一种基于BIM模型的变坡地层疏浚开挖计算方法及系统与流程

本发明涉及bim模型领域，更具体的，涉及一种基于bim模型的变坡地层疏浚开挖计算方法及系统。

背景技术：

1、目前疏浚与土方开挖工程主要方法为平面法，而平面法顾名思义是先设计疏浚底高程的平面草图，施加高程面约束，使平面草图位于设计高程；再通过选择要放坡的草图要素线，选择放坡方式、连接方式和输入放坡参数，施加面放坡约束，形成开挖模型草图；最后利用多面体建模器，将开挖模型草图转化成开挖几何模型，并与地表面和三维地质模型进行布尔减操作，得到开挖后的三维模型。由于布尔减操作是从三维地质模型中减去与开挖几何模型重合的部分，当原始地形局部高程低于平面草图设计高程时，该部分地形模型自然不会与开挖几何模型发生重合，布尔减操作不会对该部分地形模型产生任何影响，因此正好符合疏浚设计的需求。

2、平面法开挖建模特别适用于开挖边界形状不规则时采用，例如港池、连接水域等，具有步骤少、操作简单，建模速度快的特点，当航道断面采用同一标准断面时，直接使用平面法进行设计效率更高。但平面法也有一定的局限性，就是要求采用统一的放坡坡比和超深超宽设计参数，在土层较为复杂的情况下，难以动态调控坡比，且成本也难以控制。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的缺陷，提出了一种基于bim模型的变坡地层疏浚开挖计算方法及系统。

2、本发明第一方面提供了一种基于bim模型的变坡地层疏浚开挖计算方法，包括：

3、步骤1，基于bim模型绘制疏浚开挖平面边界；

4、步骤2，设定平面边界高程和开挖目标底高程；

5、步骤3，设置不同土层的开挖坡比；

6、步骤4，对于平面边界上的某一条边，细分成n段，每一小段长度小于预设阈值；

7、步骤5，步骤4生成n段，某一段中点从平面边界高程向下根据土层开挖坡比进行放坡，如果两个土层开挖坡比不一样，判断下层坡比是否小于上层，如果小于上层则按上层坡比，如果大于上层，则按本层坡比，一直到目标底高程，形成一条从上到下根据不同土层对应坡比不一样的开挖多段线；

8、步骤6，重复步骤5，对应平面边界上的某一条边，生成一组数量为n的从上到下根据土层坡比不一样的开挖多段线；

9、步骤7，对于步骤6生成的开挖多段线组n，遍历该组数据，对第m条和第m+1条多段线，通过多边形三角化技术，生成三角化面片，一共生成n-1个三角化面片，把生成的n-1个三角化面片缝合成一个大的开挖面；

10、步骤8，重复步骤4-7，直到处理完平面边界上的所有边为止，每条边对应生成一个开挖面；

11、步骤9，对于平面边界上每两条相邻边，沿着角平分线方面以及垂直向下方向生成平面，生成的平面向法线两边分别偏移一个极小的距离d，用偏移出来的两个平面分别与该两条相邻边对应的开挖面作布尔减运算，截去开挖面向下部分，生成两个相邻的开挖面边界；

12、步骤10，对于步骤9生成的两个相邻的开挖面边界，通过多边形三角化技术，生成衔接部分的连接面，从而把两个相邻开挖面连接起来；

13、步骤11，重复步骤9-10，处理完平面边界所有相邻边以及其对应的开挖面，形成连接起来的周边整体开挖面；

14、步骤12，步骤11形成的周边整体开挖面缝合底高程平面，形成开口向上碗状开挖面，与地层作布尔减运算，完成疏浚地层开挖。

15、本方案中，所述步骤3，设置不同土层的开挖坡比，具体为：

16、获取各个土层的土质类型、重度、粘聚力、摩擦角、材质、硬度信息；

17、构建bim土层分析模型；

18、将所述土质类型、重度、粘聚力、摩擦角、材质、硬度信息导入bim土层分析模型生成各个土层的土层bim模型数据；

19、根据土层bim模型数据进行开挖坡比信息计算，得到不同土层对应的开挖坡比数据；

20、根据开挖坡比数据进行开挖坡比设置。

21、本方案中，所述步骤11整体开挖面中，还包括：

22、所述整体开挖面为基于bim的开挖面模型；

23、获取不同土层的开挖坡比数据与土层bim模型数据；

24、将开挖面模型、土层bim模型数据、开挖坡比数据导入bim土层分析模型进行开挖模拟，根据模拟过程进行工程量与成本计算分析得到初始成本范围信息；

25、将初始成本范围信息结合平面边界高程、开挖目标底高程、n数值、距离d数值进行成本精确计算得到开挖成本信息；

26、将所述开挖成本信息发送至用户终端设备。

27、本发明第二方面还提供了一种基于bim模型的变坡地层疏浚开挖计算系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括基于bim模型的变坡地层疏浚开挖计算程序，所述基于bim模型的变坡地层疏浚开挖计算程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

28、步骤1，基于bim模型绘制疏浚开挖平面边界；

29、步骤2，设定平面边界高程和开挖目标底高程；

30、步骤3，设置不同土层的开挖坡比；

31、步骤4，对于平面边界上的某一条边，细分成n段，每一小段长度小于预设阈值；

32、步骤5，步骤4生成n段，某一段中点从平面边界高程向下根据土层开挖坡比进行放坡，如果两个土层开挖坡比不一样，判断下层坡比是否小于上层，如果小于上层则按上层坡比，如果大于上层，则按本层坡比，一直到目标底高程，形成一条从上到下根据不同土层对应坡比不一样的开挖多段线；

33、步骤6，重复步骤5，对应平面边界上的某一条边，生成一组数量为n的从上到下根据土层坡比不一样的开挖多段线；

34、步骤7，对于步骤6生成的开挖多段线组n，遍历该组数据，对第m条和第m+1条多段线，通过多边形三角化技术，生成三角化面片，一共生成n-1个三角化面片，把生成的n-1个三角化面片缝合成一个大的开挖面；

35、步骤8，重复步骤4-7，直到处理完平面边界上的所有边为止，每条边对应生成一个开挖面；

36、步骤9，对于平面边界上每两条相邻边，沿着角平分线方面以及垂直向下方向生成平面，生成的平面向法线两边分别偏移一个极小的距离d，用偏移出来的两个平面分别与该两条相邻边对应的开挖面作布尔减运算，截去开挖面向下部分，生成两个相邻的开挖面边界；

37、步骤10，对于步骤9生成的两个相邻的开挖面边界，通过多边形三角化技术，生成衔接部分的连接面，从而把两个相邻开挖面连接起来；

38、步骤11，重复步骤9-10，处理完平面边界所有相邻边以及其对应的开挖面，形成连接起来的周边整体开挖面；

39、步骤12，步骤11形成的周边整体开挖面缝合底高程平面，形成开口向上碗状开挖面，与地层作布尔减运算，完成疏浚地层开挖。

40、本发明公开了一种基于bim模型的变坡地层疏浚开挖计算方法及系统，基于bim模型绘制疏浚开挖平面边界，通过设置不同土层的开挖坡比对平面边界进行线段划分，基于多边形三角化技术生成一个大的开挖面，进一步通过平面偏移将开挖面进行连接形成整体开挖面。本发明通过基于地层不同而放坡坡比不同的方式进行疏浚开挖，可以减少土方开挖量，特别对于礁石类开挖成本比较高的土方类型，可以大大减少开挖成本，具有实际的经济效益。