摘要：随着国家的发展，科学技术的不断创新本文以CATIA建模为基础，简述CATIA建模的方法和具体实例应用以及应用体会进行分析。
关键词：CATIA建模概念；水利工程；地质建模；应用
引言
CATIA软件来自于法国DassaultSystem公司，主要应用于汽车的制造、航天飞机的制造、船舶以及电子行业的制造等。本次采用CATIA软件进行水利三维地质建模，因为该应用引进水利工程的时间较晚，所以还有很多地方不够完善，还需要科技人员进行进一步开发与水利工程相关的部件，以便在今后的工作中能更加快速的生成三维模型。
1CATIA建模简述
CATIA软件可以很好的获取较为完整的三维设计模型，使得水利各专业创建的数据进行统一归纳并对旧数据及时的进行更新，使勘测成果一体化，大大降低了各个部门的工作量。采用知识工程模块中的各项数据，根据设计规则、文档样式等把工程设计过程和说明集中在模型文件中，可以及时对坝址方案的对比、工程量的预算、数字化模拟施工和维修等工作的展开，大幅度缩短工程的设计周期。CATIA模型共有五个主要的模块，第一个是零件设计模块，第二个是创成外形设计模块，第三个是数字外形编辑的模块，第四个是对外形进行改造的模块，最后一个是装配设计组成的模块。在软件不断地升级更新过程中，开发出了R18版本，提升力数字外形编辑、外形造型等模块的功能，在水利地质中增添了mesh面的生成、检查分析等功能。
2CATIA建模的方法
2.1建立地表面
CATIA建模可修改等高线，构建出模拟地表模型。在此过程中需注意将等高线转为格式数据前要先整理好图层。工程提供的数据并未分类，因此工作人员需要再次整理图层，确保分类明确，保证每个图层中的等高线都涵盖其中。无意义的图层可删除，利用多义线形式整理好等高线。若工程有特殊要求，就需工作人员标记好线的属性并使用连续线段。测绘部门并不能提供所有数据，这会造成某些地方的数据断开或缺失数据，特别是针对一些不够密集的等高线处，所以相关专业的人员需手动进行添加控制点补充缺失数据的区域，进而建构出较为成熟的模型。
2.2创建地层曲面
可以利用CATIA软件中的多个功能创建地层分界面，其中要进行多个数据的检测：钻孔数据、剖面数据、地质测绘数据等，通过这三种数据的重要程度选择合适的方法进行创建。首先水利工程如果可以提供足够数量的钻孔的数据，并且主要研究地区的地势分布相对平衡，那么就可以直接采用工程所提供的钻孔数据，进行曲面创建的命令，从而创建出地层曲面的模型；其次可以绘制详细的剖面图，并对各个剖面进行合理的调整。利用调整好的剖面创建出多个地层断面，最后将对应的地层断面进行连接，以此来建立地层的曲面；最后如果剖面及钻孔资料不多的情况下，若要生成地层分界面，则需要结合使用钻孔及剖面资料，并辅以地面测绘资料，这样才能建立所需要的地层曲面。
三种方法中，最后一种构建的地层与实际的地层误差最小，这种建模的方法很好地利用了钻孔、测绘等相关的技术，高效合理地创建了符合实际的地层曲面。
2.3构建结构面
由于地质构造的活动，工程区内的岩石并不是连续完整的整体。受地质构造运动的影响，工程区中的岩体会形成断层和节理裂隙等。断层和节理裂隙相互交错，将分布均匀的岩体进行了不规则的分割，因此在进行三维地质建模时要对结构面特别注意，并将其产生的影响最小化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆CATIA软件的结构面的创建有四个步骤，第一是先采用地表面直观的现象进行粗略的设置，第三是通过确定的建模范围，进行地形实体的建立；第四是采用布尔运算进行地层地形真实现象的规划，明确地形的真实情况。在进行这四个步骤的创建时，需要很好的结合现有的资料及丰富的地质经验。
3具体实例应用
3.1地形表面的生成
生成地形表面主要利用测绘部门提供的地表点云数据资料，通过CATIA中的DSE模块将各个点云数据进行格式化的转化，以此来形成地形图中等高线横坐标、纵坐标以及竖轴坐标的云点，接着对这些云点的数据进行分解或者合并等进行分析，通过对这些点云数据进行观察，例如利用点云数据的稠密程度等。是否需要进行点云数据的过滤，这样有效的加快了数据的分析时间，减少的数据计算的困难。在选择数据时将错误、离谱的数据进行剔除，用meshcreation命令生成3D三角状的网格组分，接着利用之前提到的DSE方法对三角网格进行修正，多的点删除，少的地方补点，对网格不合适的形状进行修改以及补洞等。全部完成后再仔细的对三角网格面片组进行观察分析，将不符合条件的端点以及边角线进行去除，最后在利用CATIA的QSR模块将三角的网格进行自动的组合以此来建立地表的曲面。
3.2地质模型的创建
地质模型的创建主要是在零件设计模块中进行，首先根据实际高程，创建一个基准高程面，通过其在地表面竖直方向上的投影来粗略的描绘出地质模型的大致边界的轮廓线，采用工作平台的凸台功能将图形进行拉伸，再对地表面按照规定进行分割，以此来完成地质模型的初步草图，大致样子可以参照下面的图一。进入GSD模块，在CATIA中将地质专业提供的剖面图挨个打开进行仔细的查看，将各部分剖面图形按照相应的位置进行复制粘贴，保证图形都在初步绘制的草图轮廓当中。接着将各个截面的曲线根据剖面图的相关规定进行相同地层分界线进行连接，组成一个曲面，大致的样子可以参照下面的第二幅图形。接着按照之前的方法进行操作，建立好每个地层对应的分界面，采用这些分界面显示的分割图进行模型的创建，使得地层各个不同的特征都明显的显现出来。在利用不同的样式或者颜色进行描绘填充使其更好的区分，参考下面的图形三可以基本看出地质模型建立完整的大致样子。
4应用体会
4.1自主更新
CATIA具有较强的更新能力，对一些实际情况可以进行精细的修正，如所形成的点、线、面、体等，几何元素也会随着数据的变化而更新。将地质模型与工程的实际地形相比，如模型和实际情况差距太大，亦或是某地质条件不清晰，则需将钻孔的位置进行相应调整或修改地质资料，CATIA的自主更新功用便发挥优势。其自主更新的功能精简了工作人员的工作，缩短重复检查的时间，提高了工作效率。
4.2点云修饰和网格修饰
导入初始点云数据对工程后面的质量和进度有着深远的影响，基于此，在修改点云数据时应慎重。修改点云形成的三角网格面会直接影响到曲面的质量，尤其是三角网格面周边的网格，系统软件有时会自动将不应连接的点连成线和网格，因此应及时将无用的点进行清除。有些网格形状过于奇异，应由相应工作人员对这些网格进行修改，修饰的工作是必要的，其可以保证拟合形成曲面的准确，为后续工作的开展提供极大的便利。
结语
在我国工程的建设中，地质专业具有十分重要的地位。为了使参建人员能够直观、清晰、准确的对地质情况进行认识和了解，从而提出了地质三维模型的概念。三维地质模型的创建在岩土学、地质学、计算机等领域受到广泛的重视。
参考文献：
［1］方正.刘丹珠.钟辉.CATIA在水利工程地质建模中的应用［J］.珠江水运，2018，（13）：144-145.
［2］赵继伟.水利工程信息模型理论与应用研究［D］.中国水利水电科学研究院，2019.
论文作者:何思秦1,宋恒锋2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/13
标签：数据论文; 地层论文; 地质论文; 建模论文; 模型论文; 网格论文; 曲面论文; 《基层建设》2019年第30期论文;