[发明专利]基于BIM技术实现变电站快速竖向布置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于BIM技术实现变电站快速竖向布置的方法，属于变电站数字化三维设计技术领域。

背景技术

竖向布置是充分利用和改造场地的自然地形，对建(构)构筑物等进行垂直方向的高程标高布置和安排，使其既满足土方量少、场地排水合理、利于地下设施管线敷设、方便道路交通的要求。

目前变电站总图竖向布置中，主要以二维平面设计为主。在二维的等高线地形图上，设计者往往需要先通过读图，把图纸上的地形通过假象反映在大脑中，然后对头脑中想象的原始地形进行分析、设计，往往在考虑问题较多时，设计人员就显得很吃力。设计人员很难把地形与周围环境相互联系。土方计算牵一发而动全身，在比选方案时造成大量重复工作，复杂而繁琐，平面的网格划分在精度上也难以满足精细化的需求。在传统设计中，需要不断的测量计算来绘制场地的等高线，不仅效率低而且精度差。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于BIM技术实现变电站快速竖向布置的方法，可以快速进行方案的比选，使其既能满足生产、生活和使用的需要,又能达到土方工程量较少、生态环境良好、加快建设进度、节约用地和基建投资的目的，从而有效提高设计效率和设计精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于BIM技术实现变电站快速竖向布置的方法，包括如下步骤：

步骤A、获取数字高程模型(数字高程模型简称DEM)；

步骤B、根据获取的数字高程模型，通过高程点最近连线形成三角面的方式绘制原始场地模型；

步骤C、根据设计人员设计的场地高程及坡度对场平后的场地进行绘制，形成设计场地模型；

步骤D、根据设计场地模型和原始场地模型进行土方的填方量、挖方量计算；

步骤E、设计人员对计算出的填方量、挖方量进行分析决定是否需要调整设计场地模型的高程或坡度，需要调整的话调整完高程或坡度后再重新进行填方量、挖方量的计算，直到不再需要调整时输出土方计算成果。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤A中数字高程模型数据的获取是通过直接测量和/或间接获取的，直接测量为利用全站仪或GPS进行直接测量；间接获取是从航空影像、遥感图像或既有自然地形图上得到。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤B中，绘制原始场地模型的步骤为：

步骤B1、把数字高程模型导入计算机；

步骤B2、计算机把数字高程模型中的高程点转化成三维空间点、把等高线离散成真实的三维空间点；

步骤B3、计算机把生成的所有三维空间点按照平面二维X向从左到右、Y向从上到下的排布规则进行空间位置排布，临近的三个点生成三角面，从而绘制原始场地模型。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤C中，采用高程点方式或者高程线方式形成设计场地模型，具体为：

高程点方式：指定某一区域的一个高程点的高程值及X向坡度和Y向坡度，计算机根据高程点和两个坡度值自动空间竖向算法生成一个空间面，根据投影算法把组成区域的端点都投影到生成的空间面上，投影到空间面上的投影点根据搜索算法组成新的区域，就是设计场地模型；

高程线方式：选择封闭区域的一个边作为高程线，设置高程线的高程及垂向坡度，计算机根据高程线和垂向坡度通过离散微分算法生成一个空间面，然后根据投影算法生成设计场地模型。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤D中采用不规则三维体模型计算体积的方法进行土方的填方量、挖方量计算：

步骤D1、设计场地模型根据坡度影响是一个或多个斜面，当坡度为0时生成平面，生成的这些斜面与原始场地模型有三种空间位置关系；

步骤D2、根据每种具体空间位置关系，分别对其进行土方的填方量、挖方量的计算，把所有填方量、挖方量各自相加就是整个场地范围平整需要的填方量、挖方量。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤D2的计算过程为：土方的填方量、挖方量计算是由设计场地模型中的设计场地平面ABC和原始场地模型的原始场地平面MNL所夹部分确定，因此利用空间三棱锥体积、并根据两个平面相交位置不同，划分出不同样式的规则三维体分别进行体积的计算：

(1)、当原始场地平面MNL的三个顶点自然高程均大于设计场地平面ABC的场地标高时，把高出部分分割成三棱柱和三棱锥分别进行计算得出挖方量；