三维技术在场地平土设计中的运用

雷群

摘要：三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础,而AutoCAD Civil 3D软件是面向土木工程的三维信息模型化解决方案。本文以一实际工程为例，利用AutoCAD Civil 3D软件进行三维场地平土设计，探讨三维技术在场地平土设计中的应用。

关键词：三维设计，场地平土设计，断面法，三维模型，可视化

Abstract: three-dimensional design is a new generation of digital, virtualization, intelligent design platform of the base, and AutoCAD Civil 3 D software is facing Civil engineering 3 D information modeling solutions. Taking a project as an example, by using AutoCAD Civil 3 D software for 3 D field flat earth design, this paper discusses three dimensional technology in the design of the flat earth application.

Keywords: 3 d design, the flat earth design, section method, 3 d model, visualization

中图分类号：O343.2文献标识码：A文章编号：

1．前言

三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法[1]。

在工业企业基本建设中，一般施工初期要确定平土方式，进行场地平整工作。在总图设计中，场地平土设计一般是最早开展的，而且计算繁琐，设计周期较长。在传统场地平土设计中，原始地形复杂且无规律或地形坡度较大的场地，一般采用断面法[2]。

作为面向土木工程的三维信息模型化解决方案，AutoCAD Civil 3D软件能够帮助项目团队更加高效地创建、检查和交付交通建设、土地开发以及环境等项目。该软件利用复合体积算法或平均断面积算法，更迅速地计算现有曲面与设计曲面之间的土方量[3]。

本文以“攀钢西昌钒钛资源综合利用项目水处理工程－生产新水取水泵站及生活水系统”为例，利用AutoCAD Civil 3D软件进行三维场地平土设计，探讨三维技术在场地平土设计中的实际应用。

2. 三维场地平土设计

2.1 工程场地概况

攀钢西昌钒钛资源综合利用项目水处理工程－生产新水取水泵站及生活水系统拟建场地位于安宁河东侧河堤旁，原始地面标高在1478.30m左右，设计室外标高为1480.30m，占地约0.64hm2,见图1：

图1

该场地的Google卫星地图见图2：

图2

2.2 三维数字地形模型的建立

创建“原始地形曲面”，添加原始地形的“高程点”、“边界”、“等高线”、“特征线”（描述坎、挡墙、坡、路、房屋、山谷、山脊等地形特征要素）等定义，生成的“原始地形曲面”见图3：

图3

根据该场地的Google卫星地图，利用Autodesk Navisworks软件贴图渲染后的“原始地形曲面”见图4：

图4

2.3 三维平土模型的设计

AutoCAD CIVIL 3D软件在场地设计中主要利用其放坡功能，通过放坡，可以快速准确地得到边坡挖填高度，坡脚线位置，土石方工程量等。

每个放坡的基线，可以是实际场地设计中的坡边、坡脚、挡墙顶、挡墙脚、道路边等，在AutoCAD CIVIL 3D中用放坡要素线来描述。

根据放坡坡比，创建放坡规则，对放坡基线创建放坡。

对放坡之间的空白区域，创建放坡填充，形成的三维平土模型见图5：

图5

根据平土模型（放坡组）创建“平土设计曲面”，见图6：

图6

2.4 平土断面、土方计算表的自动生成

平土基线在AutoCAD CIVIL 3D软件中用路线表示，根据平土基线和断面线创建断面采样线组，根据断面采样线组自动生成平土断面，见图7:

图7

根据平土断面、材质参数自动生成土方计算表，见表1:

表1

2.5 三维平土设计的可视化

AutoCAD CIVIL 3D软件可以创建强大的可视化效果。结合使用Autodesk 3ds Max design软件还可以为模型制作照片级真实感的渲染图。

本实例利用Autodesk 3ds Max design软件后期处理平土设计模型，生成的渲染效果图见图8:

图8

3. 结语

在传统利用AutoCAD软件进行的二维设计中，场地平土设计中的断面、土方量需设计人员手工绘制、计算；而利用AutoCAD Civil 3D软件进行的三维场地平土设计，自动生成平土断面、土方计算表等设计成果，整个设计计算过程，统一在三维模型中进行，平面、断面、土方计算表等模型是动态关联的，保证模型数据的一致性；同时，结合Autodesk Navisworks、Autodesk 3ds Max design等三维设计软件的可视化技术提供了对现实的精确、真实、生动的展示。

实际上，以三维模型和可视化为特征的三维设计可以应用在总图设计的整个过程，本文仅在场地平土设计方面的应用进行了初步的阐述，希望能达到抛砖引玉的作用。

参考文献:

[1] 孙翔峰. 三维设计[M]. 上海：光明日报出版社，2006.

[2] 井生瑞. 总图设计[M]. 北京：冶金工业出版社，1989.

[3] Autodesk. AutoCAD Civil 3D概述. http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/files/autocad_civil_3d_2012_overview_brochure_cn.pdf

[4] "James Wedding, P.E.", "Scott McEachron". Mastering AutoCAD Civil 3D 2011[M]. Canada: "Wiley Publishing, Inc.".

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。