Autodesk Civil 3D在引洮总干三支渠工程建设中的应用
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作者: 朱小峰
摘 要：介绍了在引洮总干三支渠工程建设中，地形数字化测绘成图软件Autodesk Civil 3D以及在数字化成图处理过程中，基于土方工程数字化成图的具体操作方法。
关键词：数字化成图；断面；水利工程应用
在工程建设中，各阶段的地形图及断面图是工程量计算及工程结算的依据。工程开工前，必须实测工程部位的原始地形图或断面图。随着测绘科学技术及电脑技术的飞速发展，数字化成图软件能很方便的绘制出地形图及转化出断面图来进行工程量的计算。测绘原始地形能直观的反映出地形形态，断面布置可以随时根据需要在地形图上剖绘，很灵活，因而更容易精确的计算工程量。测绘原始断面的方法，首先要布置断面，断面的布置必须要结合工程部位的开挖形状特性（如变坡线、转折线）及地形特征来布置确定。引洮总干渠三支渠工程刚开工之际，很多项目的施工详图不全，局部设计修改的可能性很大，这样，一旦动工后，若遇修改，必定造成断面布置不合理（该布置断面的地方没有布置），也无法再次测绘，也就不能真实的计算工程量。
1 引洮总干三支渠简介
引洮总干渠三支渠自定西市安定区内官营镇何家岔总干渠10＃洞进口前分水。控制灌溉面积727.03万 m2，设计流量0.37m3/s，加大流量0.51m3/s，渠线设计全长5.84 km，其中梯形明渠设计长4.49 km。2座陡管及消力池长1.20 km。
2 Autodesk Civil 3D简述
Civil 3D软件是Autodesk公司近年来针对土木工程设计而开发的，提供了完全革新的解决方案，将Auto CAD软件的绘图功能与基于对象动态交互土木工程功能相集成的成图软件，现主要应用了土木工程设计领域，工程施工单位很少应用，值得推广。
Autodesk Civil 3D在土方计算等方面有强大的功能，可利用放坡功能进行拱肩槽边坡的开挖，与引洮总干渠三支渠的明渠与陡管相符。也就是说，Civil 3D为工程提供了强大、方便且准确的工具，使得工程人员不再只是利用软件进行画图，而是进行真正的三维应用。
3 Civil 3D基于土方工程数字化成图的具体操作
如果在以前的平台上进行工程前期土方量计算，不仅地形分析不够直观、数据分析不够精确，还将面临复杂的工程计算。另外，由于设计方案需要做调整，使得工程人员的任务繁重，效率不高，更可能带来数据的错误。
通过应用Civil 3D，将引洮总干渠三支渠工程从二维绘图提升到了三维模型设计，实现了动态关联更新，为工程人员节省了大量修改的时间，而且避免了数据的错误，建立了直观的三维地形模型。在此基础上，快速完成了明渠，陡管的纵、横断面的生成，大大降低了工程人员的工作强度，提高了设计效率。
在引洮总干渠三支渠工程建设前期当外业工作结束后，回到室内利用数据传输功能把全站仪上的坐标数据传出来保存为.txt格式的文件，然后就可以利用此文件开始内业成图了。点的坐标数据文件是成图软件最基础的数据文件。在数字化成图前，都需要在记事本状态下先准备成图软件支持的数据文件。Civil 3D支持扩展名是*.txt格式文件，数据格式排列灵活，除了可以为“点号，东坐标，北坐标，高程”形式外，还支持空格分隔、不需要点号、坐标顺序颠倒等组合出的形式。在外业测点时，沿渠线和陡管的中心线左右方向尽可能多测取样点，在数字化成图时数据更精确。
对计算机硬件及软件的要求，Civil 3D现在的计算机主流配置、操作系统等都能满足要求。
数字化测绘成图操作流程：点→三角网→等高线→断面图
3.1 点
展绘测量点时，Civil 3D不需要确定比例，点号及高程注记是作为点的标签样式，字体大小、显示控制由更改标签样式来决定。
3.2 三角网（数字地面模型）
三角网生成是等高线生成的关键步骤。一般情况下，由于地形条件的限制在外业采集的碎部点很难一次性生成理想的等高线，另外还因现实地貌的多样性和复杂性，自动构成的数字地面模型与实际地貌不太一致，这时通过修改三角网来修改这些局部不合理的地方。三角网的生成都是根据点数据文件来生成。
自动生成后的三角网需要根据实际地形特征（特别是坡顶、坡脚处）来修改，否则绘制出的地形图出现局部严重错误。三角网的修改功能很多，Civil 3D提供的删除直线、增加直线、交换边界、增加点、删除点等功能。Civil 3D生成三角网的同时也生成等高线，二者是动态关联的，当修改三角网时，等高线随着修改而实时更改，很直观的反映出来，更利于修改。
3.3 等高线
三角网正确生成后，Civil 3D成图软件能生成合理的等高线，对等高线也都提供了丰富的编辑、注记等功能。Civil 3D的等高线是通过控制等高线的平滑类型及平滑度来控制外观显示，过程更灵活。
3.4 断面线绘制
在引洮总干渠三支渠开挖计算中较多地采用正锲型（挖方体）、倒锲型（填方体）开挖实体。软件可以在通过封闭区域内设置不同开挖边坡，变坡、马道生成三维契型实体。也可以将平面图的开挖中心线各段设置不同的高程，将平面线转换为三维多段线，通过沿线路断面拉伸的方法生成三维实体。
土石方量的计算有两种方法：DTM法土方计算及用断面法进行土方量计算。第一种DTM法是由DTM模型来计算土石方量，根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土石方量。由于工程建设中开挖的结构形体比较复杂、多变，很难在数据文件中有规律有组织的确定各参数，且规范也没有认可，计算的土石方量只能作参照使用。因而现在普遍采用是第二种方法断面法，先在数字化图上剖绘出原始地面线，再和设计断面线（根据施工的设计图纸绘制）组成几何图形来计算土石方量，这种方法简单、操作流程清晰、过程受控、检查方便。
在Civil 3D中，断面的绘制解决了快而精度低的不足之处，是从地形曲面(三角网)来创建剖面（断面）。在曲面、路线和剖面之间维持着实时动态关联，对路线或是曲面的任何修改都将自动的引起剖面的更新。
引洮总干渠三支渠断面的绘制，首先要创建路线（纵断面线），创建路线最基本的方法有两种：
一是从多段线创建，可以绘制一条多段线，然后把它转化为一个路线对象，这种方法简单，一般都选用此方法。二是按布局创建，通过预先设定的参数来创建路线（纵断面线），然后还可以对这些参数进行修改，而各个线元之间维持着几何相切和严格的约束关系。
根据路线，创建横断面采集线，采集线可以在路线上任何地方或等间距布置。然后创建多个视图及断面视图。断面的生成是采集采样线与三角网的所有交点来绘制出地面断面线的，因而它生成的地面断面线最合理，精度最高，可一次性生成所需的全部断面。断面的更新可随着采集线的位移、三角网的修改等更新而更新。
根据采样线分析的结果，能够使用截面法计算引洮总干渠三支渠明渠和陡管的土方量，并且生成引洮总干渠三支渠工程土方计算报告。可以在浏览器中查看生成的土方计算报告。
4 总结
采用三维实体的技术进行开挖计算，可以大大减低开挖计算的工作量，特别对于引洮总干渠三支渠工程前期的方案比较等。通过本文可以看出，Civil 3D的最大优势在于其对象是智能的，对象之间存在着动态关联关系，如果修改了一个对象，与之关联的对象会自动更新。如修改点，与之相关联的对象三角网、等高线、断面图将自动更改。当然还有其它的数字化成图软件如南方公司开发的CASS、Bentley公司开发的Site等软件，Civil 3D软件与其它数字化成图软件相比，操作过程变得更简单、更智能、更快速方便。
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