三維技術(shù)在場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中的運(yùn)用(評(píng)審)-20120508

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。三維技術(shù)在場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中的運(yùn)用(評(píng)審)-20120508AutoCAD Civil 3D在工業(yè)總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用評(píng)審論文三維技術(shù)在場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中的運(yùn)用雷群攀枝花攀鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司摘要：三維設(shè)計(jì)是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ),而AutoCAD Civil 3D軟件是面向土木工程的三維信息模型化解決方案。本文以一實(shí)際工程為例，利用AutoCAD Civil 3D軟件進(jìn)行三維場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)，探討三維技術(shù)在場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì) 場(chǎng)地平土設(shè)計(jì) 斷面法 三維模型 可視化1前言三維

2、設(shè)計(jì)是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)，它是建立在平面和二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓設(shè)計(jì)目標(biāo)更立體化，更形象化的一種新興設(shè)計(jì)方法1。 在工業(yè)企業(yè)基本建設(shè)中，一般施工初期要確定平土方式，進(jìn)行場(chǎng)地平整工作。場(chǎng)地平土工程是大部分設(shè)計(jì)項(xiàng)目施工階段早期、重要的環(huán)節(jié)，為“三通一平”中的“平”，是整個(gè)項(xiàng)目得以實(shí)施的前提和基礎(chǔ)條件之一。在總圖設(shè)計(jì)中，場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)一般是最早開(kāi)展的，而且計(jì)算繁瑣，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)。在傳統(tǒng)場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中，主要采用斷面法、方格網(wǎng)法、等高線(xiàn)法等，前兩種方法應(yīng)用最為廣泛，在原始地形復(fù)雜且無(wú)規(guī)律或地形坡度較大的場(chǎng)地，一般采用斷面法2。將三維技術(shù)應(yīng)用到總圖設(shè)計(jì)的場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中，是總圖設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三

3、維設(shè)計(jì)的嘗試和開(kāi)拓。歐特克公司的建筑信息模型解決方案（BIM）為不同的行業(yè)和應(yīng)用范疇提供了一系列的應(yīng)用三維數(shù)字技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件。作為面向土木工程的三維信息模型化解決方案，AutoCAD Civil 3D軟件能夠幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)更加高效地創(chuàng)建、檢查和交付交通建設(shè)、土地開(kāi)發(fā)以及環(huán)境等項(xiàng)目；利用包括地理空間與雨洪分析、工程量估算、交互式三維模擬在內(nèi)的可視化和分析工具，AutoCAD Civil 3D能夠幫助土木工程師設(shè)定更多的設(shè)計(jì)情境，推動(dòng)項(xiàng)目開(kāi)展；更具協(xié)調(diào)性和可靠性的設(shè)計(jì)信息能夠帶來(lái)更高質(zhì)量的文檔與精確的三維模型，有效地用于施工階段的自動(dòng)化機(jī)器指南；能夠幫助土木工程師最大限度地減少錯(cuò)誤和疏

4、忽，制定更明智的決策，在縮短生產(chǎn)時(shí)間的同時(shí)獲得極大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。該軟件利用復(fù)合體積算法或平均斷面積算法，更迅速地計(jì)算現(xiàn)有曲面與設(shè)計(jì)曲面之間的土方量。同時(shí)，AutoCAD Civil 3D 是建立在全球領(lǐng)先的CAD軟件：AutoCAD平臺(tái)之上，可以利用這一平臺(tái)更迅速地共享并完成項(xiàng)目3。本文以“攀鋼西昌釩鈦資源綜合利用項(xiàng)目水處理工程生產(chǎn)新水取水泵站及生活水系統(tǒng)”為例，利用AutoCAD Civil 3D軟件進(jìn)行三維場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)，探討三維技術(shù)在場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用和體會(huì)。2. 三維場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)2.1 工程場(chǎng)地概況攀鋼西昌釩鈦資源綜合利用項(xiàng)目水處理工程生產(chǎn)新水取水泵站及生活水系統(tǒng)擬建場(chǎng)地位于西木公路南

5、側(cè)，安寧河?xùn)|側(cè)河堤旁，距離西木公路直線(xiàn)距離約1.3km，該用地西接安寧河河堤，北、東、南三方臨農(nóng)田，原始地面標(biāo)高在1478.30m左右，設(shè)計(jì)室外標(biāo)高為1480.30m，占地約0.64hm2,見(jiàn)圖1：圖1該場(chǎng)地的Google衛(wèi)星地圖見(jiàn)圖2：擬建場(chǎng)地圖22.2 三維數(shù)字地形模型的建立原始地形圖是每個(gè)工程必不可少的基礎(chǔ)資料，所有總圖設(shè)計(jì)均基于原始地形圖開(kāi)展，在AutoCAD Civil 3D軟件中，原始地形圖的處理，即三維數(shù)字地形模型的建立，是至關(guān)重要的一步。首先創(chuàng)建“原始地形曲面”，然后通過(guò)添加原始地形的“高程點(diǎn)”形成初始的三維數(shù)字地形模型。為了保證該地形模型最大限度的接近實(shí)際地形，提高地形模型的

6、精度，在“原始地形曲面”中添加“邊界”、“等高線(xiàn)”、“特征線(xiàn)”（描述原始地形中的坎、擋墻、坡、路、房屋、山谷、山脊等地形特征要素）等定義，生成的“原始地形曲面”見(jiàn)圖3：圖3根據(jù)該場(chǎng)地的Google衛(wèi)星地圖，直接利用AutoCAD Civil 3D軟件或者結(jié)合Autodesk Navisworks、Autodesk 3ds Max design等軟件對(duì)“原始地形曲面”貼圖，可以更直觀、形象的模擬、體現(xiàn)真實(shí)的原始地形、地貌，幫助總圖設(shè)計(jì)人員更精確的理解地形。本實(shí)例利用Autodesk Navisworks軟件貼圖渲染后的“原始地形曲面”見(jiàn)圖4：圖42.3 三維平土模型的設(shè)計(jì)AutoCAD CIVI

7、L 3D軟件在場(chǎng)地設(shè)計(jì)中主要利用其放坡功能，通過(guò)放坡，可以快速準(zhǔn)確地得到各種數(shù)據(jù)，如邊坡挖填高度，坡腳線(xiàn)位置，土石方工程量等，如需要進(jìn)行調(diào)整，只需調(diào)整要素線(xiàn)的位置或標(biāo)高，即可得到新的數(shù)據(jù)，給設(shè)計(jì)者實(shí)時(shí)提供了大量的參考數(shù)據(jù)，可以及時(shí)地對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。每個(gè)放坡的基線(xiàn)，可以是實(shí)際場(chǎng)地設(shè)計(jì)中的坡邊、坡腳、擋墻頂、擋墻腳、道路邊等具備形狀、位置、高程等特征的設(shè)計(jì)控制線(xiàn)，在AutoCAD CIVIL 3D中用放坡要素線(xiàn)來(lái)描述。根據(jù)地勘報(bào)告的要求確定放坡的坡比，創(chuàng)建相應(yīng)的放坡規(guī)則，對(duì)每個(gè)放坡基線(xiàn)創(chuàng)建相應(yīng)的放坡。對(duì)放坡之間的空白區(qū)域，如平臺(tái)空地、道路等要素線(xiàn)圍合封閉區(qū)域，創(chuàng)建放坡填充，形成的三維平土模型（以放

8、坡組來(lái)表示）見(jiàn)圖5：圖5最后，根據(jù)平土模型（放坡組）創(chuàng)建“平土設(shè)計(jì)曲面”，見(jiàn)圖6：圖6AutoCAD CIVIL 3D軟件可以及時(shí)計(jì)算“平土設(shè)計(jì)曲面”和原始地形曲面”之間的挖、填方量，并根據(jù)棄方或缺方自動(dòng)計(jì)算“平土設(shè)計(jì)曲面”需升高或降低的高度，可以自動(dòng)優(yōu)化平土設(shè)計(jì)，以達(dá)到挖、填方量平衡的要求。2.4 平土斷面、土方計(jì)算表的自動(dòng)生成采用斷面法計(jì)算土方量的平土基線(xiàn)在AutoCAD CIVIL 3D軟件中用路線(xiàn)來(lái)表示，然后根據(jù)路線(xiàn)（平土基線(xiàn)）和斷面線(xiàn)創(chuàng)建斷面采樣線(xiàn)組，最后根據(jù)斷面采樣線(xiàn)組自動(dòng)生成平土斷面，見(jiàn)圖7:圖7AutoCAD CIVIL 3D軟件根據(jù)平土斷面及相應(yīng)的材質(zhì)參數(shù)自動(dòng)生成土方計(jì)算表（

9、總體積表），見(jiàn)表1:表1平土斷面、土方計(jì)算表和地形模型、平土模型之間是動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的，調(diào)整設(shè)計(jì)模型，平土斷面、土方計(jì)算表會(huì)相應(yīng)調(diào)整。2.5 三維平土設(shè)計(jì)的可視化AutoCAD CIVIL 3D軟件可以創(chuàng)建強(qiáng)大的可視化效果，可以直接從模型生成可視化效果，同時(shí)也可將模型發(fā)布到Google Earth，以便在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中更好地了解項(xiàng)目。結(jié)合使用Autodesk 3ds Max design軟件還可以為模型制作照片級(jí)真實(shí)感的渲染圖。在Autodesk Navisworks 軟件中利用Civil 3d模型進(jìn)行模擬則能幫助項(xiàng)目利益相關(guān)方更好地了解項(xiàng)目建成后的外觀和性能。本實(shí)例利用Autodesk 3ds Max

10、 design軟件后期處理平土設(shè)計(jì)模型，生成的渲染效果圖見(jiàn)圖8:圖83. 結(jié)語(yǔ)根據(jù)以上利用三維技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)的實(shí)例和原二維設(shè)計(jì)方法相比較：在傳統(tǒng)利用AutoCAD軟件進(jìn)行的二維設(shè)計(jì)中，場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)中的斷面、土方量需設(shè)計(jì)人員手工繪制、計(jì)算，工作量較大，不易調(diào)整修改；而利用AutoCAD Civil 3D軟件進(jìn)行的三維場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)，自動(dòng)生成平土斷面、土方計(jì)算表等設(shè)計(jì)成果，避免了手工繪制、計(jì)算中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，且整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，統(tǒng)一在三維模型中進(jìn)行，平面、斷面、土方計(jì)算表等模型是動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的，調(diào)整其中一個(gè)模型的數(shù)據(jù)，其他模型會(huì)自動(dòng)更新，保證了所有模型數(shù)據(jù)的一致性，有利于平土設(shè)計(jì)的調(diào)整修改；同時(shí)，A

11、utoCAD Civil 3D軟件結(jié)合Autodesk Navisworks、Autodesk 3ds Max design等三維設(shè)計(jì)軟件的可視化技術(shù)提供了對(duì)現(xiàn)實(shí)的精確、真實(shí)、生動(dòng)的展示，這是二維設(shè)計(jì)不可能實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上，以三維模型和可視化為特征的三維設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在總圖設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，本文僅在場(chǎng)地平土設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用進(jìn)行了初步的闡述，希望能達(dá)到拋磚引玉的作用。參考文獻(xiàn)1 孫翔峰. 三維設(shè)計(jì)M. 上海：光明日?qǐng)?bào)出版社，2006.2 井生瑞. 總圖設(shè)計(jì)M. 北京：冶金工業(yè)出版社，1989.3 Autodesk. AutoCAD Civil 3D概述. 4 "James Wedding, P

12、.E.", "Scott McEachron". Mastering AutoCAD Civil 3D 2011M. Canada: "Wiley Publishing, Inc.".10members from key minority outreach, promote a comprehensive strictly administering the party into the branches, put it into every party member, give full play to each party organiza

13、tion fight fortress function, each the exemplary vanguard role of party members. Is to promote the inner-party education extend from the concentrated education to regular education, in the regular education efforts, real party ideology in the all party members and the party's construction throug

14、h system. Is to boost the spirit of all party members, education guide all members of the party in their respective work positions, responsible and dependable officer, make contributions. Therefore, we must from the height of political and global, fully aware of "two" learning the importan

15、ce of education, put "two" education as a major political task and practice well. All members to active participation, really into, in "learn, and do, and modified, and promoting" upper and lower really Kung Fu, effective put thought and action unified to XI General Secretary of

16、important indicates spirit up, unified to Central and provincial of decision deployment up, solid do learning education the work, effective do good accountability, caught in place, see effectiveness, condensed up officer venture, and promoted water the work of powerful power. Second, accurately grasp the "two" educational focus . Marxist positions, knowing that good talk show a strong belief in pursuit, history as spirit, sincere feelings for the people, pragmatic style of thinking,