王大志　黃鵬

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的石料場(chǎng)開(kāi)采二維設(shè)計(jì)方法流程復(fù)雜、工作內(nèi)容繁多的特點(diǎn)，提出了基于Civil 3D的石料場(chǎng)開(kāi)采三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，包括建立原始地形曲面，對(duì)地層鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行Kriging插值擬合并建立地層曲面，石料場(chǎng)開(kāi)采量計(jì)算與分析，石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)，石料場(chǎng)邊坡開(kāi)口線坐標(biāo)數(shù)據(jù)提取等。通過(guò)該方法建立的模型具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)屬性，可以根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)的變更動(dòng)態(tài)更新。工程應(yīng)用表明：該方法簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)精度，滿足工程設(shè)計(jì)要求。提出的基于Civil 3D二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的模型邊界曲面信息提取方法實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)模型快速獲取開(kāi)口線施工放樣數(shù)據(jù)，讓設(shè)計(jì)和施工無(wú)縫銜接，提高了工程項(xiàng)目管理效率。

關(guān)鍵詞：石料開(kāi)采;Civil 3D; 三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì); Kriging; 插值擬合; 開(kāi)口線坐標(biāo); 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)

中圖法分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.07.021

文章編號(hào)：1006 - 0081（2022）07 - 0122 - 07

0 引 言

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱“CAD”）技術(shù)的高速發(fā)展，土木工程設(shè)計(jì)正由二維CAD向三維CAD轉(zhuǎn)變[1]，土木工程領(lǐng)域出現(xiàn)了Civil 3D，GEOPAK，CATIA等三維CAD工程設(shè)計(jì)軟件。相比二維設(shè)計(jì)，三維設(shè)計(jì)建立的實(shí)體模型更直觀、準(zhǔn)確、詳實(shí)，可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中消除碰撞，實(shí)體模型和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，一處修改所涉及的部位便會(huì)自動(dòng)修改。石料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)通常采用的是傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)方法，通過(guò)在地形圖中切剖面，計(jì)算開(kāi)采量。該方法耗時(shí)耗力，計(jì)算精度低，設(shè)計(jì)修改不便。而采用三維CAD設(shè)計(jì)方法，可以克服上述缺點(diǎn)，不但能建立直觀、準(zhǔn)確的石料場(chǎng)模型，還可以快速計(jì)算開(kāi)采量，提取料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖數(shù)據(jù)[2]。因此，將三維CAD技術(shù)應(yīng)用到石料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)中，有廣闊的應(yīng)用前景。

國(guó)內(nèi)的專家、學(xué)者，特別是工程技術(shù)人員，在將三維CAD技術(shù)應(yīng)用到石料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)方面，取得了豐碩的成果。楊偉[3]利用GeoBIM軟件進(jìn)行某水電站石料場(chǎng)三維地質(zhì)建模，并利用三維地質(zhì)模型進(jìn)行石料場(chǎng)儲(chǔ)量的計(jì)算，拓展了復(fù)雜石料場(chǎng)的分地層儲(chǔ)量計(jì)算方法。王勇勝等[4]提出了一種基于CATIA的料場(chǎng)開(kāi)采動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)方法，提高了料場(chǎng)開(kāi)采調(diào)整的計(jì)算精度和設(shè)計(jì)效率。華棟等[5]利用Civil 3D平臺(tái)，開(kāi)展了石料場(chǎng)開(kāi)采規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確計(jì)算剝離量、有用量及開(kāi)采量。牛貝貝等[6]利用ItasCAD軟件建立了石料場(chǎng)的三維地質(zhì)模型，對(duì)不同巖性的塊料分別進(jìn)行了計(jì)算，確定了優(yōu)先開(kāi)采區(qū)。上述方法解決了石料場(chǎng)三維地質(zhì)模型建立、儲(chǔ)量計(jì)算等問(wèn)題，但研究?jī)?nèi)容只涉及石料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)的某一方面，未能系統(tǒng)闡述石料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)模型的施工放樣數(shù)據(jù)提取。筆者在充分吸取上述成果的基礎(chǔ)上，以防城港市防城區(qū)抽水蓄能電站項(xiàng)目石料場(chǎng)為研究背景，基于Civil 3D平臺(tái)，結(jié)合石料場(chǎng)工程地質(zhì)情況，建立了石料場(chǎng)三維地質(zhì)模型，完成了石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)，并利用Civil 3D二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖數(shù)據(jù)提取，為后續(xù)邊坡開(kāi)挖施工放樣提供數(shù)據(jù)支撐。

Civil 3D是一款面向土木工程行業(yè)，適用于勘察測(cè)量工程、道路工程、市政工程、水利水電工程、航道工程、地質(zhì)礦產(chǎn)工程等多個(gè)不同行業(yè)領(lǐng)域的三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件。生成的模型包含豐富的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，便于在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中快速進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，根據(jù)計(jì)算和分析結(jié)果做出決策，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，快速、高效地創(chuàng)建與設(shè)計(jì)變更保持同步的可視化效果。它可以分析與調(diào)整測(cè)量數(shù)據(jù)、創(chuàng)建精確三維地形、設(shè)計(jì)各種路線及縱斷面、生成道路模型并計(jì)算土方量等，能夠幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更加高效地設(shè)計(jì)、分析和可視化項(xiàng)目[7]。

Civil 3D二次開(kāi)發(fā)是在其開(kāi)放的.NET API基礎(chǔ)上對(duì)用戶界面、業(yè)務(wù)邏輯以及數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)進(jìn)行擴(kuò)展。允許用戶根據(jù)自己的需求進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，擴(kuò)展和延伸專業(yè)功能。Civil 3D提供的.NET API接口用于創(chuàng)建基于Civil 3D的.NET應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)用戶自定義的創(chuàng)建、存取和操作絕大多數(shù)Civil 3D對(duì)象，包括點(diǎn)、等高線、曲面、縱斷面、橫斷面、道路、管道等[8]。

1 基于Civil 3D的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)思路

通過(guò)Civil 3D的曲面及放坡功能建立石料場(chǎng)地形、地質(zhì)曲面和邊坡開(kāi)挖曲面，計(jì)算石料場(chǎng)的開(kāi)采量、邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)參數(shù)，并動(dòng)態(tài)調(diào)整終采平臺(tái)高程，使石料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)[9]。主要設(shè)計(jì)思路如下。

（1） 根據(jù)測(cè)量資料，形成地形曲面所需點(diǎn)文件;根據(jù)勘察資料，對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，形成地層曲面所需點(diǎn)文件。

（2） 利用Civil 3D軟件，導(dǎo)入各類點(diǎn)文件，建立地形、地層曲面。對(duì)石料場(chǎng)剝離料、有用料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（3） 根據(jù)初步確定的石料場(chǎng)多級(jí)邊坡開(kāi)挖坡比、開(kāi)挖高度、馬道寬度等參數(shù)，在Civil 3D部件編輯器中制作多級(jí)邊坡部件，然后在圖中進(jìn)行裝配，建立石料場(chǎng)開(kāi)挖坡面。

（4） 建立體積曲面，計(jì)算石料場(chǎng)開(kāi)采量。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整石料場(chǎng)終采平臺(tái)高程，再次擬定多級(jí)邊坡開(kāi)挖參數(shù)并建立石料場(chǎng)開(kāi)挖坡面，不斷比選并獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

（5） 利用Civil 3D二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，編程提取最終設(shè)計(jì)方案確定的石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖數(shù)據(jù)，用于后續(xù)石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖施工。

2 三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法及軟件開(kāi)發(fā)

2.1 建立原始地形曲面

對(duì)石料場(chǎng)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，保存為Civil 3D能夠識(shí)別的“*.txt”格式文件（圖1）。在Civil 3D中，利用軟件的“工具空間-瀏覽-曲面-創(chuàng)建曲面”創(chuàng)建一個(gè)空的原始地形曲面，然后利用“定義-點(diǎn)文件-添加點(diǎn)文件”導(dǎo)入地形點(diǎn)數(shù)據(jù)，生成原始地形曲面（圖2）。曲面建立后，對(duì)曲面進(jìn)行觀察，通過(guò)“曲面特性”和“編輯曲面樣式”對(duì)曲面進(jìn)行處理，去除錯(cuò)誤的高程點(diǎn)，對(duì)等高線進(jìn)行平滑處理，設(shè)置點(diǎn)、三角形、邊界線、等高線、柵格、坡度等的樣式，對(duì)高程、坡度、方向、流域進(jìn)行分析[10]。

2.2 建立地層曲面

2.2.1 鉆孔數(shù)據(jù)分析

為了控制工程造價(jià)，一般石料場(chǎng)地質(zhì)鉆孔數(shù)量較少，實(shí)際得到的鉆孔數(shù)據(jù)都是離散的，必須采用一定的擬合方法，通過(guò)離散的地層鉆孔數(shù)據(jù)來(lái)描述其空間分布規(guī)律，建立滿足精度要求的地層曲面。

2.2.2 插值擬合

在實(shí)際工程中，一般采用樣條法、Kriging法、反距離加權(quán)法、最小曲率法等插值算法擬合地質(zhì)鉆孔離散數(shù)據(jù)[11]。其中，Kriging法適用于各種類型離散數(shù)據(jù)，考慮了采樣點(diǎn)間的相關(guān)性，網(wǎng)格化精度高。根據(jù)該工程實(shí)際情況，地質(zhì)鉆孔通常為不均勻離散分布，網(wǎng)格化精度要求高，因此選擇Kriging法作為地層插值擬合的算法。

2.2.2.1 Kriging法原理

Kriging法又稱“空間局部插值法”，是以變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法，是地統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要內(nèi)容之一[12]。在石料場(chǎng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置間隔25 m×25 m的等距網(wǎng)格，根據(jù)15個(gè)地質(zhì)鉆孔各個(gè)地層的坐標(biāo)值，用Kriging插值計(jì)算方法，對(duì)區(qū)域內(nèi)所有網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)進(jìn)行插值擬合，最終得到地層曲面數(shù)據(jù)（圖3）。

2.2.2.2 Kriging法插值擬合步驟

2.2.3 生成地層曲面

2.3 石料場(chǎng)開(kāi)采量計(jì)算與分析

在石料場(chǎng)開(kāi)采二維設(shè)計(jì)中，一般采取平行斷面法進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算，儲(chǔ)量計(jì)算上限和下限按照高程來(lái)控制。而在基于Civil 3D的三維設(shè)計(jì)中，在已經(jīng)完成曲面建立的情況下，可以利用曲面的“高程分析”功能，通過(guò)相關(guān)參數(shù)設(shè)置，直接查詢對(duì)應(yīng)高程的體積，并生成分層體積表[14]。

2.4 石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖曲面

2.4.1 石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)

根據(jù)石料場(chǎng)區(qū)域工程地質(zhì)條件和實(shí)際開(kāi)挖剝離需求，計(jì)算邊坡級(jí)數(shù)，并設(shè)計(jì)確定邊坡坡比、坡高、馬道寬度、支護(hù)形式等。

2.4.2 生成邊坡開(kāi)挖曲面

在Civil 3D中，可以直接通過(guò)放坡工具來(lái)創(chuàng)建多級(jí)邊坡，也可以利用道路來(lái)創(chuàng)建多級(jí)邊坡并生成邊坡曲面。后一種方法直觀、高效，具體步驟如下。

（1） 制作多級(jí)邊坡部件。Civil 3D部件編輯器是一個(gè)圖形編程軟件，可定制各種部件，如道路、多級(jí)邊坡、擋土墻、隧洞等。部件編輯器提供可視化的開(kāi)發(fā)界面，操作簡(jiǎn)單且功能強(qiáng)大[15]。① 根據(jù)多級(jí)邊坡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)定義坡比、坡高、馬道寬度等每一級(jí)邊坡的部件參數(shù);② 添加點(diǎn)、連接等幾何要素，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)定;③ 向多級(jí)邊坡部件添加連接代碼，以便于信息的提取;④ 將制定完成的多級(jí)邊坡部件保存為“*.pkt”文件（圖4）。

（2） 裝配多級(jí)邊坡部件并生成曲面。① 在Civil 3D中導(dǎo)入自定義的多級(jí)邊坡部件;② 利用“創(chuàng)建裝配-裝配錨點(diǎn)-多級(jí)邊坡部件”對(duì)多級(jí)邊坡部件進(jìn)行裝配;③ 利用“創(chuàng)建道路-選擇石料場(chǎng)坡底開(kāi)挖軸線-選擇建立的裝配-建立道路曲面”來(lái)創(chuàng)建邊坡開(kāi)挖曲面（圖5）。

生成石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖曲面后，可以在Civil 3D中建立體積曲面，計(jì)算石料場(chǎng)有用料開(kāi)采量。如果計(jì)算出的開(kāi)采量和該項(xiàng)目的需求量有出入，可以調(diào)整石料場(chǎng)坡底開(kāi)挖軸線的高程及方向，再次按照上述步驟重新制定多級(jí)邊坡部件并建立石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖曲面，通過(guò)不斷比選，使最終的開(kāi)采量符合需求量。

2.5 提取石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖數(shù)據(jù)

在基于Civil 3D的三維設(shè)計(jì)中，建立的三維模型都自帶屬性，可以通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，編程提取石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖模型的邊界曲面信息，進(jìn)而得到開(kāi)口線坐標(biāo)。

2.5.1 提取模型邊界曲面信息原理

在Civil 3D中，三維實(shí)體模型是由點(diǎn)、線、面等子實(shí)體構(gòu)成。模型的幾何信息包括形體的形狀、位置、大小、尺寸等，模型的拓?fù)湫畔ㄐ误w的頂點(diǎn)、邊、表面等相互之間的連接關(guān)系，二者構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，共同形成對(duì)實(shí)體模型的完整描述[16]。

.NET API是通過(guò)邊界表示法（Brep）來(lái)精確表達(dá)實(shí)體模型的幾何信息和拓?fù)湫畔?。因此，可以通過(guò)建立實(shí)體模型的Brep類庫(kù)對(duì)象來(lái)訪問(wèn)實(shí)體模型的各個(gè)構(gòu)成元素，如點(diǎn)、邊、面的基本信息和頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。本文就是利用Brep類庫(kù)對(duì)實(shí)體模型邊界進(jìn)行分析，從而得到石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖實(shí)體模型的開(kāi)口線邊界的頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.5.2 提取模型邊界曲面信息步驟

（1） 選擇石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖實(shí)體模型中的開(kāi)口線所在的開(kāi)挖坡面子實(shí)體，利用Solid3d類的GetSubentityPathsAtGraphicsMarker函數(shù)獲取子實(shí)體路徑。

（2） 基于此子實(shí)體路徑，建立一個(gè)新的邊界表示對(duì)象（Brep），使子實(shí)體與自身的對(duì)象聯(lián)系起來(lái)。

（3） 利用此邊界表示對(duì)象，依次層層建立面（Face）、邊界環(huán)（BoundaryLoop）、邊（Edge）對(duì)象。最后，利用提取邊對(duì)象的端點(diǎn)坐標(biāo)，即得到開(kāi)口線坐標(biāo)數(shù)據(jù)（圖6）。

以下是提取石料場(chǎng)邊坡開(kāi)挖模型的邊界曲面信息主程序：

SelectedObject so = ss[0];//選擇實(shí)體

Solid3d solid = Tx.GetObject（so.ObjectId， OpenMode.ForRead） as Solid3d;//建立三維實(shí)體對(duì)象

int gsM = so.GraphicsSystemMarker; //獲取開(kāi)挖坡面子實(shí)體GS標(biāo)記

IntPtr Ptr = new IntPtr（gsM）;

Point3d Pt = new Point3d（0， 0， 0）;

Matrix3d Mt=new Matrix3d（）;

ObjectId[] Id = new ObjectId[2];

FullSubentityPath[] MysubentPath =

solid.GetSubentityPathsAtGraphicsMarker（SubentityType.Face， Ptr， Pt， Mt， Id）;//獲取子實(shí)體路徑

using（Autodesk.AutoCAD.BoundaryRepresentation.Brep brep = new Autodesk.AutoCAD.

BoundaryRepresentation.Brep（MysubentPath[0]）） {//建立一個(gè)邊界表示對(duì)象

foreach（Autodesk.AutoCAD.BoundaryRepresentation.Face face in brep.Faces） {//建立一個(gè)面對(duì)象

foreach（Autodesk.AutoCAD.BoundaryRepresentation.BoundaryLoop lp in face.Loops） {//建立一個(gè)邊界環(huán)對(duì)象

int edgCnt = 0;

foreach（Autodesk.AutoCAD.BoundaryRepresentation.Edge myEdge in lp.Edges）{//建立一個(gè)邊對(duì)象

ed.WriteMessage（"＼n Edge number {0}： " +

"＼n Vertex 1： {1}" + "＼n Vertex 2： {2}"，

++edgCnt，myEdge.Vertex1.Point，myEdge.Vertex2.Point）//輸出開(kāi)口線坐標(biāo)數(shù)據(jù)

}}}}

3 實(shí)例應(yīng)用

砂石骨料場(chǎng)位于防城港市防城區(qū)抽水蓄能電站水電站壩址東北方向，距離砂石料系統(tǒng)運(yùn)輸約36.5 km，水電項(xiàng)目石料需求約650 000 m。石料場(chǎng)頂部地形平緩，地表大多為松樹(shù)林，有少部分橄欖樹(shù)和核桃樹(shù)，自然坡度為4°～7°。分布高程850～1 250 m，長(zhǎng)度約280 m，寬度約320 m，面積約89 600 m。石料場(chǎng)出露地層為白堊系下統(tǒng)砂巖與泥巖，局部夾薄層泥質(zhì)粉砂巖。層狀構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀∶傾向135°，傾角33°～42°。

石料場(chǎng)地質(zhì)勘察按照5個(gè)地質(zhì)斷面布置，每個(gè)斷面分布3個(gè)地質(zhì)鉆孔，總共15個(gè)地質(zhì)鉆孔，孔深為6～12 m，揭露的地層從上至下分為3個(gè)地層，分別為殘坡積土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化砂巖。殘坡積土和強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖為剝離料，巖體較破碎，強(qiáng)度較低，力學(xué)性質(zhì)差。中風(fēng)化砂巖為有用料，巖體較完整，強(qiáng)度和承載力較高，工程地質(zhì)性質(zhì)較好。

根據(jù)擬合后的殘坡積土層、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層、中風(fēng)化砂巖層曲面數(shù)據(jù)，按照創(chuàng)建原始地形曲面的方法，從地面到地層分別創(chuàng)建殘坡積土層、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層、中風(fēng)化砂巖層地層曲面（圖7）。

（1） 選擇中風(fēng)化砂巖層地層曲面，利用“曲面特性-高程-范圍-指定范圍間隔與基準(zhǔn)高程-基準(zhǔn)高程-范圍詳細(xì)信息”來(lái)設(shè)置石料場(chǎng)開(kāi)采儲(chǔ)量圖（圖8）。

（2） 選擇中風(fēng)化砂巖層地層曲面，利用“添加圖例-高程-動(dòng)態(tài)”來(lái)添加分層體積表，并通過(guò)“表格特性-編輯表格樣式-特性-曲面范圍體積”來(lái)生成分層體積表，并顯示各高程范圍的儲(chǔ)量（表1）。

（3）按照上述方法，選擇原始地形曲面，同樣可以得到分層體積量，和中風(fēng)化砂巖層地層曲面得到的分層體積量相減，得到剝離體積量。最終確定石料場(chǎng)規(guī)劃儲(chǔ)量約為161萬(wàn)m，其中剝離料為35萬(wàn)m，有用料為126萬(wàn)m，剝采比為1∶3.6，石料場(chǎng)開(kāi)采累計(jì)曲線如圖9所示。

石料場(chǎng)按照坡高30～40 m一級(jí)進(jìn)行放坡;坡頂開(kāi)口邊坡多為殘坡積土覆蓋層，采取1∶2的坡比進(jìn)行開(kāi)挖，馬道寬度為5 m，采取噴錨支護(hù)措施;下部邊坡多為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖和中風(fēng)化砂巖，采取1∶1～1∶1.5的坡比進(jìn)行開(kāi)挖，馬道寬度為3～5 m，采取噴混凝土支護(hù);整個(gè)開(kāi)挖區(qū)域外圍設(shè)置截水天溝，馬道設(shè)置排水溝（圖10）。

4 結(jié) 論

依托Civil 3D強(qiáng)大的曲面處理功能和模型動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)屬性，可以快速開(kāi)展石料場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)工作，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)精度。運(yùn)用Civil 3D開(kāi)展石料場(chǎng)三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)工作有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

（1） Civil 3D利用不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）進(jìn)行建模，直接利用野外實(shí)測(cè)的地形特征點(diǎn)、插值擬合點(diǎn)構(gòu)造曲面三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)面結(jié)構(gòu)。三角網(wǎng)面直接利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)，與地形特征相協(xié)調(diào)，保證了生成曲面的精度。在構(gòu)網(wǎng)時(shí)，通過(guò)插入特征線的方式，保留了原有關(guān)鍵地形特征，能很好地適應(yīng)復(fù)雜、多變地形。

（2） Civil 3D模型具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)屬性，在設(shè)計(jì)的任何階段，通過(guò)修改邊坡坡比、坡高、開(kāi)挖要素線等參數(shù)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，該模型與變更參數(shù)相關(guān)的部分會(huì)實(shí)時(shí)自動(dòng)更新。這種動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系省去了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中大量重復(fù)繪制工作，降低了設(shè)計(jì)出錯(cuò)率。

（3） Civil 3D設(shè)計(jì)模型建立后，可以自動(dòng)生成施工平面圖，如開(kāi)挖平面圖、開(kāi)挖剖面圖和土方施工圖等，相比二維設(shè)計(jì)，省去了大量制圖工作，節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間。

（4） 利用Civil 3D的.NET API二次開(kāi)發(fā)功能，可以根據(jù)石料場(chǎng)開(kāi)采設(shè)計(jì)實(shí)際需要，從建立的實(shí)體模型快速獲取相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，指導(dǎo)后續(xù)施工，讓設(shè)計(jì)和施工無(wú)縫銜接，提高了工程項(xiàng)目管理效率。

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（編輯：李 晗）

3D dynamic design method of quarry mining based on civil 3D

WANG Dazhi， HUANG Peng

（SPIC Guangxi Electric Power Co.， Ltd.， Nanning? 530022， China）

Abstract：In view of the characteristics of complex process and various work contents of the traditional two-dimensional design method for quarry mining， a three-dimensional dynamic design method for quarry mining based on civil 3D is proposed， including the establishment of the original terrain surface， Kriging interpolation of the stratum drilling data， the establishment of the stratum curve surface， the calculation and analysis of quarry mining volume， and the excavation design of quarry slope， coordinate data extraction of the opening line of the quarry slope. The model established by this method has dynamic correlation attributes and can be updated dynamically according to the changes of design parameters. The engineering application shows that this method can simplify the design process， improve the design efficiency and accuracy， and meet the requirements of engineering design. The proposed model boundary surface information extraction method based on civil 3D secondary development technology can realize the rapid acquisition of open line construction setting out data from the design model， make the design and construction connect seamlessly， and improve the efficiency of project management.

Key words：exploitation of stone; Civil 3D; 3D dynamic design; Kriging; interpolation fitting; coordinate of opening line; secondary development technology