CN111814221A - 一种基于网页的土石方挖填量计算方法和平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于网页的土石方挖填量计算方法和平台，计算方法为：首先获取土石方点云文件并输入目标高度；选取计算区域并设定采样间距；基于采样间距将计算区域拆分成多个方格；基于目标高度计算出每个方格的目标体积，基于点云文件计算出每个方格的实际体积；将每个方格的目标体积与实际体积做差得到体积差，累加所有方格的体积差；输出计算结果；若累加结果为正值，对应输出填方量；若累加结果为负值，对应输出挖方量。本发明对使用者的专业知识以及电脑配置要求不高，用户只需要选择操作并提供参数，很好的解决了使用入门和效率问题，节约人力、时间和成本。
Description
技术领域
本发明涉及土石方挖填量计算领域，具体涉及一种基于网页的土石方挖填量计算方法和平台。
背景技术
土方量计算是工程设计中经常遇到的问题。如渠道设计、防洪堤设计、水库坝堤设计等，都需要精确计算其土方量。土方量计算是这些工程设计的一个重要组成部分，也是其设计中最关键最烦琐的一道工序。土方量直接关系到工程造价，所以计算起来一定要准确、符合实际。现阶段土石方挖填量计算只能通过专业桌面应用实现，对使用者的专业知识要求以及电脑配置要求较高，对于工程土石方挖填量计算通过各种BIM软件进行时，软件需要授权费用同时软件对使用者的专业知识和电脑配置有较高的要求，影响工作效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于网页的土石方挖填量计算方法和平台。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于网页的土石方挖填量计算方法，包括以下步骤：
S1.获取土石方点云文件并输入目标高度；
S2.选取计算区域并设定采样间距；
S3.基于采样间距将计算区域拆分成多个方格；
S4.基于目标高度计算出每个方格的目标体积，基于点云文件计算出每个方格的实际体积；
S5.将每个方格的目标体积与实际体积做差得到体积差，累加所有方格的体积差；
S6.输出计算结果；若累加结果为正值，对应输出填方量；若累加结果为负值，对应输出挖方量。
进一步优化方案为，所述土石方的点云文件为三维笛卡尔坐标格式。
进一步优化方案为，方格的边长为采样间距。
进一步优化方案为，方格面积乘以四个角点对应z坐标的均值得到实际体积。
进一步优化方案为，方格面积乘以方格对应目标高度得到目标体积。
进一步优化方案为，当计算区域的目标高度相同时，方格对应目标高度即为目标高度；
当计算区域的目标高度呈单向坡度时，沿坡度上升方向，方格对应目标高度均匀递增；
当计算区域的目标高度呈双向坡度时，计算区域最外层方格沿坡度上升方向对应目标高度均匀递增，计算区域内层方格沿坡度上升对角线方向均匀递增。
进一步优化方案为，每次获取土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件的同时进行命名。
本发明还提供一种基于网页的土石方挖填量计算平台，包括：输入模块、控制中心、显示模块、计算模块和存储模块；
土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件、目标高度、计算区域和采样间距通过输入模块输入平台；
显示模块将土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件以3D图形方式呈现；
控制中心根据操作指令驱使计算模块对计算区间进行相应计算；
显示模块显示计算模块的计算结果。
进一步优化方案为，所述计算模块包括：拆分模块、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块；
拆分模块基于采样间距将计算区域拆分成多个方格；
第一计算模块基于目标高度计算出每个方格的目标体积，第一计算模块基于点云文件计算出每个方格的实际体积；
第二计算模块将每个方格的目标体积与实际体积做差得到体积差，并累加所有方格的体积差。
本发明工作原理：用户直接将土石方点云文件、目标高度等参数输入网页计算平台，并设定采集间距，网页计算平台根据用户需求进行特定区域的挖填量计算，最终网页计算平台根据计算结果输出对应的填方量或挖方量；本发明通过网页计算平台预设公式方便快捷计算出土石方挖填量。现有技术土石方挖填量的计算只能通过专业桌面应用实现，对使用者的专业知识要求以及电脑配置要求较高。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明将用户上传的点云文件以3D图形方式呈现，用户在网页计算平台上直接选取需要计算的范围，确定采样间距，网页计算平台则根据用户需求和预设公式方便快捷计算出土石方挖填量；对使用者的专业知识以及电脑配置要求不高，用户只需要选择操作并提供参数，很好的解决了使用入门和效率问题，节约人力、时间和成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
在附图中：
图1为本发明方法流程图；
图2为计算区域选取示意图；
图3为计算区域拆分示意图；
图4为实施例目标高度递增趋向示意图；
图5为土石方挖填量计算平台3D呈现图；
图6为土石方挖填量计算平台操作面板示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种基于网页的土石方挖填量计算方法，包括以下步骤：
S1.获取土石方点云文件并输入目标高度；
S2.选取计算区域并设定采样间距；
S3.基于采样间距将计算区域拆分成多个方格；
S4.基于目标高度计算出每个方格的目标体积，基于点云文件计算出每个方格的实际体积；
S5.将每个方格的目标体积与实际体积做差得到体积差，累加所有方格的体积差；
S6.输出计算结果；若累加结果为正值，对应输出填方量；若累加结果为负值，对应输出挖方量。
所述土石方的点云文件为三维笛卡尔坐标格式；方格的边长为采样间距。
方格面积乘以四个角点对应z坐标的均值得到实际体积。
方格面积乘以方格对应目标高度得到目标体积。
当计算区域的目标高度相同时，方格对应目标高度即为目标高度；
当计算区域的目标高度呈单向坡度时，沿坡度上升方向，方格对应目标高度均匀递增；
当计算区域的目标高度呈双向坡度时，计算区域最外层方格沿坡度上升方向对应目标高度均匀递增，计算区域内层方格沿坡度上升对角线方向均匀递增。
每次获取土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件的同时进行命名。
本发明还提供一种基于网页的土石方挖填量计算平台，包括：输入模块、控制中心、显示模块、计算模块和存储模块；
土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件、目标高度、计算区域和采样间距通过输入模块输入平台；
显示模块将土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件以3D图形方式呈现；
控制中心根据操作指令驱使计算模块对计算区间进行相应计算；
显示模块显示计算模块的计算结果。
进一步优化方案为，所述计算模块包括：拆分模块、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块；
拆分模块基于采样间距将计算区域拆分成多个方格；
第一计算模块基于目标高度计算出每个方格的目标体积，第一计算模块基于点云文件计算出每个方格的实际体积；
第二计算模块将每个方格的目标体积与实际体积做差得到体积差，并累加所有方格的体积差。
图5和图6为本实施例的基于网页的土石方挖填量计算平台，部分使用界面如图所示。
实施例2
利用本发明设计网页的土石方挖填量计算方法和平台，按照以下操作步骤进行土石方挖填量的计算：
1.上传土石方三维笛卡尔坐标格式(xyz)的点云文件，命名(为了方便再次查询)，设定采集间距(避免采集工作中的误差)；
2.进行相应操作和计算；
3.得到计算结果(单位：m3)；
4.保存用户上传的点云文件，供再次查看。
通过webGL将用户上传的点云文件以3D图形方式呈现，用户在网页中选取需要计算区域如图2中方框区域，示意图如图3所示，计算区域为矩形ABCD所在的区域，采样间距为d，如图3所示，将ABCD以采样间距d为边长分成多个格子；
A点到B点根据采样间距d分成若干份，假设A点到B点距离20m。采样间距d＝1m，那么就是20个格子；然后A点到C点16m那就是16个格子，总共相当于需要计算320个格子的数据
设定格子实际体积为m1，目标体积为m2；
实际体积计算公式为：m1＝d*d*Z(每个格子Z取四个角点的z坐标平均值，为缩小误差，系统在用户选取的范围中将每个格子单独计算)，如果缺失某个高度值(z坐标)的话会计算失败。弥补这个值考虑以左右两边数据平均值。
每个格子挖填量t＝m2-m1，单位m3，取小数点后两位，四舍五入。正值为填方，负值为挖方；
为缩小误差，用户选取的范围之内，系统将每个格子分开计算(按以上公式)挖填量后再累加，最后输出计算结果；若累加结果为正值，对应输出填方量；若累加结果为负值，对应输出挖方量。
实施例3
方格面积乘以方格对应目标高度得到方格的目标体积。
当计算区域的目标高度相同时，方格对应目标高度即为目标高度；
当计算区域的目标高度呈单向坡度时，沿坡度上升方向，方格对应目标高度均匀递增；
如A点目标高度为100m，B点目标高度为105m，C点目标高度为100m，D点目标高度为105m时，拆分得到A-B点有50个格子，那么平均每个格子目标高度递增0.1m，同样C-D点的50个格子，每个格子目标高度递增0.1m。
当计算区域的目标高度呈双向坡度时，计算区域最外层方格沿坡度上升方向对应目标高度均匀递增，计算区域内层方格沿坡度上升对角线方向均匀递增。
如A点目标高度为100m，B点目标高度为105m，C点目标高度为102m，D点目标高度为107m；拆分得到A-B点有50个格子，平均每个格子目标高度递增0.1m，同样A-C点、B-C点、C-D的50个格子，每个格子目标高度递增0.1m，这就意味着A-C点第一列时可以按照A点和C点的目标高度每个格子递增计算0.1m，而第二列时就需要考虑A-B及A-C方向的同时递增，递增值实际为A-D的数值除以A-D的斜向格子数；以此类推直到最后D点目标高度107m，此时B-D及C-D的递增数值为正确的，内层递增方向如图4箭头所示。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于网页的土石方挖填量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.获取土石方点云文件并输入目标高度；
S2.选取计算区域并设定采样间距；
S3.基于采样间距将计算区域拆分成多个方格；
S4.基于目标高度计算出每个方格的目标体积，基于点云文件计算出每个方格的实际体积；
S5.将每个方格的目标体积与实际体积做差得到体积差，累加所有方格的体积差；
S6.输出计算结果；若累加结果为正值，对应输出填方量；若累加结果为负值，对应输出挖方量。
2.根据权利要求1所述的一种基于网页的土石方挖填量计算方法，其特征在于，所述土石方的点云文件为三维笛卡尔坐标格式。
3.根据权利要求1所述的一种基于网页的土石方挖填量计算方法，其特征在于，方格的边长为采样间距。
4.根据权利要求2所述的一种基于网页的土石方挖填量计算方法，其特征在于，方格面积乘以四个角点对应z坐标的均值得到实际体积。
5.根据权利要求1所述的一种基于网页的土石方挖填量计算方法，其特征在于，方格面积乘以方格对应目标高度得到目标体积。
6.根据权利要求5所述的一种基于网页的土石方挖填量计算方法，其特征在于，
当计算区域的目标高度相同时，方格对应目标高度即为目标高度；
当计算区域的目标高度呈单向坡度时，沿坡度上升方向，方格对应目标高度均匀递增；
当计算区域的目标高度呈双向坡度时，计算区域最外层方格沿坡度上升方向对应目标高度均匀递增，计算区域内层方格沿坡度上升对角线方向均匀递增。
7.根据权利要求1所述的一种基于网页的土石方挖填量计算方法，其特征在于，每次获取土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件的同时进行命名。
8.一种基于网页的土石方挖填量计算平台，其特征在于，包括：输入模块、控制中心、显示模块、计算模块和存储模块；
土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件、目标高度、计算区域和采样间距通过输入模块输入平台；
显示模块将土石方三维笛卡尔坐标格式的点云文件以3D图形方式呈现；
控制中心根据操作指令驱使计算模块对计算区间进行相应计算；
显示模块显示计算模块的计算结果。
9.根据权利要求8所述的一种基于网页的土石方挖填量计算平台，其特征在于，所述计算模块包括：拆分模块、第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块；
拆分模块基于采样间距将计算区域拆分成多个方格；
第一计算模块基于目标高度计算出每个方格的目标体积，第一计算模块基于点云文件计算出每个方格的实际体积；
第二计算模块将每个方格的目标体积与实际体积做差得到体积差，并累加所有方格的体积差。
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