应用研究
三维地形建模在东风矿区土石方计算中的应用
李双峰1孙健2董磊2武雨亮1
(1.山东黄金矿业（玲现）有限公司东风项目管理部山东招远265400；
2.山东黄金矿业（玲珑）有限公司九曲分矿山东招远265400）
摘要利用AutoCAD三维功能建立越直观的地形填挖前后立体模型，并自动计算出其填挖方土石方工程量
关键词：AutoCAD三维土石方中图分类号：TU201
1、引言
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2012)08-0068-01
组成的整体面。此时的整体面是由一个个空间三角形组成的拓扑图，必须用CONVTOSURFACE"转换成曲面"使各个空间三角形转
在地表工程施工中，会遇到许多的不规则的构筑物，在工程量计算时，常用的传统方法是绘制断面图，量取断面面积，采用平均断面法进行各种工程量的计算，这样计算出来的工程量和实际之间必然存在一定的差距。随着AUTOCAD功能的逐步开发，特别是 CAD2009以后版本，三维功能大大提高。笔者尝试了
一种计算土石
方工程量方面的新方法，即通过野外采集的原始数据，利用 AUTOCAD2009建立三维立体模型进行实体计算土石方工程量.该方法的特点是对于区域土石方计算时不必绘制断面图根据地形地貌建立直观真实的三维立体模型，直接量取实体体积即可得到所要计算的工程量。这样既可充分完全地利用野外采集的原始数据参与工程量计算，又可使计算精度和速度大大提高。下面结合东风矿区风井厂地山体爆破开挖工程就该方法的操作过程进行详细的阐述。 2、地形实体建模
根据数据采集的方式不同，地形模型建立有很多种方法，如沿等高线采样，规则格网采样，不规则三角网等等，最常见的是不规则三角网建模，其中最常用的是Delaunay三角网，通过地形测量获取地面碎部点坐标(XiYiHi)，建立三维地形表面模型。碎部点的选取极为重要，直接关系到模型建立的接近真实情况。这是地形开挖前的建立实体模型。
2.1款据点的传输
东风矿区风井区由于厂地狭小，需要进行一定的山体爆破才能满足施工厂地要求，我们对山体开挖前后地形地貌进行了大量的全站仪数据采集。数据采集完成后涉及到全站仪和计算机的传输，建立起Excel数据表格文本。进行数据处理。数据处理需要进行经纬仪数据的自动计算，因为和平时并下支导线计算程序不同，数据的计算起始坐标和方位始终不变，我们对自动计算程序进行了改进，使数据进行一次性处理。完成后进行CAD的展点。如果数据较少，可采用手工输人CAD的方式，输人各个坐标的(XiYiHi)，如数据较多，可利用MapGIS等软件，也可自行编程实现，笔者应用了一个小小CAD外挂程序，一次性全部读人坐标，自动展点在建立好的坐标系中，笔者应用的是CAD2009版本，低级版本进行这样的处理可能有些困难。高程点上传完成后，转到CAD°三维建模"功能，此时高程点只是一个个单点，依照其高程值进行拉伸，形成相对真实的高程，建立高程点的数字立体模型，如图1
2.2地形实体模型三维面的建立
为了直观起见，新建一围层，可命名为“高程”，相邻三点之间用 CAD中的3DFACE"三维面”命令，使其成为一个由每个空间三角形
图1地形点拉伸形成的点高程立体图
换成实体面，才能进行拉伸命令，此时关闭“高程"图层。以免影响视觉效果这样三维面拓扑图形建成，如图2
2.3三维面拉伸成实体模型
对三维面进行拉伸处理，拉伸时对全部三维面进行一次性全部选择，用EXTRUDE"拉伸"命令使其垂直向下拉伸，拉伸高度要不少于开挖的深度，这样拉伸出来的是一个个实体三角形，看上去是-个整体，实际上各自独立。此时使用UNION命令即"并集"使其成为一个整体
2.4填挖边界的实体模型
工程开挖完成后，再次对其进行全站仪地形测量，建模方法同上，所不同的是，拉伸时要向上进行，这样二个实体模型才能进行相交，拉伸时要同时注意高度。填方和挖方大同小异，只是填方初次地形拉伸方向为向上，三次拉伸方向向下，进行相交从而建立起填方立体模型。相交后的两实体模型用INTERSERT命令进行交集运算，建立起挖方或者填方的工程量模型。这样的建立起的三维地形模型和原形地貌十分接近，生动形象了再现了实际的挖填方体积。如图3
2.5查询实体模型体积
模型建立后，利用MASSPROR"质量特性"即可查询出实体模型的质量特性，其中包括体积、质量，其质量特性直接打印输出。由
于是实体模型，计算精度和计算速度大大提高。 3、结语
本文以东风矿区风井厂区土石方开挖前后地形实测全站仪数据为依据，通过AUTOCAD2009快速建立起立体模型并自动计算出其土石方爆破量，实义证明这种方法运用在土木工程土石方计算中，相对于断面法和等高线法可以方便、精确的得出结果，极大的提高了工作效率。同样的方法也可以应用在矿山并下工程的酮室及矿房工程量计算中，能够直观的计算出铜室和矿房的工程量。需要注意的是，数据采集时要尽量密集，数据采集越密集，工程量的精度越接近真值。而且采集点要尽量采集到地物地貌的特征点，这样不仅
计算精度可靠，而且可以达到事半功倍的效果参考文献
[1］韩天判.王海峰.AUTOCAD 2009中文版标准教程[M].北京：中国青年出版社2008.
[2］水利部.电力工业部.水利水电工程施工测量规范（SL52-93YS].北京：水利水电出板社,1994，
图2由空间三角形组成的拓扑图形
图3山体挖方三维实体模型