基于CIVIL 3D数据源处理二次开发的研究

2019-03-06黄晔卉欧阳龙山陈懿强

港工技术 2019年1期

黄晔卉，欧阳龙山，陈懿强

（1.中交上海航道勘察设计研究院有限公司，上海 200120；2.上海市航务管理处，上海 200001）

1 背景

建筑信息模型，即 Building Information Modeling，简称为BIM。BIM最初主要应用于建筑领域，通过在原本三维模型的基础上增加其他数字信息，比如材质，属性等，且进行相应的施工模拟和碰撞检测，从而达到在项目初期阶段即可发现设计问题的目的，继而进行相应的优化设计，把控进度。由于其在建筑行业中带来的效果显著，各行各业也逐渐开始接纳 BIM 技术。其中，Autodesk公司为交通运输、土地开发和水利项目的土木工程专业领域所开发设计的软件CIVIL 3D，也得到了上述领域设计人员的积极推广与应用。

早期，陈光宇[1]简要介绍了CIVIL 3D软件，并依据测量点数据创建了数字地形模型。于佳[2]以CIVIL 3D在水利工程中拱坝主体的应用为例，展示了其在水利工程中的应用前景。昂龙[3]等人利用CIVIL 3D创建的三维模型，可快速进行复杂地形的土石方施工规划，准确计算土石方量，从而达到挖填平衡的效果。赵立鹏[4]采用BIM技术能很好的完成航道疏浚模型的建立、工程量的计算以及施工质量的控制。

然而，在采用传统方法与CIVIL 3D方法进行工程量计算时，最终所得数据往往存在误差。产生误差的原因有很多，数据源就是其中一种，之前的学者对其都没有很好的研究和解决。因此，本文基于visual studio平台，采用 .Net语言进行二次开发，将传统测量所得的数据源进行处理，最终得到统一的数据源，并基于新的数据源进行CIVIL 3D方法和传统方法的比较与分析。

2 建模思路和建模流程

2.1 传统与CIVIL 3D的断面法建模思路

2.1.1 传统内河航道土方计算思路

实测水深点导入→泥面线生成→航道中心线、航道底边线和断面线导入→疏浚断面建立→与泥面线相交，断面疏浚量生成→在所需断面手动添加二级边坡→断面法产生疏浚总量。

2.1.2 CIVIL 3D的建模思路

实测水深点导入→地形曲面生成→航道中心线、航道底边线导入→转化航道中心线与底边线为路线→装配模型（即设计疏浚模型）设定，并按路线进行装配→与地形曲面相交，生成工程量。

2.1.3 BIM计算方法

CIVIL 3D计算时采用的体积计算方法主要有以下三种：组合体积算法、平均端面积算法以及棱体算法。

组合体积算法采用实际曲面数据，而不使用公式在采样线之间内插体积。如果曲面三角形的任意边小于采样线间隔，则此方法较为有用。

若位于两个连续桩号之间的挖方或填方区域具有相似的造型，则可以使用平均端面积的方法。

若桩号之间的地形变化较大，那么使用棱体算法会更为精确。

这三种算法中最常用的就是平均端面积算法，其原理为：将一个桩号处的材质类型面积与下一个桩号处的材质类型面积相加，再将两者之和除以二，然后将结果与横断面之间的距离（L）相乘来计算体积。即：

3 二次开发

纵观两者的建模思路和方法可以看出两者所得数据应该是相同的，因为采用了同样的测线和同样的测点。以上海市内河航道 A部分航段进行研究，航道A流经松江区南部和金山区东部，为闸控航道，里程约7.72 km。

根据某测量单位测得的航道A的水深测点，间隔50 m取一个断面，通过CIVIL 3D软件建立航道A部分航段的三维原始地形曲面模型，如图1。

图1 某航道A地形曲面模型

按照设计要求，建立航道A该航段的设计疏浚模型，以-1.5m作为底高程，采用1:2.5的坡比，采用0.3 m和0.75 m分别作为其超深、超宽。运用CIVIL 3D建立该航道模型，用测线进行采样得到的泥面线如图2所示。采用传统方法得到相同位置的泥面线，如图3所示。将图2和图3的泥面线进行对比如图4所示。