了。但是导入的曲面通常是无法直接使用的，尤其在地层存在局部的交叉、尖灭、缺失等情况时，需要进行“技术处理”后才可用于模型中。

用一个例子来说明使用方法：

1）准备工具，midas GTS NX，找到命令：

2）准备钻孔数据。

钻孔数据数量少的话可以在软件中直接输入，数量多的话使用模板输入。模板的存储位置为：

当直接输入钻孔数据时，界面各参数含义为：

（层面助手）

当使用批量数据输入时，找到模板位置，按照模板录入钻孔数据。

使用层面助手时，录入的数据应满足以下条件：

a）地层要完整，无论该钻孔位置某地层是否缺失，如果其它位置存在该地层，则该地层在任意钻孔中都要存在，只是厚度可以设置为0，例如上表中的DZK01中的素填土、粉质黏土7层等；

b）地层的厚度数值为该地层相对于钻孔顶端的绝对深度（必须是正值），也即输入的数据为顶底标高-地面标高。

c）钻孔数据要有筛选的使用，选出控制位置即可。例如，洼地或高地位置，控制位置为洼地/高地中心 周围若干个钻孔。例如基坑项目，则需要坑周边界上转折点位置 坑内若干钻孔。

（钻孔控制位置）

d）“距离”选项可适当放大，也可以按默认的0（根据模型范围确定数据）。因为生成的地层需要用来切割实体，如果取的分析有限域较大，而钻孔范围不够的话，可能造成因为面不够大而无法分割地层。

（距离输入0和距离输入80）

（灰色面为距离输入0，青色面为距离输入80）

3）准备好数据后，打开层面助手工具箱。点击“输入”，设置好“距离”，可以根据钻孔拟合得到地层数据，此时得到原生态的地层。

这样直接得到的数据通常是不能直接用于几何的分割的，还需要进一步“技术处理”。

4）技术处理。

例如，我们通过选出的钻孔数据（土中的线的位置），得到的地层是这样的。我们可以明显看到钻孔比较稠密的位置曲面的起伏较小，但是起伏位置很多，当这样的曲面，被再次切割时，得到的几何边界线，非线性程度会非常高，这将为后面网格划分和计算带来很大困难，所以需要进行技术处理。

（通过钻孔得到的空间曲面）

（图中两个面的交界线：被切割后非线性程度非常高的几何边界）

技术处理可按如下步骤进行：

a）首先，淘汰掉生成“起伏很小，但是起伏位置很多”的钻孔。根据生成的曲面起伏形态，选出控制位置。在几何列表中删除被淘汰的钻孔。根据剩余的钻孔数据，重新生成层面。

（原钻孔）

（筛选后的钻孔）

如果生成的层面仍旧不理想，则需进一步处理。继续执行后面的操作。

b）将筛选后剩余的钻孔通过曲线印刻，印刻到步骤3）生成的面上。

（执行印刻）

（印刻后的效果）

c）根据面上的印刻点，使用“生成曲面”的命令，选择选择既有面上的印刻点来生成面，这些控制点最好包含已拟合曲面的四个角点。

（选择特征点）

（点拟合得到的面，需跟原钻孔面大致匹配）

对于不理想的位置，需要增加控制点，可以选择已经生成的印刻点，但多数时候，需要在原有面的边界上手动增加点来保证地层的延伸趋势。

（增加控制点）

（拟合前的面）

（拟合后的面）

从以上步骤可见，4-a）有时候也可以不进行，而直接使用原始钻孔线印刻在原始地层上生成印刻点，但有时，4-a）步骤已可以直接解决我们的问题，所以这里还是列上去。

5）用处理后的面分割地层。分割从最上层和最下层开始，近地表和地层深处的地层，受地层地层尖灭、缺失、或交叉的影响较小。看面分割的例子：

（分割前的状态）

（分割顶层和底层后的实体状态）

将中间层拿出来继续分割，仍旧从最上层和最下层分割：

（中间层）

（分割后状态）

将前一步分割后的实体的下层拿出来，观察生成的地层面与之是否存在交叉，如存在，继续分割；如不存在，把分割后的实体的上层按出来，观察生成的层面与之是否存在交叉，如存在，继续分割：

（存在局部的交叉）

（分割后的实体状态）

结合中间的基坑的切割状态：

重复上述操作，切割的过程应注意地层的发展和分布规律。例如，即使生成的层面有X型交叉，但是同类岩土，全风化不太可能在强风化下面，可根据勘察剖面图，确定X交叉的四块实体分别归属于哪层土。

几何划分完成后不要合并几何。几何的混乱可以等到网格划分完成后通过整理网格实现模型的规整。

网格划分：

（按材料显示模型）

（模型全貌）

考虑留土的盆式开挖：

真三维地层的模拟，处理过程算不上复杂，但非常繁琐，而且考虑到各种施工工法、施工步序，往往是地层曲面切割 步骤工序切割 建模辅助切割，实际操作起来，可以切割出几何，但是划分网格和计算往往也会遇到各种问题。

所以大家在建模过程中，适当的简化是必要的。

这篇推文整理花了比较长的时间，其实还有其它的方法可以得到三维模型。不过其它的方法，可能要借助特定的模块或其它软件，比如GTS 的数据接口模块（该模块midas公司是单独销售的。。） 其它三维CAD建模文件（还需另外掌握一款建模软件），相对来说，这种处理方法是最好操作，又性价比最高的了~

好了，今天就到这里吧。。。

预告一下，下篇讲锚杆的建模。。这个问题我大概被问过800次吧。。既然如此，咱们一次了结了它~

好了，拜了个拜~