做水电三维设计的都了解，隧洞、边坡这类专业设计，首先要依托地质专业交付的三维地质模型，做开挖扣减，削除多余地质体，得到接近实际开挖形态的模型，然后再做算量统计等后续的设计工作。
可落到真实项目干活的时候，只要碰到条件复杂的工程模型，扣减这一步就时常状况百出，也是设计现场很闹心的一类问题。
有些模型一上来就跑不通扣减，工作直接卡在这一步；
有些模型机器跑很久，资源占满，到头来还是运算失败；
还有的前几次可以正常扣减，随着次数增加，后续计算越来越困难。
表面看全都是“扣减Bug”，但背后对应的问题并不一样。
一、开挖扣减为什么会卡住？
这些问题大致可以归为三类：模型本身有问题、参与计算的数据太多，或者同一个模型被反复扣减。
第一类是模型质量问题。模型中如果存在碎面片、自相交、细小缝隙、局部重叠等情况，都可能影响布尔扣减。
第二类是模型体量问题。随着建模范围扩大、模型精度提高，参与运算的数据量也会持续增加，计算时间和资源占用也会随之增加，严重时甚至可能导致运算失败。
第三类是多次扣减问题。一个原本可以正常计算的模型，如果不断在前一次结果上继续处理，就会经历多次几何重构，前几次能够完成，后续却可能越来越难算。
三类问题的原因不同，后续处理的重点也不一样。
二、模型质量问题，为什么往往到扣减时才暴露？
模型质量类问题麻烦的地方，就在于很多缺陷并不容易提前发现。
碎面片、自相交、微小缝隙这类拓扑问题，在视图上往往并不明显，很多时候要真正执行布尔扣减以后才会暴露出来。只靠人工肉眼检查，很难把这类隐患全部找出来。
所以，质量管控不能只放在模型建好以后，而是尽可能在模型生成的源头减少缺陷产生。
以边坡设计为例，边坡需要根据起坡线逐级形成不同坡面和马道。
传统方式下，设计人员需要反复绘制、偏移和调整相关设计线。操作环节越多，边界位置出现误差的可能性也越大。
璟图边坡设计软件采用参数化方式生成边坡模型，根据起坡线以及边坡高度、坡比、马道宽度等设计参数形成专业模型。
在模型生成过程中，软件结合模型质量控制和优化算法，对模型几何关系进行处理，尽量减少重叠、交叉、细小缝隙等问题被带入后续计算。
这样，模型质量控制就不再完全依赖扣减失败后的人工修补，而是尽量把问题往模型生成阶段前移。
通过参数化建模和模型质量优化，提高进入后续计算的工程模型质量，为与地质模型开展布尔扣减提供更可靠的模型基础。
图1：边坡参数化设计与模型生成结果
三、模型体量为什么会影响扣减？
如果模型本身没有明显质量问题，扣减依然可能会卡住，常见原因，就是参与计算的数据太多，当模型数据量达到较高量级以后，即使模型本身没有明显质量问题，也可能出现计算时间明显增加、资源占用过高，甚至运算失败。
在长距离引水发电工程中，地质模型往往需要覆盖很大的工程范围，同时还要表达沿线不同地层和地质构造。
随着建模范围扩大、模型精度提高，模型中的几何数据会快速增加。
如果整个工程区域都按照同样的高精度建模，范围越大，参与计算的数据量也会越大，模型面片数甚至达到数亿级以上，远远超过了当前常规计算机及渲染引擎所能处理的数据量上限。
但另一方面，模型精度也不能简单降低。
正在开展隧洞、边坡设计的区域，需要更详细地表达地层和地质条件。如果精度不足，同样会影响后续设计使用。
所以，大范围地质模型真正需要解决的是一个很现实的问题：
既要保证设计区域的模型精度，又不能让整个模型的数据规模无限增加。
璟图地质三维工程设计软件通过一系列优化算法，在满足隧洞、边坡设计对地质模型的精度需求的前提下，极大降低了地质模型数据的体量，降低大体量模型对计算效率和稳定性的影响。
对于长距离引水工程来说，模型覆盖范围越大，精度和计算量之间的平衡就越重要。
四、为什么前几次能扣，后面越来越难？
一个原本质量正常的模型，前几次布尔运算可能都能够顺利完成。但如果不断在前一次结果上继续扣减，模型就会经历一次又一次重新计算和几何重构。
特别是工程对象被拆成多个局部模型分别处理时，同一份地质模型可能需要连续参与多次扣减。
前几次计算形成的新几何结果，还会继续进入下一轮计算。随着处理次数增加，模型不断经历新的计算和重构，后续扣减也可能逐渐变得困难。
所以，这类问题需要控制的，不只是单次扣减能不能完成，还包括整个过程中模型被反复计算的次数和方式。
针对多次扣减带来的影响，璟图系列设计软件通过对业务流程的梳理，在模型的建模方式以及组织形式上做了一系列优化，使得在同一个业务场景下，模型之间的扣减次数尽量减少，极大的规避了多次扣减导致的模型扣减不通过风险。
图 2：边坡与地质模型扣减结果
五、开挖扣减的问题，不只发生在扣减这一步
从这三类问题可以看到，开挖扣减能不能顺利完成，并不只取决于最后一次布尔运算。
模型是怎么生成的，地质数据规模怎么控制，同一个模型是否经过反复扣减，都会影响最后的计算结果。
所以，解决这类问题的重点并不是等到“扣减失败”以后再修。
更重要的是把问题向前处理：
在模型生成阶段加强质量控制，大范围地质模型通过相应的模型优化与计算算法控制数据规模，多次扣减则通过算法优化减少反复计算带来的影响。
对于任何专业来说，模型建立只是开始。只有模型能够继续用于后续专业设计，三维模型才能真正进入设计过程。
BIMHome是华科软公司自主研发的三维图形平台，提供参数化建模、空间布尔运算、出图、二次开发等能力。基于BIMHome开发的璟图水电地下工程设计软件，将这些基础能力进一步应用到隧洞、边坡、地质等具体专业设计中。
了解更多
想进一步了解璟图水电地下工程设计软件，可以进入官网查看产品介绍，也可以在学习中心查看具体功能和操作方法，在资源中心获取软件及相关资料，并通过成功案例了解实际工程中的应用情况。
如需产品咨询、试用或技术支持，可进入服务与支持页面。
电话：010-88986871
