CN112765708A - 基于bim的土石方量计算方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

基于bim的土石方量计算方法、系统、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及土建工程领域，尤其是涉及一种基于BIM的土石方量计算方法、系统、设备和存储介质，该方法包括：获取原始场地地形数据，所述原始场地地形数据包括原始场地地形的三维坐标数据；根据所述原始场地地形数据生成原始场地三维曲面模型；根据场地平整设计要求创建场地平整设计曲面模型；比对所述原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘和回填的土石方量。本申请采用BIM技术对原始场地和场地平整设计分别进行建模并比对，能够按照某一坡比放坡至地形曲面并且实现精确挖填平衡，从而精确计算场地平整所需挖掘和回填的土石方量，减少调整操作，实时显示调整结果，最大限度的优化设计并达到挖填平衡。

Description

基于BIM的土石方量计算方法、系统、设备和存储介质
技术领域
本申请涉及土建工程领域，尤其是涉及一种基于BIM的土石方量计算方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
在场地平整过程中，经常需要大面积开挖、回填等场地平整工作；其中对于工程土方量的核算是场地平整工程中的一项重要工作，同时也是土建工程成本核算的重要指标。
国内相关的场地土方量计算方法是方格网法，方格网法的的基本思路是将场地划分为若干正方形，再将场地内设计标高和自然地面标高分别标注方格角上，场地设计标高与自然地面标高的差值即为各点的施工高度，习惯以“+”表示填方，“-”表示挖方；将施工高度标注于角点上，然后分别计算每一方格网的填挖土方量，并计算出场地边坡的土方工程量；将挖方区(填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得到场地挖方量和填方量的总土方量。
针对上述中的相关技术，发明人认为，用传统方法进行场地平整计算非常繁琐，因为地形曲面是不规则的，要想按照某一坡比放坡至地形曲面并且实现精确挖填平衡是非常困难的。
发明内容
为了提高土方量计算效率，本申请提供了一种基于BIM的土石方量计算方法、系统、设备和存储介质。
第一方面，本申请提供一种基于BIM的土石方量计算方法，采用如下的技术方案：
一种基于BIM的土石方量计算方法，包括：
获取原始场地地形数据，所述原始场地地形数据包括原始场地地形的三维坐标数据；
根据所述原始场地地形数据生成原始场地三维曲面模型；
根据场地平整设计要求创建场地平整设计曲面模型；
比对所述原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘和回填的土石方量。
通过采用上述技术方案，采用BIM技术对原始场地和场地平整设计分别进行建模并比对，能够按照某一坡比放坡至地形曲面并且实现精确挖填平衡，从而精确计算场地平整所需挖掘和回填的土石方量。
可选的，所述获取所需挖填的土石方量之后，还包括：
获取岩石层地形数据，所述岩石层地形数据包括岩石层的三维坐标数据；
根据所述岩石层地形数据生成岩石层三维曲面模型；
比对所述岩石层三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘的石方量。
通过采用上述技术方案，根据原始场地三维曲面模型，只能计算土方和石方的总量，只能粗略估算土方和石方的比例，无法准确区分计算土方量与石方量，然而，岩石对于场地的平整和挖填影响非常大，并且土方和石方的结算单价差异较大，获取岩石层三维曲面模型后，能够分别精确计算工程的土方量与石方量，并且有利于设计人员在完成地势及土、石方优化设计后及时查看设计效果。
可选的，所述获取所需挖掘的石方量之后，还包括：将所述所需挖掘的土石方量减去所述所需挖掘的石方量，获得所需挖掘的土方量。
通过采用上述技术方案，所需挖掘的土石方量减去石方量即为土方量，能够分别精确计算工程所需挖掘的土方量与石方量，至于所需回填的土方量与石方量的比例则可以根据实际需求和设计进行设定。
可选的，所述获取岩石层地形数据，包括：
根据地勘资料确定每个勘探孔的水平坐标；
对所述勘探孔的水平坐标进行定位；
对所述勘探孔剖面图进行数据收集，提取每个所述勘探孔的岩石层顶端的标高，从而获取所述岩石层的三维坐标数据。
通过采用上述技术方案，根据地勘资料获取岩石层的三维坐标数据，便于后续生成岩石层三维曲面模型，从而能够精确计算石方量。
可选的，所述提取每个所述勘探孔的岩石层顶端的标高之后，还包括：采用图层包裹法排除孤石。
通过采用上述技术方案，通过提取所述勘探孔的岩石层顶端的标高获取岩石层地形数据，但该方法可能造成检测到的岩石层地形数据中存在孤石，影响数据准确性，通过采用图层包裹法排除孤石能够获得更为准确的岩石层地形数据。
可选的，所述地勘资料采用地质探测仪获取。
通过采用上述技术方案，地勘资料可以是已经检测完成的历史数据，也可以是由地质探测仪实时获取，从而进一步排出孤石，提高数据准确性。
可选的，所述根据所述岩石层地形数据生成岩石层三维曲面模型包括：
将所述岩石层的三维坐标数据导出为预设格式文件；
在三维软件中导入所述预设格式文件，从而生成所述岩石层三维曲面模型。
通过采用上述技术方案，三维软件可以是Autodesk Civil或Revit等，无论采用哪种三维软件，将所述岩石层的三维坐标数据导出为所采用的三维软件支持的预设格式文件，从而便于在该三维软件中生成所述岩石层三维曲面模型。
第二方面，本申请提供一种基于BIM的土石方量计算系统，采用如下的技术方案：
一种基于BIM的土石方量计算系统，包括：
原始数据获取模块，用于获取原始场地地形数据，所述原始场地地形数据包括原始场地地形的三维坐标数据；
原始模型创建模块，用于根据所述原始场地地形数据生成原始场地三维曲面模型；
设计模型创建模块，用于根据场地平整设计要求创建场地平整设计曲面模型；
土石方量运算模块，用于比对所述原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘和回填的土石方量。
通过采用上述技术方案，采用BIM技术对原始场地和场地平整设计分别进行建模并比对，能够按照某一坡比放坡至地形曲面并且实现精确挖填平衡，从而精确计算场地平整所需挖掘和回填的土石方量。
第三方面，本申请提供一种计算机设备，采用如下的技术方案：
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种方法的计算机程序。
综上所述，本申请采用BIM技术对原始场地和场地平整设计分别进行建模并比对，能够按照某一坡比放坡至地形曲面并且实现精确挖填平衡，从而精确计算场地平整所需挖掘和回填的土石方量，减少调整操作，实时显示调整结果，最大限度的优化设计并达到挖填平衡。
附图说明
图1是本申请一实施例的土石方量计算方法流程示意图。
图2是本申请另一实施例的土石方量计算方法流程示意图。
图3是本申请获取岩石层地形数据的流程示意图。
图4是本申请生成岩石层三维曲面模型的流程示意图。
图5是本申请一实施例的土石方量计算系统框图。
图6是本申请另一实施例的土石方量计算系统框图。
图7是本申请岩石数据获取模块框图。
图8是本申请岩石模型创建模块框图。
附图标记说明：1、原始数据获取模块；2、原始模型创建模块；3、设计模型创建模块；4、土石方量运算模块；5、岩石数据获取模块；51、坐标确定单元；52、坐标定位单元；53、标高获取单元；54、孤石排除单元；6、岩石模型创建模块；61、格式转换单元；62、模型生成单元；7、石方量运算模块；8、土方量运算模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-8及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种基于BIM的土石方量计算方法。
参照图1，本申请实施例公开的基于BIM的土石方量计算方法，包括以下步骤：
S01：获取原始场地地形数据，原始场地地形数据包括原始场地地形的三维坐标数据。
具体来说，三维坐标数据包括平面位置数据和高度数据，对于原始场地地形数据的采集，可以采用全站仪或者GPS激光测距仪进行测量，也可以采用无人机进行航拍测绘，也可以间接地从航空影像以及既有地形图上得到。
S02：根据原始场地地形数据生成原始场地三维曲面模型。
具体来说，将步骤S01中的三维坐标数据导入三维软件中，在三维软件中构建原始场地三维曲面模型，三维软件可以是Autodesk Civil或Revit等。
S03：根据场地平整设计要求创建场地平整设计曲面模型。
具体来说，根据场地平整设计要求在三维软件中构建场地平整设计曲面模型。
S04：比对原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘和回填的土石方量。
具体来说，利用三维软件对原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型进行交集布尔运算，求得原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型的公共部分三维模型，将位于场地平整设计曲面模型上方的体积记为所需挖掘的土石方挖方量V1，将位于场地平整设计曲面模型下方的体积记为所需回填的土石方回填量V2。
为了能够分别精确计算工程的土方量与石方量，参照图2，步骤S04获取所需挖填的土石方量之后，还包括：
S05：获取岩石层地形数据，岩石层地形数据包括岩石层的三维坐标数据，参照图3，具体包括以下步骤：
S51：根据地勘资料确定每个勘探孔的水平坐标；
具体来说，地勘资料可以是已经检测完成的历史数据，也可以是由地质探测仪实时获取，从而进一步排出孤石，提高数据准确性。
S52：对勘探孔的水平坐标进行定位；
S53：对勘探孔剖面图进行数据收集，提取每个勘探孔的岩石层顶端的标高，从而获取岩石层的三维坐标数据。
步骤S53提取每个勘探孔的岩石层顶端的标高之后，还包括步骤S54：采用图层包裹法排除孤石。
具体来说，图层包裹法具体为，当检测到标高与相邻水平坐标的岩石层的差值超过预设阈值时，排除当前标高数据，并定义为孤石，以相邻水平坐标的岩石层标高数据为准；在将该孤石挖除后，由地质探测仪实时获取的地勘资料，重新获得新的岩石层的三维坐标数据。
S06：根据岩石层地形数据生成岩石层三维曲面模型，参照图4，具体包括以下步骤：
S61：将岩石层的三维坐标数据导出为预设格式文件；
S62：在三维软件中导入预设格式文件，从而生成岩石层三维曲面模型。
具体来说，将岩石层的三维坐标数据导出为包含岩石层三维坐标数据且满足格式要求的TXT文件，再将该TXT文件导入Revit软件中生成岩石层三维曲面模型。
S07：比对岩石层三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘的石方量。
利用三维软件对岩石层三维曲面模型和场地平整设计曲面模型进行交集布尔运算，求得岩石层三维曲面模型和场地平整设计曲面模型的公共部分三维模型，将位于场地平整设计曲面模型上方的体积记为所需挖掘的石方挖方量V3。
步骤S07获取所需挖掘的石方量之后，还包括步骤S08：将所需挖掘的土石方挖方量V1减去所需挖掘的石方挖方量V3，获得所需挖掘的土方量V4=V1-V3。
本申请实施例还公开一种基于BIM的土石方量计算系统，参照图5，该系统包括：
原始数据获取模块1，用于获取原始场地地形数据，原始场地地形数据包括原始场地地形的三维坐标数据；
原始模型创建模块2，用于根据原始场地地形数据生成原始场地三维曲面模型；
设计模型创建模块3，用于根据场地平整设计要求创建场地平整设计曲面模型；
土石方量运算模块4，用于比对原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘和回填的土石方量。
为了能够分别精确计算工程的土方量与石方量，参照图6，基于BIM的土石方量计算系统还包括：
岩石数据获取模块5，用于获取岩石层地形数据，岩石层地形数据包括岩石层的三维坐标数据；
岩石模型创建模块6，用于根据岩石层地形数据生成岩石层三维曲面模型；
石方量运算模块7，用于比对岩石层三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘的石方量。
具体来说，基于BIM的土石方量计算系统还包括土方量运算模块8，用于将所需挖掘的土石方量减去所需挖掘的石方量，获得所需挖掘的土方量。
为了获取获取岩石层的三维坐标数据，具体来说，参照图7，岩石数据获取模块5包括：
坐标确定单元51，用于根据地勘资料确定每个勘探孔的水平坐标；
坐标定位单元52，用于对勘探孔的水平坐标进行定位；
标高获取单元53，用于对勘探孔剖面图进行数据收集，提取每个勘探孔的岩石层顶端的标高，从而获取岩石层的三维坐标数据。
为了获得更为准确的岩石层地形数据，排除孤石，岩石数据获取模块5还包括：孤石排除单元54，用于采用图层包裹法排除孤石。
为了获得岩石层三维曲面模型，参照图8，岩石模型创建模块6包括：
格式转换单元61，用于将岩石层的三维坐标数据导出为预设格式文件；
模型生成单元62，用于导入预设格式文件，从而生成岩石层三维曲面模型。
本申请实施例还公开一种计算机设备。
具体来说，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述任一种基于BIM的土石方量计算方法的计算机程序。
本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质。
具体来说，该计算机可读存储介质，其存储有能够被处理器加载并执行上述任一种基于BIM的土石方量计算方法的计算机程序，该计算机可读存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种基于BIM的土石方量计算方法，其特征在于，包括：
获取原始场地地形数据，所述原始场地地形数据包括原始场地地形的三维坐标数据；
根据所述原始场地地形数据生成原始场地三维曲面模型；
根据场地平整设计要求创建场地平整设计曲面模型；
比对所述原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘和回填的土石方量。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的土石方量计算方法，其特征在于，所述获取所需挖填的土石方量之后，还包括：
获取岩石层地形数据，所述岩石层地形数据包括岩石层的三维坐标数据；
根据所述岩石层地形数据生成岩石层三维曲面模型；
比对所述岩石层三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘的石方量。
3.根据权利要求2所述的基于BIM的土石方量计算方法，其特征在于，所述获取所需挖掘的石方量之后，还包括：将所述所需挖掘的土石方量减去所述所需挖掘的石方量，获得所需挖掘的土方量。
4.根据权利要求2所述的基于BIM的土石方量计算方法，其特征在于，所述获取岩石层地形数据，包括：
根据地勘资料确定每个勘探孔的水平坐标；
对所述勘探孔的水平坐标进行定位；
对所述勘探孔剖面图进行数据收集，提取每个所述勘探孔的岩石层顶端的标高，从而获取所述岩石层的三维坐标数据。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的土石方量计算方法，其特征在于，所述提取每个所述勘探孔的岩石层顶端的标高之后，还包括：采用图层包裹法排除孤石。
6.根据权利要求4所述的基于BIM的土石方量计算方法，其特征在于：所述地勘资料采用地质探测仪获取。
7.根据权利要求2所述的基于BIM的土石方量计算方法，其特征在于，所述根据所述岩石层地形数据生成岩石层三维曲面模型包括：
将所述岩石层的三维坐标数据导出为预设格式文件；
在三维软件中导入所述预设格式文件，从而生成所述岩石层三维曲面模型。
8.一种基于BIM的土石方量计算系统，其特征在于，包括：
原始数据获取模块（1），用于获取原始场地地形数据，所述原始场地地形数据包括原始场地地形的三维坐标数据；
原始模型创建模块（2），用于根据所述原始场地地形数据生成原始场地三维曲面模型；
设计模型创建模块（3），用于根据场地平整设计要求创建场地平整设计曲面模型；
土石方量运算模块（4），用于比对所述原始场地三维曲面模型和场地平整设计曲面模型，获取所需挖掘和回填的土石方量。
9.一种计算机设备，其特征在于：包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。
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