摘要：一般在工程建設(shè)前，都需要對(duì)建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行改造，以達(dá)到工程建設(shè)的要求，稱之為場(chǎng)平。本文針對(duì)場(chǎng)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?chǎng)平網(wǎng)格劃分。并以網(wǎng)格對(duì)象為基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)格角點(diǎn)的測(cè)量高程及設(shè)計(jì)高程進(jìn)行曲面計(jì)算，自動(dòng)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(chǎng)平 網(wǎng)格 軟件 CAD

中圖分類號(hào)：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）07-0185-01

1 概述

場(chǎng)平工程設(shè)計(jì)初期需要確定場(chǎng)地的紅線范圍、網(wǎng)格劃分的基點(diǎn)、網(wǎng)格的寬和高，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(gè)網(wǎng)格做為獨(dú)立的對(duì)象，角點(diǎn)的測(cè)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(duì)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(duì)傳統(tǒng)的場(chǎng)平設(shè)計(jì)命令和計(jì)算步驟進(jìn)行綜合，通過的簡(jiǎn)單的操作快速生成場(chǎng)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(duì)場(chǎng)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(chǎng)平網(wǎng)格劃分

確定了場(chǎng)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，通過與邊界線求交點(diǎn)計(jì)算出包含場(chǎng)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(gè)矩形網(wǎng)格。然后通過循環(huán)計(jì)算出每個(gè)網(wǎng)格的端點(diǎn)是否都在邊界內(nèi)，對(duì)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(gè)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(gè)則為剛好相切的情況也進(jìn)行剔除。最后對(duì)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(cè)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€(gè)點(diǎn)加入到凸殼集合中，同時(shí)對(duì)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(duì)凸殼進(jìn)行三角剖分，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(gè)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(gè)認(rèn)為無效，進(jìn)入下個(gè)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(cè)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)相鄰2個(gè)角點(diǎn)的高差值符號(hào)不一致時(shí)，在兩角點(diǎn)的連線上必然有一個(gè)零點(diǎn)。通過循環(huán)對(duì)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(gè)，直接相連生成零線；（2）零點(diǎn)數(shù)為3個(gè)，通過對(duì)節(jié)點(diǎn)的端點(diǎn)符號(hào)進(jìn)行分類發(fā)現(xiàn)3個(gè)零點(diǎn)必定是有一個(gè)零點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，通過循環(huán)排除節(jié)點(diǎn)，剩下兩個(gè)進(jìn)行相連；（3）零點(diǎn)數(shù)為4個(gè)，首先排除掉4個(gè)均為節(jié)點(diǎn)的情況，然后對(duì)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(hào)可判斷出4個(gè)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(gè)為正且為零點(diǎn)則為相切也是全為填；（2）若只有一個(gè)為負(fù)則通過判斷零點(diǎn)是否為端點(diǎn)以及所在邊序號(hào)，找到其相鄰的2個(gè)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(shí)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(shí)，若只有2個(gè)零點(diǎn)則說明2個(gè)正節(jié)點(diǎn)均為0，則為全挖；若有3個(gè)零點(diǎn)說明有1個(gè)正節(jié)點(diǎn)為0；若有4個(gè)零點(diǎn)則根據(jù)零線的走向找到2個(gè)三角區(qū)域的位置，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)的正負(fù)號(hào)計(jì)算出對(duì)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(chǎng)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(chǎng)平數(shù)據(jù)精確度較，大大提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用，場(chǎng)平設(shè)計(jì)在三維平臺(tái)上也會(huì)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)

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