HIDAS二三维系统集成技术
谢正坚;陈继丹;何文钦
【摘 要】介绍了港口工程数字化、智能化勘察设计集成系统与常规二维计算软件的集成技术,以及一套基于XML的数据访问接口,集成了来自不同数据源的数据.该方案在实际应用中取得了良好的效果,系统集成不仅张芳芳138****0803增强现有软件系统的整体功能,而且能有效提高集成软件的使用效率.
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2014(000)002
【总页数】4页(P216-219)
【关键词】勘察设计集成系统;二维计算软件;XML;数据访问接口
【作 者】谢正坚;陈继丹;何文钦
【作者单位】中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230
【正文语种】中 文
【中图分类】TP319
港口工程数字化、智能化勘察设计集成系统（简称HIDAS系统）拟应用先进的三维CAD技术、组件设计技术、计算机网络、数据库和人工智能等技术，研发一套突破传统生产作业模式的数字化、智能化港口工程勘察设计集成系统。目前HIDAS系统主要包括：工程地质三维建模子系统（简称HGI系统）、水工三维设计分析子系统（简称HSM系统）、水工结构三维配筋子系统（简称HSR系统）、地基计算子系统（简称地基系统）、高桩码头纵梁计算软件（简称纵梁软件）、高桩码头横向排架计算软件（简称横梁软件）、高桩码头面板配筋计算软件（简称面板软件）。其中前3个子系统（统称3D系统）以三维建模、空间分析和空间有限元计算等为主，同时可出二维图和成果表；后4个子系统（统称2D软件）属于常规平面计算软件，可进行内力和边坡稳定等计算。
由于三维模型包含2D软件前处理所需要的完备数据，同时2D软件的计算结果又可以返回给3D系统所利用。所以本文主要目标是在三维CAD环境下集成3D系统和2D软件，整合多年工程设计实践中积累的大量的设计知识和经验，实现勘测设计一体化，数据采集→设计→绘图一气呵成。其中HIDAS二三维系统集成模块就是它们进行数据交换的主要通道。
1 集成方案总体描述
在数据集成问题中，保证数据一致性和数据访问的透明性是两个关键问题。所以集成的首要任务是解决对来自不同数据源的各种数据进行表示，便于进行统一处理；其次是数据的转换问题，特别是荷载转换，将来自HIDAS系统的数据转换成2D软件能进一步处理的统一格式；另外还必须定义公共模型上的基本运算，完成数据查询、存取等具体功能。
由于XML是一种半结构化的数据模型，可以描述不规则的数据，能够集成来自不同数据源的数据，可以将多个应用程序所生成的数据纳入同一个XML文件。基于XML的诸多特性，为了实现二三系统集成，本文把XML作为集成系统中二三维模型数据交互的数据描述工具和转换工具。系统集成框架见图1。
图1 二三维系统集成框架
HIDAS系统的三维结构设计与分析模型来自HGI系统、HSM系统、HSR系统以及第三方的CAD（AutoCAD等）和CAE（ANSYS,ABAQUS等）软件。HGI系统构建了以 点、边、共边、共面等基本几何拓扑和GTP广义三棱柱为基础的三维地质模型；HSM系统提供了高桩码头三维建模和空间计算分析等功能；HSR系统主要实现对工程构件进行钢筋配置，配筋模型完成后，可自动生成二维配筋图、钢筋表和材料总表。
HIDAS系统通过第三方CAD和CAE组件，提供了与第三方软件的接口。比如通过第三方CAD组件，三维模型的二维出图可导出AutoCAD文件。第三方CAE组件可以自动生成用APDL或Python脚本语言编写的命令流脚本文件，再控制操作系统在后台启动ANSYS或ABAQUS执行脚本文件，让ANSYS或ABAQUS创建空间分析模型并进行空间网格划分和计算求解[1-2]。
几何造型组件能快速建立起各种复杂的规则模型，然后通过模型数据访问组件,实现对模型数据进行管理、读取、添加、删除、修改等功能。最后通过可视化交互组件对模型实现高性能显示，为高性能设计、仿真及工程应用等领域的用户提供快速开发的集成化组件框架[3]。
模型数据访问组件从结构模型库中获取2D软件所需要的前处理数据，包括：工程数据、构件数据、精度数据、材料数据和荷载数据、工况组合数据等；并且生成2D软件前处理的XML文件，由XML文档库管理。最后通过XML Interface调用相应的2D软件进行计算。计算结束后，将导出计算结果，用XML文件保存，并添加到XML文档库中，供2D软件的后处理和3D系统使用。比如，3D系统根据纵梁软件计算得到的流动机械产生最不利内力时所对应的荷载位置数据，拆分荷载组合以及在三维码头计算模型中重新调整荷载位置。
二维常规计算模型来自地基系统、纵梁软件、横梁软件和面板软件。地基系统可进行有开挖、分级加载情况下的沉降、固结、边坡稳定、地基应力、考虑复合地基对边坡稳定的作用计算等5大计算功能模块，可自动绘制断面图形、沉降图、固结度图、圆弧滑动图等；纵梁、横梁和面板3个软件主要完成高桩梁板式码头或重力式码头相应构件的建模、内力计算及作用效应组合等，并可根据计算结果自动绘制内力图和位移图，输出计算报告书。
2 系统实现关键技术
2.1 XML文档的解析
python处理xml文件本文使用了msxml6.dll的动态链接库进行XML解析。msxml6实际上是一个COM对象库，里面封装了所有进行XML解析所需要的所有必要的对象。因为COM是一种以二进制格式出现的和语言无关的可重用对象，所以可以用任何语言（比如VB，VC，C#等）对它进行调用，在应用中实现对XML文档的解析。
利用微软的MSXML解析器读一个XML文档，然后把它的内容解析到一个抽象的信息容器中称为节点（NODES）。这些节点代表文档的结构和内容，并允许应用程序来读和操作文档中的信息而不需要显示的知道XML的语义。在一个文档被解析以后，它的节点能够在任何时候被浏览而不需要保持一定的顺序。
解析XML文档时，最重要的编程对象是DOMDocument。DOMDocument对象是XML DOM的基础，可以利用它所暴露的属性和方法来浏览、查询和修改XML文档的内容和结构。用VC描述创建一个DOMDocument对象的过程采用如下语句：

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