一种土方计算方法

本发明属于土方工程，具体涉及的是一种土方计算方法。

背景技术：

1、场地平整是工程建设的基础条件，是项目开工前的首要工作。在实际工程中，场地挖填土方体积不规则，为了便于统计与计算，通常使用“方格网法”分块计算土方，该计算方法单一，如遇复杂地形时，方格网法的计算精度无法满足工程所需。除此之外，其他土方计算方法主要有“断面法”、“散点法”以及“等高线法”，每种方法都分别适用于不同地形的土方量确定。然而，无论采用哪种计算方法，都存在计算过程繁琐、耗时耗力、计算误差较大等问题，造成资源资金浪费，影响整个工程的进度。土方计算过程中的人为影响因素较大，计算错误及造假等问题不易发现，计算完成后的数据资料难以留存、管理、共享及动态核量。

2、市场上很多土方量计算软件，例如htcad、飞时达fasttft和南方cass等，这些软件都是基于auto cad软件二维模型的基础上，对各种复杂的地形情况以及场地实际要求，引入多种土石方量的计算方法，帮助工程人员根据实际情况自主选择方法计算土方挖填量，达到准确应对各种复杂地形并快速得到答案的效果。但是对于数据的提取、计算的精确度以及三维模型的支持力度还略显欠缺。

3、revit软件作为bim理念的软件之一，虽然可以通过建立三维原始曲面模型完成土方算量，但是其操作过程及数据判别过程复杂，极易导致技术错误。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决土方计算过程繁琐、计算误差较大等技术问题，本发明提供一种土方计算方法，集合等高线法、方格网法、断面法以及散点法四种计算方法，可根据地形特征自动匹配合适的计算方法，快速获得土方工程量。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种土方计算方法，包括以下步骤：

3、s1、使用revitapi函数获取地形的表面积、边界框(boundingbox)以及网格类(mesh)参数信息，分析各种地形的特征：

4、a、获取边界框的长边参数与短边参数，进而确定地形的长宽比；

5、b、获取网格类参数信息，确定地形的所有坐标点，进而确定地形的地形起伏度以及是否只存在一个最高或者最低的高程点；

6、s2、将可代表地形特征的参数转化为具体的数值，进而作为选择土方计算方法的依据：

7、当地形中只存在一个最高或者最低的高程点时，选择等高线法计算土方；

8、否则，当地形的起伏度在0～30米之间时，即平坦且起伏不太大的地形，选择方格网法计算土方；

9、否则，当地形的长宽比(h/b)大于3时，地形符合狭长特征，选择断面法计算土方；

10、否则，除以上三种情况地形外，选择使用散点法计算土方；

11、s3、选择等高线法、方格网法、断面法或者散点法确定地形的土方：

12、(1)、等高线法：

13、a、使用getcoordinates()函数获取等高线上所有的坐标点，并使用数组ilist<xyz>收集点坐标；

14、b、将getcoordinates()函数提取到的点坐标带入向量叉乘公式，确定等高线围成的面积；

15、c、将等高线围成的面积带入下式①中，计算土方工程量：

16、v＝h1*(s1+s3+math.sqrt(s1*s3))/3+h*(s2+s3+math.sqrt(s2*s3))/3+s2*h/3；式①

17、式①中，v为该土方的总体积；s1为该地形最外层等高线围成的面积；s2为最顶端等高线围成的面积；s3为该地形仅次于最顶端等高线围成的面积；h为等高距；h1为该土方总高度与等高距h的差值；

18、(2)、方格网法：

19、a、获取地形的表面积：使用参数名称[parameter.definition.name＝＝"表面积"]以及参数存储形式[parameter.storagetype＝＝storagetype.double]过滤筛选得到地形的表面积；

20、b、利用射线法原理，获取地形上的点高程：调用element.get_boundingbox(view)函数，获取地形最外围边界框，在边界框中布置10m×10m的格网，以格网之间的交点作为地形的测点位置；调用referenceintersector.findnearest(xyz origin,xyz direction)函数接口，在设计平面上，格网交点位置向上绘制射线找到碰触地形曲面上的点，取两点间的距离为该测点的高程；

21、c、将步骤b中获取到地形上所有点高程并求算术平均值，再将步骤a中获取到的地形表面积带入下式②中确定该地形的土方量；

22、v＝hp×s；式②

23、式②中，hp为平均高程、s为地形的表面积；

24、核心代码如下：

25、

26、

27、(3)、断面法：

28、a、沿地形的最长边每隔预定距离设置若干断面；

29、b、根据每个断面的面积，确定相邻断面的平均面积，相邻断面的平均面积乘以相邻断面的距离，确定相邻两个断面的土方量；断面面积计算公式为：

30、

31、式③中，a为测点间距离；h0、hn为截面两边测点的高程；hi为截面中间测点的高程；a为该截面面积；

32、c、计算出各断面面积后，使用平均断面法式④计算该地形的总土方量：

33、

34、式④中：a1、an、ai为截面面积；d为相邻截面面间距；v总为该地形的总土方量；

35、本发明是沿着地形最长边划分出多个切割截面，断面法的实现也使用了射线法的原理，相比于以上两种方法的不同点在于射线法在断面法中的作用是计算截面面积；

36、(4)、散点法：为了使得测点更具有代表性，计算结果更加准确，使用梅花形布置测点位置，在此基础上采用方格网法的方法确定该地形的土方量；

37、散点法也是使用射线法求高程，相比于方格网法不同点在于选取测点的位置不同。

38、本发明核心代码如下：

39、

40、

41、进一步地，将等高线法、方格网法、散点法以及断面法的计算原理和方法库判定原则相结合，使用c#语言编译并生成.dll文件，载入revit软件后选中地形，即可根据地形特征判断计算方法，并确定对应的土方工程量。

42、与现有技术相比本发明的有益效果为：

43、1、本发明计算简捷，可一键计算出该地形土方量，相较于手工计算，可直接选取测点并测量出高程；

44、2、本发明计算精确，可避免手工计算时繁琐的计算统计过程，进而直接计算出结果，其计算成果精度能满足实际要求且性能稳定、效率更高，达到预期目的。

45、总之，本发明可为实际工程中计算土方量提供技术支撑，并可在建筑工程及公路、铁路、桥梁等工程中推广应用，对bim技术的工程应用与发展具有一定的研究意义。