摘要：利用AutoLISP編程實(shí)現(xiàn)若干個(gè)空間小三角形擬合扭面（直紋曲面），然后三維拉伸空間小三角形用union并集建立開(kāi)挖區(qū)域的設(shè)計(jì)開(kāi)挖實(shí)體模型，使用CASS和AutoCAD軟件在實(shí)測(cè)地形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建地形實(shí)體模型，地形實(shí)體模型與設(shè)計(jì)開(kāi)挖實(shí)體模型求subtract（交集）后生成開(kāi)挖實(shí)體模型，查詢工程量。
　　關(guān)鍵字：扭面（直紋曲面）；AutoLISP；編程；線框模型；表面模型；實(shí)體模型；union并集；
　　中圖分類號(hào)：TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)06(c)-0000-00
　　
　　1 引言
　　在水電站大壩及發(fā)電廠房基礎(chǔ)開(kāi)挖中，開(kāi)挖形體復(fù)雜且對(duì)體形的控制要求較高，常規(guī)的設(shè)計(jì)及施工用圖都是二維平面圖加特征部位的典型斷面圖進(jìn)行描述的，對(duì)于設(shè)計(jì)開(kāi)挖面是由多個(gè)空間平面或扭面（直紋曲面）組成的形體的土石方量計(jì)算，一般的方法是用斷面法進(jìn)行計(jì)算，但斷面間距一般在5~10，斷面線大多不是正好落在體形突變的地方，這樣就給工程量計(jì)算的帶來(lái)了由計(jì)算方法造成的不準(zhǔn)確性，對(duì)于土石方開(kāi)挖計(jì)`量還不算太嚴(yán)重，但對(duì)于開(kāi)挖完成澆筑混凝土量的計(jì)算這種問(wèn)題不容忽視。
　　2 開(kāi)挖前地面實(shí)體建模
　　用CASS7.0軟件生成不規(guī)則三角網(wǎng)地面模型，此地面模型不是一個(gè)實(shí)體而是由很多空間三角形組成的是地形表面模型，為使所有三角形成為一個(gè)實(shí)體，需在AutoCAD中使用extrude（拉伸）命令沿Z軸（高程）方向向下拉伸（下拉高度對(duì)應(yīng)的高程應(yīng)低于設(shè)計(jì)開(kāi)挖高程中最低高程）所有三角形使之成為實(shí)體， 然后用union（并集）選中所有三棱柱實(shí)體，即可建立地形實(shí)體模型。
　　3 設(shè)計(jì)開(kāi)挖形體建模
　　先用設(shè)計(jì)平面圖計(jì)算出開(kāi)挖形體各個(gè)面的轉(zhuǎn)角特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，在AutoCAD上用計(jì)算得的三維坐標(biāo)畫(huà)三維線框模型，但三維線框模型中沒(méi)有面，只有描繪對(duì)象的點(diǎn)、直線和曲線，是對(duì)三維物體輪廓的描述、包含的信息很少不能用于體積計(jì)算。實(shí)體模型包含的信息才可進(jìn)行體積計(jì)算，所以要在三維線框模型的基礎(chǔ)上建立實(shí)體模型。對(duì)于體形面的輪廓是由三個(gè)點(diǎn)組成或位于同一空間平面的四個(gè)點(diǎn)組成時(shí)，則可直接用extrude（拉伸）命令沿Z軸（高程）方向向上拉伸（上拉高度對(duì)應(yīng)的高程應(yīng)高于地面實(shí)體模型高程中最高點(diǎn)的高程）使之成為實(shí)體，但對(duì)于體形結(jié)構(gòu)面的輪廓是由四個(gè)角點(diǎn)控制的扭面（直紋曲面）時(shí)，則不能直接用extrude（拉伸）命令把它拉伸形成實(shí)體，為此我用AutoLISP編寫(xiě)了一段程序（見(jiàn)下，程序?qū)崿F(xiàn)的流程圖）來(lái)對(duì)扭面進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算，計(jì)算出其體形結(jié)構(gòu)面上按指定步長(zhǎng)計(jì)算的三維坐標(biāo)點(diǎn)，坐標(biāo)數(shù)據(jù)按CASS7.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)文件的格式要求存入指定位置，然后用CASS7.0軟件生成TIN三維三角網(wǎng)表面模型（如圖1），再在AutoCAD上對(duì)所有三角網(wǎng)運(yùn)用extrude（拉伸）命今使其成為實(shí)體。最后用union（并集）命令，選中所有棱柱實(shí)體，即可建立設(shè)計(jì)開(kāi)挖實(shí)體模型。
　　
　　把地形實(shí)體模型與設(shè)計(jì)開(kāi)挖實(shí)體模型相疊加，用subtract（交集）命令生成開(kāi)挖形體模型。對(duì)于混凝土工程量的計(jì)算也是依上面的思路和方法，建立混凝土形體實(shí)體模型，然后把混凝土實(shí)體模型和設(shè)計(jì)開(kāi)挖實(shí)體模型相疊加，用subtract（交集）命令生成混凝土設(shè)計(jì)面與開(kāi)挖設(shè)計(jì)面之間的混凝土實(shí)體模型。用massprop（查詢-面域/質(zhì)量特性）命令即可得到體積。
　　
　　5 結(jié)語(yǔ)
　　為使圖例清晰上面例子只截取了某水電站廠房基礎(chǔ)開(kāi)挖的一小部分。在建模過(guò)程中需要注意幾點(diǎn)：邊界線一定要明確、設(shè)計(jì)體型線的每一個(gè)面要封閉且相鄰面間的輪廓坐標(biāo)要一致（不能有縫隙）。三維模型建立完成后，利用AutoCAD的查詢功能得其體積（也就是準(zhǔn)確的工程量），還可以用三維模型直觀地再現(xiàn)復(fù)雜體型間的相互關(guān)系指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
　　參 考 文 獻(xiàn)
　　[1] 劉志剛等.AutoCAD2000 Visual LISP開(kāi)發(fā)人員指南[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001；
　　[2] 馬永志等.AutoCAD中文版三維造型基礎(chǔ)教程[M]. 北京：人民郵電出版社，2009；