CN117057012A - 一种基于bim+gis技术的山体边坡土石方平衡计算方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，包括以下步骤：S1、将原始测绘数据导入Civil 3D软件，生成BIM地形模型；S2、利用无人机倾斜摄影技术采集场区的地形数据，在BentleyContextCapture中生成点云GIS模型；S3、将点云GIS模型导入Civil3D软件，与原始地形模型进行复核；S4、运用Civil 3D部件编辑器进行编程，基于复核后的地形模型完成参数化边坡设计及土石方平衡分析，并导出边坡土石方挖填量计算表。本发明，采用BIM结合GIS的方法，保证了山体地形模型的精度，通过编程手段完成参数化边坡设计分析，提高了边坡土石方平衡分析的工作效率，适用于所有山体边坡项目的土石方平衡计算。
Description
技术领域
本申请涉及建筑信息模型技术领域，具体涉及一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法。
背景技术
山体边坡土石方工程包括边坡设计、地基处理、土石方挖填等内容，由于山体石方相对较多，导致挖填难度较大、成本高、后期修复难。同时山体边坡工程的不可预测性与场景复杂性极高，现场技术人员往往依据自身经验，很难做到事前百分百把控。
目前BIM(Building Iinformation Modeling)是以信息模型为载体，运用数字化、参数化、可视化等手段将工程客观物理数据和实际信息集成化，并为工程提供数据采集、运算、分析和显示。GIS(Geographic Information System)称之为地理信息系统，它是对整个或部分的真实地理空间分布的数据信息进行采集、解析和显示的功能。
随着近年来BIM、GIS两项技术的不断发展，BIM+GIS联合的技术应用不断在探索，通过二者的结合，可以实现在地理空间大场景下的精细化工程分析，从宏观和微观的角度为工程技术的发展带来一场全新的改变。
因此如何精确的在计算机中构建数字孪生山体模型，并在其中进行模拟边坡土石方平衡设计显得格外重要，在传统实施过程中，由于没有精确的事前控制，有时能够导致增加150％左右的造价以及延误大量工期。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，采用BIM结合GIS的方法，保证了山体地形模型的精度，通过编程手段完成参数化边坡设计分析，提高了边坡土石方平衡分析的工作效率，适用于所有山体边坡项目的土石方平衡计算。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请实施例提供一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，包括以下具体步骤：
S1、将原始测绘数据导入Civil 3D软件，生成BIM地形模型；
S2、利用无人机倾斜摄影技术采集场区的地形数据，在BentleyContextCapture中生成点云GIS模型；
S3、将点云GIS模型导入Civil 3D软件，与原始地形模型进行复核；
S4、运用Civil 3D部件编辑器进行编程，基于复核后的地形模型完成参数化边坡设计及土石方平衡分析，并导出边坡土石方挖填量计算表。
所述步骤S1中，具体包括以下步骤：
S101、数据处理：
将原始测绘数据整理成.text文本数据文件，数据格式为PNEZ即点编号、北距、东距、高程；
S102、数据导入：
在Civil 3D中新建一个曲面，导入整理好的.text文本数据文件，生成BIM地形模型；
S103、模型优化：
生成的BIM地形模型精度分为两类，靠近边坡设计区的区域等高线间距按0.5m设定，其它区域按5m设定。
所述步骤S2中，具体包括以下步骤：
S201、航线设置：
利用基于GPS高精度定位的无人机进行倾斜摄影，其中针对采集精度设置两种不同航线规则，靠近边坡设计区的区域设置7条不同角度航线，其它区域按照3条不同角度航线设置；
S202、点云数据处理：
将无人机倾斜摄影的照片导入到BentleyContextCapture中，进行空间三角测量解算，并建立实体倾斜模型，对点云倾斜模型进行内业处理，清除地表附着物，优化为地表裸土点云模型，最终将点云模型导出为LAS文件格式。
所述步骤S3中具体包含以下步骤：
S301、导入点云模型：
在Civil 3D中创建一个点云，定义其名称及样式后，选择以LAS格式文件导入，并为点云模型指定对应的地理坐标系，即在Civil 3D中成功导入点云模型，
S302、模型复核：
在Civil 3D中将原始地形模型与点云模型进行空间叠加，复核遵循以点云模型为主的基本原则，对叠加的模型进行空间碰撞检测，高程差值在1m内时以点云模型对应高程为准确值，当误差超过1m时使用人工进行现场校对，直至复核合格。
所述步骤S4中具体包含以下步骤：
S401、边坡设计：
依据前期边坡设计区勘察报告进行边坡力学性质分析，确定边坡层级与坡度安全范围，
S402、边坡部件编程：
运用Civil 3D部件编辑器对边坡部件进行可视化编程，基于边坡设计区域的基准线，建立边坡参数逻辑，将边坡参数依附在主复核后的地形模型，生成带有边坡的地形模型。
S403、土石方量平衡分析：
带有边坡的地形模型是具备参数属性的，在部件编辑器中创建平差函数，使软件进行土石方量平衡计算，最终计算得出在何种坡度系数下土石方量达到最优平衡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本申请采用BIM结合GIS的方法，保证了山体地形模型的精度，通过编程手段完成参数化边坡设计分析，提高了边坡土石方平衡分析的工作效率，适用于所有山体边坡项目的土石方平衡计算。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例方法流程图；
图2为模型复核后效果图；
图3为边坡参数逻辑图；
图4为带有边坡的地形模型图；
图5为部件编辑器中创建平差函数示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：
一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，包括以下具体步骤：
S1、将原始测绘数据导入Civil 3D软件，生成BIM地形模型；
S2、利用无人机倾斜摄影技术采集场区的地形数据，在BentleyContextCapture中生成点云GIS模型；
S3、将点云GIS模型导入Civil 3D软件，与原始地形模型进行复核；
S4、运用Civil 3D部件编辑器进行编程，基于复核后的地形模型完成参数化边坡设计及土石方平衡分析，并导出边坡土石方挖填量计算表。
本发明中，运用BIM+GIS技术进行山体地形模型的精确呈现以及土石方量的平衡优化分析。通过可视化编程，保证了边坡土石方平衡分析的效率与精准度。方法简洁明了、形象直观，有利于山体边坡工程施工前的方案决策分析。
本发明的具体方案，如下：
在步骤S1“将原始测绘数据导入Civil 3D软件，生成BIM地形模型”中，包括以下步骤：数据处理、数据导入、模型优化。
S101、数据处理。
将原始测绘数据整理成“.text文本数据文件”，数据格式为“PNEZ”即点编号、北距、东距、高程。
S102、数据导入。
在Civil 3D中新建一个曲面，导入整理好的“.text文本数据文件”，生成BIM地形模型。
S103、模型优化。
生成的BIM地形模型精度分为两类，靠近边坡设计区的区域等高线间距按0.5m设定，其它区域按5m设定，此种分类方法在保证了模型精度的同时确保了计算机的处理负荷在可控范围内。
可以理解的是，也可以采用其他公司出版的三维场地设计软件。
在生成BIM地形模型后，进入步骤S2。
在步骤S2“利用无人机倾斜摄影技术采集场区的地形数据，在BentleyContextCapture中生成点云GIS模型”中，包括以下步骤：航线设置、点云数据处理。
S201、航线设置。
利用基于GPS高精度定位的无人机进行倾斜摄影，其中针对采集精度设置两种不同航线规则，靠近边坡设计区的区域设置7条不同角度航线，其它区域按照3条不同角度航线设置，此种航线设置方法在保证了数据精度的同时确保了后期软件的处理负荷在可控范围内。
S202、点云数据处理。
将无人机倾斜摄影的照片导入到BentleyContextCapture中，进行空间三角测量解算，并建立实体倾斜模型。对点云倾斜模型进行内业处理，清除地表附着物，优化为地表裸土点云模型，最终将点云模型导出为LAS文件格式。
在完成点云GIS模型后，进入步骤S3。
在步骤S3“将点云GIS模型导入Civil 3D软件，与原始地形模型进行复核”中，包括以下步骤：导入点云模型、模型复核。
S301、导入点云模型.
在Civil 3D中创建一个点云，定义其名称及样式后，选择以LAS格式文件导入，并为点云模型指定对应的地理坐标系，即在Civil 3D中成功导入点云模型。
S302、模型复核。
在Civil 3D中将原始地形模型与点云模型进行空间叠加，复核遵循以点云模型为主的基本原则，对叠加的模型进行空间碰撞检测，高程差值在1m内时以点云模型对应高程为准确值，当误差超过1m时使用人工进行现场校对，直至复核合格，如图2所示。
在完成模型复核后，进入步骤S4。
在步骤S4“运用Civil 3D部件编辑器进行编程，基于复核后的地形模型完成参数化边坡设计及土石方平衡分析，并导出边坡土石方挖填量计算表”中，包括以下步骤：导入边坡设计、边坡部件编程、土石方量平衡分析。
S401、边坡设计。
依据前期边坡设计区勘察报告进行边坡力学性质分析，确定边坡层级与坡度安全范围。
S402、边坡部件编程。
运用Civil 3D部件编辑器对边坡部件进行可视化编程，基于边坡设计区域的基准线，建立边坡参数逻辑如图3所示。将边坡参数依附在主体模型“复核后的地形模型”生成带有边坡的地形模型如图4所示。
S403、土石方量平衡分析。
带有边坡的地形模型是具备参数属性的，在部件编辑器中创建平差函数，使软件进行土石方量平衡计算，最终计算得出在何种坡度系数下土石方量达到最优平衡如图5所示。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1、将原始测绘数据导入Civil 3D软件，生成BIM地形模型；
S2、利用无人机倾斜摄影技术采集场区的地形数据，在BentleyContextCapture中生成点云GIS模型；
S3、将点云GIS模型导入Civil 3D软件，与原始地形模型进行复核；
S4、运用Civil 3D部件编辑器进行编程，基于复核后的地形模型完成参数化边坡设计及土石方平衡分析，并导出边坡土石方挖填量计算表。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，具体包括以下步骤：
S101、数据处理：
将原始测绘数据整理成.text文本数据文件，数据格式为PNEZ即点编号、北距、东距、高程；
S102、数据导入：
在Civil 3D中新建一个曲面，导入整理好的.text文本数据文件，生成BIM地形模型；
S103、模型优化：
生成的BIM地形模型精度分为两类，靠近边坡设计区的区域等高线间距按0.5m设定，其它区域按5m设定。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体包括以下步骤：
S201、航线设置：
利用基于GPS高精度定位的无人机进行倾斜摄影，其中针对采集精度设置两种不同航线规则，靠近边坡设计区的区域设置7条不同角度航线，其它区域按照3条不同角度航线设置；
S202、点云数据处理：
将无人机倾斜摄影的照片导入到BentleyContextCapture中，进行空间三角测量解算，并建立实体倾斜模型，对点云倾斜模型进行内业处理，清除地表附着物，优化为地表裸土点云模型，最终将点云模型导出为LAS文件格式。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，其特征在于，所述步骤S3中具体包含以下步骤：
S301、导入点云模型：
在Civil 3D中创建一个点云，定义其名称及样式后，选择以LAS格式文件导入，并为点云模型指定对应的地理坐标系，即在Civil 3D中成功导入点云模型，
S302、模型复核：
在Civil 3D中将原始地形模型与点云模型进行空间叠加，复核遵循以点云模型为主的基本原则，对叠加的模型进行空间碰撞检测，高程差值在1m内时以点云模型对应高程为准确值，当误差超过1m时使用人工进行现场校对，直至复核合格。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的山体边坡土石方平衡计算方法，其特征在于，所述步骤S4中具体包含以下步骤：
S401、边坡设计：
依据前期边坡设计区勘察报告进行边坡力学性质分析，确定边坡层级与坡度安全范围，
S402、边坡部件编程：
运用Civil 3D部件编辑器对边坡部件进行可视化编程，基于边坡设计区域的基准线，建立边坡参数逻辑，将边坡参数依附在主复核后的地形模型，生成带有边坡的地形模型。
S403、土石方量平衡分析：
带有边坡的地形模型是具备参数属性的，在部件编辑器中创建平差函数，使软件进行土石方量平衡计算，最终计算得出在何种坡度系数下土石方量达到最优平衡。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117874898A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 云南省交通规划设计研究院股份有限公司 | 基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法及系统 |
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2023
- 2023-08-16 CN CN202311026883.9A patent/CN117057012A/zh active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117874898A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 云南省交通规划设计研究院股份有限公司 | 基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法及系统 |
| CN117874898B (zh) * | 2024-03-11 | 2024-05-24 | 云南省交通规划设计研究院股份有限公司 | 基于bim与gis的公路三维边坡相交设计方法及系统 |
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