CASS结合CIVIL 3D在堆场复杂坡度计算中的应用研究
2020-12-16李学平曹洲平
李学平 曹洲平
民航机场建设工程有限公司 天津 300450
在公路、铁路、堆场、机场跑道等工程中，依据坡度计算相应位置结构顶面高程是工程测量中经常遇到工作，特别是道路工程已有成熟的计算软件来完成道路顶面标高的计算工作；而在堆场工程中，当堆场上存在建筑物时，经常在两个方向上存在坡度，设计单位设计的坡度也有一定的随意性，造成相应的计算软件并不适用，本文以实际工程利用CASS结合CIVIL3D完成堆场复杂坡度的计算。
天津港北疆港区C段智能化集装箱码头工程（辅建区部分）主要是堆场、建筑单体、场区道路，特别是吊具区存在2号变电所与维修中心两个建筑物，建筑物之间为混凝土大板，坡度为双向坡度，设计要求以东西向特征线高程为主进行放坡。混凝土大板分仓位5m×4m，需要分别计算各分仓四个角点的高程；因为不是线性坡度，如果使用EXCEL计算无法使用统一的公式进行计算，需要计算各特征线的高程，然后根据特征线与各分仓角点的纵横向距离推算各个角点的高程，计算量很大，耗时费力；在实际工程中，测量部门利用南方CASS结合CIVIL3D快速完成该部分混凝土大板各分仓角点高程的计算，下面以图1部分为例，详细介绍其应用方法。
1 利用南方CASS建立高程骨架
根据图纸提供的高程信息，利用南方CASS高程展点功能，将图纸具有具体高程信息的位置建立相应的高程点，高程点之间通过线段进行连接，连接后的线段起终点具有设计高程信息；当然也可以不建立高程点，直接连接线段，然后通过线段特性更改线段起终点的高程数值也可以完成高程骨架的建立，但不足的是当三维线段较多时，容易发生混乱和错误，不如上述方法简单明了。
2 高程骨架的细化
当建立好高程骨架后，不能直接利用CIVIL3D直接生成设计曲面，因为高程骨架提供的高程点信息较少，CIVIL3D只能识别线段起终点高程信息，当高程点密度不足时，其采用三角网法生成的曲面是采用高程内插的方法，其与设计要求的计算方法不同，得到的曲面与设计高程最大差值能够达到4cm左右，远远超过《水运工程质量检验标准》JTS 257-2008要求的堆场混凝土大板标高±20mm的要求，解决的方法是对高程骨架进行细化。
实现高程骨架细化的原理是：因为高程骨架线段上的不同位置具有相应的设计高程，只要连接线段是连接在高程骨架线段上，其细部线段也就具有了相应的设计高程信息[1]。
高程骨架细化的方法：利用平移、矩阵等方法快速做出不需要高程信息的设计分仓平面图，利用参照的方法将分仓图作为高程骨架的底图，这样就可以在建立好高程骨架图上获取设计分仓角点的位置，连接分仓角点使其细部高程骨架具有设计的高程信息。需要注意的是：在捕捉过程中，捕捉需要设置为外观交点，而且参照图层应置于底层，否则捕捉的信息为参照图的高程信息，导致细部高程骨架高程信息错误。当建立好细部高程骨架后，将所有高程骨架线全部按4m定距等分(大板分仓距离为5m×4m)，这样我们将获得大量的具有真实信息的高程点，然后利用CIVIL3D生成设计曲面。
值得注意的是：定距等分的方法，在骨架线的起终点不会生成高程点，这里就需要利用CIVIL3D生成设计曲面时，不仅加入高程点、还要加入直线，这样我们获得足够密度的且符合设计要求的高程点，此后再利用CIVIL3D三角网生成设计曲面过程中，其软件就不会采用高程内插的方法，从而得到完全符合设计要求的曲面。
3 生成设计分仓角点高程
首先利用南方CASS生成在一个分仓角点上生成任意值的高程点，利用高程点处理命令将高程打散，只保留高程参照块，然后根据参照图的位置，利用矩阵及复制命令，将高程参照块布置在设计分仓角点上。然后利用CIVIL3D曲面编辑中块参照平移到曲面的命令，将所有块参照平移到曲面，这样所有块参照的高程值均变为曲面相应位置的高程值，即我们所需的分仓角点设计高程值。利用南方CASS将所有块参照生成高程点，将块参照删除，重新进行高程展点，这样我们就得到分仓各角点的高程。需要注意在重新展高程点时，需要将高程点的小数改成3位小数，因为南方CASS默认的高程点小数保留位数是2位小数，这样会造成分仓角点高程精度损失。
4 与手算分仓角点高程数值对比
为了验证这种方法生成分仓角点高程的准确性，我们对此块区域的高程按设计要求进行手算，对分仓各角点的高程点进行对比，高程值最大互差位1mm（图1），证明此种方的正确性和可行性，并且此种方法的计算效率大大高于利用excel计算，且具有可视化的优点。
图1
5 结束语
本方法主要利用CIVIL3D可以将高程块移动到设计曲面、当高程点间距小于三角网边长时，三角网将不采用内插的方法的特性生成设计曲面、CASS自动展点等特点结合在一起快速准确的完成分仓角点的高程计算，该种方法不仅效率高，且生成的数据直接在显示在平面图上，便于现场施工的标高控制，而手算只能生成电子表格。实际工程中，作为测量技术人员，我们应该擅于结合各测量软件的特点，解决工程中遇到的各种新问题。
