水利工程論文-不連續(xù)面三維網(wǎng)絡(luò)模型圖形顯示及處理摘要：通過不連續(xù)面三維網(wǎng)絡(luò)模擬獲得了在模擬空間范圍內(nèi)具一定概率分布特征的不連續(xù)面，這些不連續(xù)面的形態(tài)以圓盤形式表示，空間位置由圓盤中心點坐標(biāo)及產(chǎn)狀表示，大小由圓盤直徑體現(xiàn)。關(guān)鍵詞：不連續(xù)面三維網(wǎng)絡(luò)模型圖形顯示處理通過不連續(xù)面三維網(wǎng)絡(luò)模擬獲得了在模擬空間范圍內(nèi)具一定概率分布特征的不連續(xù)面，這些不連續(xù)面的形態(tài)以圓盤形式表示，空間位置由圓盤中心點坐標(biāo)及產(chǎn)狀表示，大小由圓盤直徑體現(xiàn)。根據(jù)模擬的結(jié)果可以進一步進行巖體穩(wěn)定分析、巖體水力學(xué)性質(zhì)等研究，但首先要解決的問題就是三維網(wǎng)絡(luò)模型的圖形化，即可視性，沒有圖形，研究將難以深入。為了使得研究者能直觀地看到不連續(xù)面的三維網(wǎng)絡(luò)模型，并能對網(wǎng)絡(luò)模型進行切割產(chǎn)生平面網(wǎng)絡(luò)，進而對這些圖形直接進行處理，比如輸出等。筆者用C+語言在BorlandC+3.1集成環(huán)境下編寫了一系列計算機程序，使得三維網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用更加方便可行。1程序組成本模塊由以下文件組成：3dnet.cpp，3dnet.exe，3ddraw.cpp，3dnet.prj，3dtools.cpp，3dnet.dat，news.cpp，3ddraw.h，tools.cpp，3dtools.h，3dfront.cpp，news.h，hzktext，tools.h，hzf24，egavea.bgi，trip.chr。在Borlandc+3.1的集成環(huán)境中經(jīng)工程文件編譯，產(chǎn)生3DNET.EXE可執(zhí)行文件，在DOS或Windows環(huán)境下運行。2程序編制依據(jù)2.1結(jié)構(gòu)面三維圖形顯示2.1.1求圓盤上各點三維坐標(biāo)對于一個節(jié)理圓盤，沿其法向觀測時其為一圓形，沿其走向觀測時其為一線段，除此之外，從其他任何角度去觀測，節(jié)理圓盤都為橢圓。C+語言所提供的繪橢圓函數(shù)ellipse()只能繪制長軸為軸、短軸為軸的橢圓，而無法實現(xiàn)任意形狀橢圓的顯示，因此還得從圓盤軌跡著手，用moveto()、lineto()等函數(shù)來實現(xiàn)。由于三維網(wǎng)絡(luò)模擬產(chǎn)生的節(jié)理是以具有中心點坐標(biāo)、產(chǎn)狀和直徑的圓盤表示，所以圓盤上的每一點相對于模型來說都是確定的，都可以用一組三維坐標(biāo)表達。求圓盤各點的坐標(biāo)是出于這樣的出發(fā)點：對照圖1，對于一圓盤，很容易得到其傾向線，以傾向方向的半徑OA順時針(或逆時針)旋轉(zhuǎn)一角度，得到另一半徑OB，求出B點的坐標(biāo)，旋轉(zhuǎn)角的取值由0到360，即得到該圓盤的軌跡。對于傾角為、傾向為、半徑為R中心點坐標(biāo)為（Xo,Yo,Zo）的節(jié)理圓盤，其投影到水平面上則為一橢圓，該橢圓長半軸沿走向方向（以下所說的走向均指服從右手法則，長度為R，短半軸沿傾向方向，長度為Rcosa。如果平移并沿Z軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，使X軸與圓盤在水平面投影的橢圓長軸一致且原心在橢圓中心點，則橢圓上一點的坐標(biāo)可表示為：XcosqRc(2-1-1)YsinqRcosasinq(2-1-2)q為所求坐標(biāo)點與原心連線與橢圓長軸的夾角（逆時針為正），也就是圓盤上所求坐標(biāo)點與圓盤中心點連線與走向線的夾角。再把坐標(biāo)變換回來，即得到圓盤上任意一點的三維坐標(biāo)，分別為：XXoXcosbYsinb(2-1-3)YYoXsinbYcosb(2-1-4)ZZoRsin(2-1-5)為所求坐標(biāo)點與圓盤中心點連線的傾角是這樣確定的，圓盤與水平面的交線必為走向線，在圖1中，OA為圓盤傾向方向半徑，OB為與OA夾角為的一半徑，兩半徑與水平面分別交于A點和B點，圓盤中心點O在水平面上的垂直投影點為O，AB即為走向線，OAB構(gòu)成水平面。因為OO與AO垂直、OB與BO垂直，并且OA垂直于AB(走向線與傾向線)，所以有：OAOO/sina(為圓盤傾角)(2-1-6)OBOO/sina(a為OB與水平面夾角)(2-1-7)OAOBsinq(2-1-8)即：sinasinasinq(2-1-9)所以ZZoRsinasinq(2-1-10)2.1.2求圓盤在視面上的平面坐標(biāo)計算機屏幕是個平面，要把一個三維物體在屏幕上顯示出來，首先要把該物體各點的三維坐標(biāo)變換為平面坐標(biāo)。相對于物體，屏幕是個投影面，該面位于觀測者與被觀測物體之間，如圖2。對于表征物體的三維坐標(biāo)系O_XYZ，設(shè)觀測點的位置為V，其直角坐標(biāo)為(X,Y,Z)，球面坐標(biāo)為(,)，顯示屏與直線OV垂直，與V點的距離為D，對于物體的每一個點(X,Y,Z)，都對應(yīng)一個投影面平面坐標(biāo)(SX,SY)，該投影面坐標(biāo)系方向如此定：當(dāng)觀測者的視線朝著O_XYZ坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點時，SX軸指向右側(cè)，SY軸指向上方。三維物體上的任一點(X,Y,Z)表示到二維顯示平面上的平面坐標(biāo)(SX,SY)為：SX=-Xsin+Yco