civil-3d在土地平整土方量計(jì)算方面的應(yīng)用

civil3D在土方量計(jì)算方面的應(yīng)用周宏朱海山摘 要土方量計(jì)算是土地整理工作量預(yù)算和投資的重要依據(jù)準(zhǔn)確快速地計(jì)算土方量具有重要的實(shí)用價(jià)值。為解決傳統(tǒng)土方量計(jì)算方法精度低、計(jì)算過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題，采用Civil3D軟件，通過(guò)對(duì)地面建立TIN數(shù)字模型，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)平面，直接計(jì)算土方工作量，實(shí)現(xiàn)土地平整挖填土方量的準(zhǔn)確計(jì)算，并能自動(dòng)進(jìn)行挖填平衡，同時(shí)Civil3D可以在更改設(shè)計(jì)后,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，大大提高了土方計(jì)算的工作效率。關(guān)鍵詞：Civil3D；土方量計(jì)算1．引言土地整理項(xiàng)目中土地平整工程投資約占總投資的4080%，土方的大小與土地平整的投資直接相關(guān)，因此準(zhǔn)確計(jì)算土方量對(duì)開(kāi)展土方工程、投資預(yù)算具有重要意義。傳統(tǒng)土方量計(jì)算方法主要包括斷面法方格網(wǎng)法散點(diǎn)法和表格法斷面法主要用于山地及高差變化比較大的地形也是土方計(jì)算的主要方法方格網(wǎng)法適用于平坦地區(qū)及地形高差變化不太大的地形。散點(diǎn)法適用于地形雖有起伏，但變化比較均勻，不太復(fù)雜的地形，這些土方量計(jì)算方法的適用范圍都受地形條件限制。而且數(shù)學(xué)模型不夠嚴(yán)密，計(jì)算精度得不到保證。隨著GIS的迅速發(fā)展，GIS技術(shù)在土地整理方面得到廣泛應(yīng)用。Civil3D軟件是Autodesk開(kāi)發(fā)的面向工程應(yīng)用的GIS軟件，特點(diǎn)是直接在數(shù)字地面模型上進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了一個(gè)從勘測(cè)－設(shè)計(jì)－施工的無(wú)縫銜接的全新的工作理念，減少了不必要的重復(fù)環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率。我們嘗試?yán)肅ivil3D在體積計(jì)算方面的功能，用于土地整理項(xiàng)目中土地平整設(shè)計(jì)，Civil3d能夠利用TIN數(shù)字模型構(gòu)建的曲面數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的土方量計(jì)算，直接輸出土方施工圖，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在更新設(shè)計(jì)的同時(shí)實(shí)時(shí)更新土方計(jì)算數(shù)據(jù)，在土地整理項(xiàng)目的土方計(jì)算工作中得到了很好的應(yīng)用。2．技術(shù)流程2.1數(shù)據(jù)采集2.1.1點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集。點(diǎn)數(shù)據(jù)主要包括點(diǎn)號(hào)和點(diǎn)位的三維信息，是描述地表形狀及建立曲面模型的原始數(shù)據(jù)，Civil3d可以通過(guò)讀入文本格式的坐標(biāo)文件獲取，這些三維點(diǎn)數(shù)據(jù)可以是儀器采集的數(shù)據(jù)，也可以是其他測(cè)繪軟件導(dǎo)出的格式。我們測(cè)繪常用的南方軟件的數(shù)據(jù)格式可以通過(guò)轉(zhuǎn)換后再讀入。圖1導(dǎo)入點(diǎn)格式界面2.1.2曲面是地的表面的三維幾何表示，是進(jìn)行土方計(jì)算的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，由三角形或柵格組成，這些三角形或柵格是AutodeskCivil3D連接組成曲面數(shù)據(jù)的點(diǎn)而創(chuàng)建的。您可以創(chuàng)建新的空曲面，然后將數(shù)據(jù)添加到其中；也可以導(dǎo)入現(xiàn)有的曲面，例如LandXML、三角網(wǎng)或DEM文件。通常，原始曲面信息主要包括點(diǎn)或等高線，另外還包括輔助的特征線和邊界。特征線就是約束線，例如護(hù)墻、河岸和河床、山脊線、路緣及地表上的其他突變。邊界控制著曲面的可見(jiàn)范圍，可以用來(lái)在包含建筑物或水域的曲面中創(chuàng)建孔。我們通常用到的格式大多是南方CASS等autocad平臺(tái)上的測(cè)繪軟件生成的地形圖,地形數(shù)據(jù)可以由圖內(nèi)的等高線導(dǎo)入。具體方法是在屏幕上選擇一條等高線，然后單擊右鍵后在菜單中選擇“選擇類(lèi)似圖元”即選擇全部等高線，然后在工具空間中新建一個(gè)曲面，再選擇該曲面的定義中選擇“添加”“等高線”。系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)等高線圖元的Z值轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的高程信息，自動(dòng)建立一個(gè)曲面數(shù)學(xué)模型，這樣就完成了二維圖形到三維數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。圖2構(gòu)建的地形曲面模型的三維視圖2.2構(gòu)建設(shè)計(jì)曲面根據(jù)土地整理項(xiàng)目的特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)曲面是根據(jù)地形條件和設(shè)計(jì)要求，來(lái)求得一個(gè)能滿足灌溉需要又使土方工作量最合理化的一個(gè)平面，需要確定的參數(shù)有兩個(gè)：高程和坡度，我們?cè)贑ivil3d中用放坡的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。然后再用設(shè)計(jì)曲面和上一步驟構(gòu)建的地表曲面進(jìn)行體積計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)土方工作量的計(jì)算，如下圖。圖3土方計(jì)算示意圖具體方法是在主菜單“放坡”-“放坡創(chuàng)建工具”，然后單擊“設(shè)置放坡組”，出現(xiàn)如下界面：圖4創(chuàng)建放坡選擇“自動(dòng)創(chuàng)建曲面”并定義體積基準(zhǔn)曲面為我們先前建立的地形曲面。然后單擊“選擇規(guī)則集”選中“目標(biāo)：距離”然后在規(guī)則下拉列表中選中“距離-坡度”作為我們放坡的參數(shù)。然后根據(jù)我們?cè)趫D內(nèi)定義的邊界和給定的放坡參數(shù)，創(chuàng)建一個(gè)放坡曲面。2.3土方計(jì)算曲面數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，就可以進(jìn)行土方工作量的計(jì)算了。在主菜單“放坡”-“實(shí)用工具”，然后單擊“放坡體積工具”，出現(xiàn)如下界面：圖5放坡體積計(jì)算計(jì)算出的結(jié)果凈值往往不是理想值，我們就需要單擊“自動(dòng)升高/降低以平衡體積”工具，給定自動(dòng)平衡體積的理想凈值：圖6輸入所需體積然后Civil3d就會(huì)進(jìn)行試算得出準(zhǔn)確的自動(dòng)平衡計(jì)算結(jié)果：圖7自動(dòng)平衡計(jì)算結(jié)果

然后我們?cè)俑鶕?jù)自動(dòng)平衡計(jì)算結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的調(diào)整，也就是對(duì)放坡參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的同時(shí)Civil3d會(huì)自動(dòng)地對(duì)體積計(jì)算結(jié)果進(jìn)行更新，我們可以很方便地觀察到調(diào)整后的結(jié)果。2.4土方施工圖輸出經(jīng)過(guò)試算后確定的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以直接輸出土方施工圖。在主菜單“曲面”-“實(shí)用工具”，然后單擊“土方施工圖”。圖8土方施工圖界面我們把原始地形和設(shè)計(jì)地形等參數(shù)設(shè)定好，單擊“生成土方施工圖”，結(jié)果如下圖：圖９土方施工圖Civil3d會(huì)根據(jù)先前設(shè)定好的樣式，自動(dòng)生成土方施工圖，用不同的顏色和樣式來(lái)反映每個(gè)地塊的填挖方工作量。3．結(jié)語(yǔ)經(jīng)過(guò)對(duì)Civil3d在土方計(jì)算中的應(yīng)用嘗試，我們的收獲有以下幾點(diǎn)：1、Civil3d計(jì)算體積的數(shù)據(jù)模型和算法都十分嚴(yán)密科學(xué)，保證了土地整理項(xiàng)目中土方計(jì)算的精度和效率。2、Civil3d給設(shè)計(jì)者提供了豐富和強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具，大大提高了設(shè)計(jì)者的工作效率，同時(shí)也對(duì)測(cè)繪提出了更高的要求，以往提供二維圖形數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)部門(mén)的需要，提供能直接用于設(shè)計(jì)的三維數(shù)據(jù)是迫在眉睫的需要，也是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】：1、《AutodeskCivil3Dhelp》2、《約束Delaunay