摘要：一般在工程建設(shè)前，都需要對建設(shè)場地進(jìn)行改造，以達(dá)到工程建設(shè)的要求，稱之為場平。本文針對場平設(shè)計的特點，探討在AutoCAD環(huán)境下，使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，完成場平網(wǎng)格劃分。并以網(wǎng)格對象為基礎(chǔ)，對網(wǎng)格角點的測量高程及設(shè)計高程進(jìn)行曲面計算，自動生成網(wǎng)格零線和土方量，完成工程量統(tǒng)計和標(biāo)注功能，達(dá)到CAD輔助設(shè)計出圖的目的。

關(guān)鍵詞：場平 網(wǎng)格 軟件 CAD

中圖分類號：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0185-01

1 概述

場平工程設(shè)計初期需要確定場地的紅線范圍、網(wǎng)格劃分的基點、網(wǎng)格的寬和高，設(shè)計線分布及高程，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分和計算，具體的設(shè)計步驟可分為：劃分網(wǎng)格、計算角點現(xiàn)狀標(biāo)高、計算角點設(shè)計標(biāo)高、生成網(wǎng)格零線、計算網(wǎng)格土方量、工程量統(tǒng)計及標(biāo)注等。使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，將每個網(wǎng)格做為獨立的對象，角點的測量高程、設(shè)計高程、網(wǎng)格零點與土方等數(shù)據(jù)為關(guān)聯(lián)的屬性，遍歷對所有網(wǎng)格做相關(guān)計算，最后進(jìn)行統(tǒng)一的工程量統(tǒng)計和標(biāo)注。軟件對傳統(tǒng)的場平設(shè)計命令和計算步驟進(jìn)行綜合，通過的簡單的操作快速生成場平成果，提高用戶的使用效率，菜單如下圖1所示。

以下內(nèi)容將對場平軟件中具體功能的程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行講解和分析。

2 場平網(wǎng)格劃分

確定了場平的多段線邊界、基點、網(wǎng)格尺寸后，通過中心點按網(wǎng)格間距偏移，通過與邊界線求交點計算出包含場平邊界的最小和最大的行數(shù)和列數(shù)，以中心點組成一個矩形網(wǎng)格。然后通過循環(huán)計算出每個網(wǎng)格的端點是否都在邊界內(nèi)，對網(wǎng)格線與邊界線進(jìn)行求交，若節(jié)點均不在邊界內(nèi)且與邊界無交點則為無效網(wǎng)格進(jìn)行剔除，若與邊界只有一個交點且節(jié)點在邊界內(nèi)部的數(shù)量小于或等于1個則為剛好相切的情況也進(jìn)行剔除。最后對剩下的網(wǎng)格進(jìn)行分類，若有與邊界相交的情況計算出實際的網(wǎng)格邊界，并保存數(shù)據(jù)，將其標(biāo)記出來。

3 角點高程計算

構(gòu)造測量曲面首先建立三角網(wǎng)外層凸殼，并依次將X-Y最小、X+Y最大、X-Y最大、X+Y最小的順序?qū)⑺膫€點加入到凸殼集合中，同時對余下點進(jìn)行遍歷，若在凸殼外側(cè)則加入到凸殼中。凸殼構(gòu)建后以此對凸殼進(jìn)行三角剖分，并以凸殼為基礎(chǔ)將剩下的散點依次加入到三角網(wǎng)中，三角網(wǎng)的具體算法可參考筆者的文章《Delaunay算法在CAD中處理地形數(shù)據(jù)的研究》。然后遍歷三角形判斷每個角點所在的三角形區(qū)域，通過端點與計算點連線求交算出節(jié)點高程進(jìn)而推算出計算點高程。設(shè)計高程可通過角點記錄的坐標(biāo)在平面做若干角度的射線與等高線平面求交，若交點小于2個認(rèn)為無效，進(jìn)入下個角度計算。當(dāng)交點在同一側(cè)則根據(jù)最近兩點距離推算計算點高程，若交點將計算點包含在內(nèi)則根據(jù)直線兩端的計算相關(guān)高程。計算結(jié)果中若有包含與在一側(cè)的情況以包含的計算結(jié)果為準(zhǔn)。計算出所有角點的測量高程、設(shè)計高程、高差，并記錄在網(wǎng)格角點的屬性中。

4 零線計算

通過分析不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相鄰2個角點的高差值符號不一致時，在兩角點的連線上必然有一個零點。通過循環(huán)對網(wǎng)格的4條邊界線進(jìn)行計算可算出每條邊界上的零點，并考慮角點也可能為零點的情況，一般分為以下幾類：

（1）零點數(shù)為2個，直接相連生成零線；（2）零點數(shù)為3個，通過對節(jié)點的端點符號進(jìn)行分類發(fā)現(xiàn)3個零點必定是有一個零點為節(jié)點，通過循環(huán)排除節(jié)點，剩下兩個進(jìn)行相連；（3）零點數(shù)為4個，首先排除掉4個均為節(jié)點的情況，然后對網(wǎng)格的中點進(jìn)行高程計算。

根據(jù)中心點的正負(fù)號可判斷出4個節(jié)點的連接順序。若根據(jù)角點高差的位置分類，大體可分為圖2中的三種情況。

5 土方計算

根據(jù)零點的分類情況可將網(wǎng)格的填挖方分為以下幾類：（1）若只有一個為正且為零點則為相切也是全為填；（2）若只有一個為負(fù)則通過判斷零點是否為端點以及所在邊序號，找到其相鄰的2個零點，算出相應(yīng)的挖方及剩下區(qū)域的填方；（3）2正2負(fù)兩者相鄰時通過正節(jié)點與零點相連求交算出區(qū)域邊界的點順序進(jìn)行土方計算；（4）2正2負(fù)兩者交叉時，若只有2個零點則說明2個正節(jié)點均為0，則為全挖；若有3個零點說明有1個正節(jié)點為0；若有4個零點則根據(jù)零線的走向找到2個三角區(qū)域的位置，再根據(jù)節(jié)點的正負(fù)號計算出對應(yīng)的填挖方。

6 結(jié)語

以上算法為本公司自主研發(fā)的場平設(shè)計軟件中所采用，并在實際的工程設(shè)計中得到應(yīng)用，經(jīng)大量工程應(yīng)用證實，生成的場平數(shù)據(jù)精確度較，大大提高了設(shè)計效率。同時，隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用，場平設(shè)計在三維平臺上也會有更多的發(fā)展，這些問題都有待進(jìn)一步的深入研究。

參考文獻(xiàn)

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