CN108121853A - 一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统与方法 - Google Patents

一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统与方法 Download PDF

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Abstract

一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,包括:数据存储模块、数字化处理模块、点阵模块、有限元模块、绘制等高线模块、定制边坡模块、绘制边坡模块、计算挖填方工程量模块;通过引入有限元分析方案,建立有限元图,继而生成有限元等高线图,在获得精准地形图及边坡挖填线的情况下,本系统就可以采用断面法进行挖填方工程量的计算。本发明基于AutoCAD,能将AutoCAD的性能发挥到极致,同时易于与其他基于AutoCAD的软件同平台使用,可拓展性强。本发明采用有限元网格图和断面法计算挖填方工程量,比传统的方法更加精确,而且操作简单,更能提高计算的效率。

Description

一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统与方法
技术领域
本发明涉及挖填方工程量的计算,尤其涉及一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统与方法。
背景技术
随着国家基础建设的发展,工程项目日益增加,计算挖填方工程量的工作也日益增加,进而对工程的要求也会更高,因为工程量的误差决定了工程的经济性,因此对工程量计算的精度要求越来越高。
挖填方工程的工程量计算影响因素较多,最主要的是地形图测绘的准确度的影响,其次是开挖线的确定、边坡的设置等,有时为了优化方案,需要将多套方案进行对比,这样极大的增加了计算的工作量。
对于工程量计算问题的处理,通常采用网格法和断面法。网格法是在已经生成的地形图上分布网格,系统首先逐格将方格四角的高差进行平均计算每个格的工程量,然后累计算出工程量,网格法存在部分网格跨越挖填线进而增加计算工作量的问题,还存在部分网格跨越台坎的问题,这时盲目采用高差平均值将会带来较大误差。而一般的断面法多用于公路工程,采用给地面线戴帽(挖填线)的形式绘制,适用于挖填线较为简单的线性工程,复杂的边坡和开挖线、台坎等信息不利于断面法的运用。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统与方法。
本发明采用以下技术方案:
本发明提供了一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,包括:
数据存储模块:建立新的工程并在新的工程中录入工程信息;
数字化处理模块:根据录入的工程信息形成一初步的地形图,对各测点坐标进行数字化处理;
点阵模块:通过建立点阵,系统将每个测点显示到屏幕上,在每个测点旁同时显示该测点的信息;
有限元模块:所述有限元模块包括有限元建立模块和有限元编辑模块;在有限元建立模块中增加四个分析点,对四个分析点和各测点进行分析并生成有限元图,有限元通过三角形进行表示;通过有限元编辑模块对有限元图进行编辑,删除不必要的有限元或增加有限元,生成有限元网格图;
绘制等高线模块:根据有限元网格图中各测点的坐标,在有限元网格图中绘制等高线,生成有限元等高线图;
定制边坡模块:包括定制挖方边坡模块和定制填方边坡模块;所述定制挖方边坡模块用于定制挖方边坡;所述定制填方边坡模块用于定制填方边坡;
绘制边坡模块:选择边界线及边坡方向绘制边坡,对选择的边界进行排序处理,使其成为一条连续的空间折线;
计算挖填方工程量模块:建立工程标尺,计算挖填方工程量。
本发明还提供了一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的方法,至少包括以下步骤:
(1)在数据存储模块中建立新的工程并在新的工程中录入工程信息;
(2)通过点阵模块建立点阵,系统将每个测点显示到屏幕上,在每个测点旁同时显示该测点的信息;
(3)在有限元建立模块中增加四个分析点,四个分析点顺序连接成一矩形,所述各测点位于该矩形内;对四个分析点和各测点进行分析并生成有限元图,有限元通过三角形进行表示;通过有限元编辑模块对有限元图进行编辑,删除不必要的有限元或增加有限元,生成有限元网格图;
(4)根据有限元网格图中各测点的坐标,在有限元网格图中绘制等高线,生成有限元等高线图;
(5)定制挖方边坡和填方边坡;选择边界线及边坡方向绘制边坡,对选择的边界进行排序处理,使其成为一条连续的空间折线;
(6)建立工程标尺,计算挖填方工程量。
进一步,所述数据存储模块中录入的工程信息包括但不限于工程名称、数据测量员、测量方式、绘图员、制图时间、数字化员、采用坐标系、各测点坐标;对所述工程信息可进行增加、删除、修改。
进一步,所述点阵模块中测点的信息包括测点的标高值、坐标值和描述信息。
进一步,在所述有限元模块中,所述四个分析点顺序连接成一矩形,所述各测点位于该矩形内。
进一步,在所述有限元模块中,在对各测点进行分析前,可将不参与绘制有限元图的测点删除。
进一步,所述有限元图、有限元网格图、有限元等高线图均为3D图形。
进一步,本发明还包括:绘制陡坎线模块、设置图形比例模块、绘制指北针模块、插入图框模块。
进一步,所述计算挖填方工程量模块中还包括卡断面模块,所述卡断面模块根据有限元等高线图、绘制的边坡和工程标尺生成等距的断面图。
上述的方法,在所述步骤(6)中,还包括:根据有限元等高线图、绘制的边坡和工程标尺,通过卡断面模块生成等距的断面图。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明与现有技术相比,有以下优点和有益效果:
本发明基于AutoCAD,能将AutoCAD的性能发挥到极致,同时易于与其他基于AutoCAD的软件同平台使用,可拓展性强。通过引入有限元分析方案,建立有限元图,继而生成有限元等高线图,在获得精准地形图及边坡挖填线的情况下,本系统就可以采用断面法进行挖填方工程量的计算。本发明采用有限元网格图和断面法计算挖填方工程量,比传统的方法更加精确,而且操作简单,更能提高计算的效率。
附图说明
图1是本发明基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统的结构框图;
图2是本发明基于AutoCAD计算挖填方工程量的方法的流程图。
图3是本发明建立的点阵图。
图4是本发明生成的有限元图。
图5是本发明生成的有限元网格图。
图6是本发明生成的有限元等高线图。
图7是本发明在有限元网格图中绘制的边坡示意图。
图8是本发明绘制的边坡和等高线示意图。
图9是本发明建立标尺示意图。
图10是本发明通过卡断面模块生成的断面图。
图11本发明通过DTM地形图模块显示的3D图形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细介绍。
请参见图1,本发明提供的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统包括以下模块:
数据存储模块:在数据存储模块中可建立新的工程,在新的工程中可录入工程信息,工程信息包括但不限于工程名称、数据测量员、测量方式、绘图员、制图时间、数字化员、采用坐标系、各测点坐标;对录入的工程信息可进行增加、删除、修改。
数字化处理模块:根据录入的工程信息形成一初步的地形图,对各测点坐标进行数字化处理。
点阵模块:通过点阵模块建立点阵,系统将每个测点显示到屏幕上,在每个测点旁同时显示该测点的信息,所述测点的信息包括测点的标高值、坐标值和描述信息,请参见图3。
有限元模块:有限元模块包括有限元建立模块和有限元编辑模块。在有限元建立模块中,如果不希望一些点(如控制点、测站点)参与有限元分析,则可在进行有限元分析前将该测点删除;否则,系统将默认全部测点参与有限元分析。系统会自动增加四个分析点,这四个分析点顺序连接成一矩形,各测点位于该矩形内;通过有限元编码技术,对四个分析点和各测点进行分析并生成有限元图,同时建立有限元特征边界库。有限元通过三角形进行表示,请参见图4。由于系统自动增加的四个分析点,有时会使有限元网格比所需要的多,这时可通过有限元编辑模块对有限元图进行编辑,删除不必要的有限元或增加有限元;如果有限元网格比需要的少,则可通过有限元编辑模块进行删除,最终生成有限元网格图,请参见图5。
绘制等高线模块:设定等高距,根据有限元网格图中各测点的坐标,在有限元网格图中绘制等高线,生成有限元等高线图,请参见图6。
通过DTM地形图模块将上述的有限元图、有限元网格图、有限元等高线图显示为3D图形,请参见图11。
定制边坡模块:所述定制边坡模块包括定制挖方边坡模块和定制填方边坡模块;定制挖方边坡模块用于定制挖方边坡,定制填方边坡模块用于定制填方边坡。为了能有效反映边坡的情况,用户可根据要求定制相应的边坡,边坡的最大级数为4级,用户需要就每一级的参数进行设置,通常一个工程挖方边坡和填方边坡各设一个即可,否则必须注意台阶标高设定的统一,避免出现错台。
绘制边坡模块:设置起挖点和起填点,选择边界线及边坡方向绘制边坡,对选择的边界进行排序处理,使其成为一条连续的空间折线。系统对选择的边界线进行排序后,会自动分析边坡的挖填类型,用户需对排序后的边界依次选择边坡。请参见图7、图8,图7为在有限元网格图中绘制边坡示意图,图8是绘制的边坡和等高线示意图。
本发明还包括:绘制陡坎线模块、设置图形比例模块、绘制指北针模块、插入图框模块,这些模块分别具备绘图的其他功能,包括绘制陡坎线、设置图形比例、绘制指北针、插入图框等,将绘制完成的有限元等高线图结合绘制陡坎线模块、设置图形比例模块、绘制指北针模块、插入图框模块的功能可输出地形图。
本发明通过计算挖填方工程量模块计算挖填方工程量,在计算挖填方工程量模块中还包括卡断面模块。建立工程标尺,请参见图9;根据有限元等高线图、绘制的边坡和工程标尺,通过卡断面模块生成等距的断面图,请参见图10。计算挖填方工程量所用公式为:其中,s1是台体的上底面积,s2是台体的下底面积,h是台体高。
本发明的DTM地形图模块能够将测量的结果3D化,用户通过3D地图与实际地形的比较能够更好的反映测量的精度情况。本系统基于AutoCAD,能将AutoCAD的性能发挥到极致,同时易于与其他基于AutoCAD的软件同平台使用,可拓展性强。
请参见图2,本发明提供的基于AutoCAD计算挖填方工程量的方法,至少包括以下步骤:
(1)在数据存储模块中建立新的工程并在新的工程中录入工程信息;
(2)通过点阵模块建立点阵,系统将每个测点显示到屏幕上,在每个测点旁同时显示该测点的信息;
(3)在有限元建立模块中增加四个分析点,四个分析点顺序连接成一矩形,所述各测点位于该矩形内;对四个分析点和各测点进行分析并生成有限元图,有限元通过三角形进行表示;通过有限元编辑模块对有限元图进行编辑,删除不必要的有限元或增加有限元,生成有限元网格图;
(4)根据有限元网格图中各测点的坐标,在有限元网格图中绘制等高线,生成有限元等高线图;
(5)定制挖方边坡和填方边坡;选择边界线及边坡方向绘制边坡,对选择的边界进行排序处理,使其成为一条连续的空间折线;
(6)建立工程标尺,根据有限元等高线图、绘制的边坡和工程标尺,通过卡断面模块生成等距的断面图,计算挖填方工程量。
本发明通过建立点阵将数据处理的结果反映到屏幕上,为了获得等高线图,引入了有限元分析方案,并建立有限元图,通过有限元编辑模块进行增加或删除有限元网格,通过绘制等高线模块绘制出需要的有限元等高线图,通过定制及绘制边坡模块确定出开挖的边界线及陡坎线等边线,从而完成系统对于地形图的制绘。
本发明的有限元图是建立有限元等高线图的基础,等高线是绘制断面图的依据之一;卡断面是以工程标尺为依据,对所测的地形图进行若干平行剖切,并生成等距的断面图。
由于本系统的线也是3D的,不同于一般的断面法,边坡挖填线在断面图中也是相应变化的,而本系统需要预先对边坡及挖填界限进行设计,在生成卡断面时系统将识别这些边坡线及界限,通过空间算法将其在断面图中的位置计算出来。
本发明的目的是解决计算挖填方工程量的问题,在获得精准地形图及边坡挖填线的情况下,本系统就可以采用断面法进行挖填方工程量的计算,沿地形图贯穿线的平行线建立工程标尺,保证标尺的每一个刻度都能标识图上的一处断面,经过卡断面模块自动探测和处理,生成断面图及断面数据就能更精准的计算出工程数量。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点,其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,不能仅以本实施例来限定本发明的专利范采用围,即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰,仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,包括:
数据存储模块:建立新的工程并在新的工程中录入工程信息;
数字化处理模块:根据录入的工程信息形成一初步的地形图,对各测点坐标进行数字化处理;
点阵模块:通过建立点阵,系统将每个测点显示到屏幕上,在每个测点旁同时显示该测点的信息;
有限元模块:所述有限元模块包括有限元建立模块和有限元编辑模块;在有限元建立模块中增加四个分析点,对四个分析点和各测点进行分析并生成有限元图,有限元通过三角形进行表示;通过有限元编辑模块对有限元图进行编辑,删除不必要的有限元或增加有限元,生成有限元网格图;
绘制等高线模块:根据有限元网格图中各测点的坐标,在有限元网格图中绘制等高线,生成有限元等高线图;
定制边坡模块:包括定制挖方边坡模块和定制填方边坡模块;所述定制挖方边坡模块用于定制挖方边坡;所述定制填方边坡模块用于定制填方边坡;
绘制边坡模块:选择边界线及边坡方向绘制边坡,对选择的边界进行排序处理,使其成为一条连续的空间折线;
计算挖填方工程量模块:建立工程标尺,计算挖填方工程量。
2.一种基于AutoCAD计算挖填方工程量的方法,其特征在于,至少包括以下步骤:
(1)在数据存储模块中建立新的工程并在新的工程中录入工程信息;
(2)通过点阵模块建立点阵,系统将每个测点显示到屏幕上,在每个测点旁同时显示该测点的信息;
(3)在有限元建立模块中增加四个分析点,四个分析点顺序连接成一矩形,所述各测点位于该矩形内;对四个分析点和各测点进行分析并生成有限元图,有限元通过三角形进行表示;通过有限元编辑模块对有限元图进行编辑,删除不必要的有限元或增加有限元,生成有限元网格图;
(4)根据有限元网格图中各测点的坐标,在有限元网格图中绘制等高线,生成有限元等高线图;
(5)定制挖方边坡和填方边坡;选择边界线及边坡方向绘制边坡,对选择的边界进行排序处理,使其成为一条连续的空间折线;
(6)建立工程标尺,计算挖填方工程量。
3.根据权利要求1所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,所述数据存储模块中录入的工程信息包括但不限于工程名称、数据测量员、测量方式、绘图员、制图时间、数字化员、采用坐标系、各测点坐标;对所述工程信息可进行增加、删除、修改。
4.根据权利要求1所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,所述点阵模块中测点的信息包括测点的标高值、坐标值和描述信息。
5.根据权利要求1所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,在所述有限元模块中,所述四个分析点顺序连接成一矩形,所述各测点位于该矩形内。
6.根据权利要求1所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,在所述有限元模块中,在对各测点进行分析前,可将不参与绘制有限元图的测点删除。
7.根据权利要求1所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,所述有限元图、有限元网格图、有限元等高线图均为3D图形。
8.根据权利要求1所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,还包括:绘制陡坎线模块、设置图形比例模块、绘制指北针模块、插入图框模块、DTM地形图模块。
9.根据权利要求1所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的系统,其特征在于,所述计算挖填方工程量模块中还包括卡断面模块,所述卡断面模块根据有限元等高线图、绘制的边坡和工程标尺生成等距的断面图。
10.根据权利要求2所述的基于AutoCAD计算挖填方工程量的方法,其特征在于,所述步骤(6)中,还包括:根据有限元等高线图、绘制的边坡和工程标尺,通过卡断面模块生成等距的断面图。
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