場平設(shè)計(jì)軟件在CAD中的研究和開發(fā)

1、    場平設(shè)計(jì)軟件在cad中的研究和開發(fā)    摘要：一般在工程建設(shè)前，都需要對建設(shè)場地進(jìn)行改造，以達(dá)到工程建設(shè)的要求，稱之為場平。本文針對場平設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，探討在autocad環(huán)境下，使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ瓿蓤銎骄W(wǎng)格劃分。并以網(wǎng)格對象為基礎(chǔ)，對網(wǎng)格角點(diǎn)的測量高程及設(shè)計(jì)高程進(jìn)行曲面計(jì)算，自動生成網(wǎng)格零線和土方量，完成工程量統(tǒng)計(jì)和標(biāo)注功能，達(dá)到cad輔助設(shè)計(jì)出圖的目的。關(guān)鍵詞：場平 網(wǎng)格 軟件 cad：tp391.72 ：a ：1007-9416（2016）07-0185-011 概述場平工程設(shè)計(jì)初期需要確定場地的紅線范圍、網(wǎng)格劃分的基點(diǎn)、網(wǎng)格的寬和高

2、，設(shè)計(jì)線分布及高程，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分和計(jì)算，具體的設(shè)計(jì)步驟可分為：劃分網(wǎng)格、計(jì)算角點(diǎn)現(xiàn)狀標(biāo)高、計(jì)算角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高、生成網(wǎng)格零線、計(jì)算網(wǎng)格土方量、工程量統(tǒng)計(jì)及標(biāo)注等。使用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，將每個網(wǎng)格做為獨(dú)立的對象，角點(diǎn)的測量高程、設(shè)計(jì)高程、網(wǎng)格零點(diǎn)與土方等數(shù)據(jù)為關(guān)聯(lián)的屬性，遍歷對所有網(wǎng)格做相關(guān)計(jì)算，最后進(jìn)行統(tǒng)一的工程量統(tǒng)計(jì)和標(biāo)注。軟件對傳統(tǒng)的場平設(shè)計(jì)命令和計(jì)算步驟進(jìn)行綜合，通過的簡單的操作快速生成場平成果，提高用戶的使用效率，菜單如下圖1所示。以下內(nèi)容將對場平軟件中具體功能的程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行講解和分析。2 場平網(wǎng)格劃分確定了場平的多段線邊界、基點(diǎn)、網(wǎng)格尺寸后，通過中心點(diǎn)按網(wǎng)格間距偏移，通過與邊界線求

3、交點(diǎn)計(jì)算出包含場平邊界的最小和最大的行數(shù)和列數(shù)，以中心點(diǎn)組成一個矩形網(wǎng)格。然后通過循環(huán)計(jì)算出每個網(wǎng)格的端點(diǎn)是否都在邊界內(nèi)，對網(wǎng)格線與邊界線進(jìn)行求交，若節(jié)點(diǎn)均不在邊界內(nèi)且與邊界無交點(diǎn)則為無效網(wǎng)格進(jìn)行剔除，若與邊界只有一個交點(diǎn)且節(jié)點(diǎn)在邊界內(nèi)部的數(shù)量小于或等于1個則為剛好相切的情況也進(jìn)行剔除。最后對剩下的網(wǎng)格進(jìn)行分類，若有與邊界相交的情況計(jì)算出實(shí)際的網(wǎng)格邊界，并保存數(shù)據(jù)，將其標(biāo)記出來。3 角點(diǎn)高程計(jì)算構(gòu)造測量曲面首先建立三角網(wǎng)外層凸殼，并依次將x-y最小、x+y最大、x-y最大、x+y最小的順序?qū)⑺膫€點(diǎn)加入到凸殼集合中，同時對余下點(diǎn)進(jìn)行遍歷，若在凸殼外側(cè)則加入到凸殼中。凸殼構(gòu)建后以此對凸殼進(jìn)行三角剖

4、分，并以凸殼為基礎(chǔ)將剩下的散點(diǎn)依次加入到三角網(wǎng)中，三角網(wǎng)的具體算法可參考筆者的文章delaunay算法在cad中處理地形數(shù)據(jù)的研究。然后遍歷三角形判斷每個角點(diǎn)所在的三角形區(qū)域，通過端點(diǎn)與計(jì)算點(diǎn)連線求交算出節(jié)點(diǎn)高程進(jìn)而推算出計(jì)算點(diǎn)高程。設(shè)計(jì)高程可通過角點(diǎn)記錄的坐標(biāo)在平面做若干角度的射線與等高線平面求交，若交點(diǎn)小于2個認(rèn)為無效，進(jìn)入下個角度計(jì)算。當(dāng)交點(diǎn)在同一側(cè)則根據(jù)最近兩點(diǎn)距離推算計(jì)算點(diǎn)高程，若交點(diǎn)將計(jì)算點(diǎn)包含在內(nèi)則根據(jù)直線兩端的計(jì)算相關(guān)高程。計(jì)算結(jié)果中若有包含與在一側(cè)的情況以包含的計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn)。計(jì)算出所有角點(diǎn)的測量高程、設(shè)計(jì)高程、高差，并記錄在網(wǎng)格角點(diǎn)的屬性中。4 零線計(jì)算通過分析不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相

5、鄰2個角點(diǎn)的高差值符號不一致時，在兩角點(diǎn)的連線上必然有一個零點(diǎn)。通過循環(huán)對網(wǎng)格的4條邊界線進(jìn)行計(jì)算可算出每條邊界上的零點(diǎn)，并考慮角點(diǎn)也可能為零點(diǎn)的情況，一般分為以下幾類：（1）零點(diǎn)數(shù)為2個，直接相連生成零線；（2）零點(diǎn)數(shù)為3個，通過對節(jié)點(diǎn)的端點(diǎn)符號進(jìn)行分類發(fā)現(xiàn)3個零點(diǎn)必定是有一個零點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，通過循環(huán)排除節(jié)點(diǎn)，剩下兩個進(jìn)行相連；（3）零點(diǎn)數(shù)為4個，首先排除掉4個均為節(jié)點(diǎn)的情況，然后對網(wǎng)格的中點(diǎn)進(jìn)行高程計(jì)算。根據(jù)中心點(diǎn)的正負(fù)號可判斷出4個節(jié)點(diǎn)的連接順序。若根據(jù)角點(diǎn)高差的位置分類，大體可分為圖2中的三種情況。5 土方計(jì)算根據(jù)零點(diǎn)的分類情況可將網(wǎng)格的填挖方分為以下幾類：（1）若只有一個為正且為零點(diǎn)則為

6、相切也是全為填；（2）若只有一個為負(fù)則通過判斷零點(diǎn)是否為端點(diǎn)以及所在邊序號，找到其相鄰的2個零點(diǎn)，算出相應(yīng)的挖方及剩下區(qū)域的填方；（3）2正2負(fù)兩者相鄰時通過正節(jié)點(diǎn)與零點(diǎn)相連求交算出區(qū)域邊界的點(diǎn)順序進(jìn)行土方計(jì)算；（4）2正2負(fù)兩者交叉時，若只有2個零點(diǎn)則說明2個正節(jié)點(diǎn)均為0，則為全挖；若有3個零點(diǎn)說明有1個正節(jié)點(diǎn)為0；若有4個零點(diǎn)則根據(jù)零線的走向找到2個三角區(qū)域的位置，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)的正負(fù)號計(jì)算出對應(yīng)的填挖方。6 結(jié)語以上算法為本公司自主研發(fā)的場平設(shè)計(jì)軟件中所采用，并在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，經(jīng)大量工程應(yīng)用證實(shí)，生成的場平數(shù)據(jù)精確度較，大大提高了設(shè)計(jì)效率。同時，隨著bim技術(shù)的應(yīng)用，場平設(shè)計(jì)在三維平臺上也會有更多的發(fā)展，這些問題都有待進(jìn)一步的深入研究。參考文獻(xiàn)1方曉亮.d