civil-3d在土地平整土方量計算方面的應(yīng)用

civil3D在土方量計算方面的應(yīng)用周宏朱海山摘 要土方量計算是土地整理工作量預(yù)算和投資的重要依據(jù)準(zhǔn)確快速地計算土方量具有重要的實用價值。為解決傳統(tǒng)土方量計算方法精度低、計算過程復(fù)雜等問題，采用Civil3D軟件，通過對地面建立TIN數(shù)字模型，根據(jù)給定的設(shè)計平面，直接計算土方工作量，實現(xiàn)土地平整挖填土方量的準(zhǔn)確計算，并能自動進(jìn)行挖填平衡，同時Civil3D可以在更改設(shè)計后,實現(xiàn)實時更新，大大提高了土方計算的工作效率。關(guān)鍵詞：Civil3D；土方量計算1．引言土地整理項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)確計算土方量對開展土方工程、投資預(yù)算具有重要意義。傳統(tǒng)土方量計算方法主要包括斷面法方格網(wǎng)法散點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開發(fā)的面向工程應(yīng)用的GIS軟件，特點是直接在數(shù)字地面模型上進(jìn)行可視化設(shè)計，體現(xiàn)了一個從勘測－設(shè)計－施工的無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在體積計算方面的功能，用于土地整理項目中土地平整設(shè)計，Civil3d能夠利用TIN數(shù)字模型構(gòu)建的曲面數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的土方量計算，直接輸出土方施工圖，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在更新設(shè)計的同時實時更新土方計算數(shù)據(jù)，在土地整理項目的土方計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點數(shù)據(jù)的采集。點數(shù)據(jù)主要包括點號和點位的三維信息，是描述地表形狀及建立曲面模型的原始數(shù)據(jù)，Civil3d可以通過讀入文本格式的坐標(biāo)文件獲取，這些三維點數(shù)據(jù)可以是儀器采集的數(shù)據(jù)，也可以是其他測繪軟件導(dǎo)出的格式。我們測繪常用的南方軟件的數(shù)據(jù)格式可以通過轉(zhuǎn)換后再讀入。圖1導(dǎo)入點格式界面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范圍，可以用來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平臺上的測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“選擇類似圖元”即選擇全部等高線，然后在工具空間中新建一個曲面，再選擇該曲面的定義中選擇“添加”“等高線”。系統(tǒng)就會根據(jù)等高線圖元的Z值轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的高程信息，自動建立一個曲面數(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)計曲面根據(jù)土地整理項目的特點和要求，設(shè)計曲面是根據(jù)地形條件和設(shè)計要求，來求得一個能滿足灌溉需要又使土方工作量最合理化的一個平面，需要確定的參數(shù)有兩個：高程和坡度，我們在Civil3d中用放坡的方法來實現(xiàn)。然后再用設(shè)計曲面和上一步驟構(gòu)建的地表曲面進(jìn)行體積計算，從而實現(xiàn)土方工作量的計算，如下圖。圖3土方計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)我們在圖內(nèi)定義的邊界和給定的放坡參數(shù)，創(chuàng)建一個放坡曲面。2.3土方計算曲面數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，就可以進(jìn)行土方工作量的計算了。在主菜單“放坡”-“實用工具”，然后單擊“放坡體積工具”，出現(xiàn)如下界面：圖5放坡體積計算計算出的結(jié)果凈值往往不是理想值，我們就需要單擊“自動升高/降低以平衡體積”工具，給定自動平衡體積的理想凈值：圖6輸入所需體積然后Civil3d就會進(jìn)行試算得出準(zhǔn)確的自動平衡計算結(jié)果：圖7自動平衡計算結(jié)果

然后我們再根據(jù)自動平衡計算結(jié)果，對設(shè)計方案進(jìn)行必要的調(diào)整，也就是對放坡參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的同時Civil3d會自動地對體積計算結(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)過試算后確定的設(shè)計結(jié)果，可以直接輸出土方施工圖。在主菜單“曲面”-“實用工具”，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會根據(jù)先前設(shè)定好的樣式，自動生成土方施工圖，用不同的顏色和樣式來反映每個地塊的填挖方工作量。3．結(jié)語經(jīng)過對Civil3d在土方計算中的應(yīng)用嘗試，我們的收獲有以下幾點：1、Civil3d計算體積的數(shù)據(jù)模型和算法都十分嚴(yán)密科學(xué)，保證了土地整理項目中土方計算的精度和效率。2、Civil3d給設(shè)計者提供了豐富和強(qiáng)大的設(shè)計工具，大大提高了設(shè)計者的工作效率，同時也對測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)計部門的需要，提供能直接用于設(shè)計的三維數(shù)據(jù)是迫在眉睫的需要，也是未來發(fā)展的必然趨勢?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】：1、《AutodeskCivil3Dhelp》2、《約束Delaunay