[發明專利]基于改進約束不規則三角網構建法的土方工程量計算方法

在審

• 申請號: 202110058349.0
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112733215A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 楊艷婷;舒凱;姚艷;周東杰;劉洋;胡慧峰;俞夢迪
• 申請（專利權）人: 寧波市電力設計院有限公司
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/20
• 代理公司: 臺州市臺創工聯專利代理事務所(普通合伙) 33427
• 代理人: 程林獻

本發明公開了一種基于改進約束不規則三角網構建法的土方工程量計算方法，其包括：根據高程數據點生成無約束的Delaunay三角網；在無約束的Delaunay三角網中將工程區域邊界作為約束插入；進行局部優化，生成約束不規則三角網；將地面高程完整投射在約束三角網區域上得到原始地形三角網模型；指定場平工程設計高程后，計算出每個三角網單元上的土方填挖量；累加工程區域內三角網土方量得到總的土方填挖量。優點是：本發明，可以避免由于地形高差起伏大導致的土方工程量計算誤差大的問題，實現適用于浙東山地區域復雜地形地貌的土方工程量精確計算，有效減小土方量計算的誤差，優化場平工程土方量計算精度。

技術領域

本發明屬于涉及土木工程建設中場地平整土方工程量計算方法領域，尤其涉及一種適用于高差起伏較大的浙東山地區域地形條件下的基于改進約束不規則三角網構建法的土方工程量計算方法。

背景技術

場地平整工程是指根據建設需要改造工程場地原有地貌。其中，利用地形測量結果精確計算土方量，進而平衡土方填挖量，合理選擇施工人力、機械配備，是控制現場施工方案和進度的可靠依據，是影響工程項目造價和投資的關鍵，切實關系到工程建設各個方面。

浙東區域電網工程站址所處地大都處于丘陵地帶，地形地貌較為復雜。浙江省地理特征豐富，山河湖海兼備。地勢自西南向東北呈階梯狀傾斜，全省大致可以分為浙北平原、浙西丘陵、浙東沿海丘陵、中部金衢盆地、浙南山地、東南沿海平原及濱海島嶼七個地形區。全省地形起伏較大，西南多為千米以上的群山盤結，境內山地和丘陵約占70.4％。

同時，考慮到電網工程場地的區域生態環境影響與所處區域，場地平整工程中通常采用的余土外運和購土方案的實施具有較大難度。因此，研究適用于浙東山地區域復雜地形地貌的精確土方工程量計算方法，對優化土方施工方案、縮短施工工期、降低工程造價具有顯著的經濟效益和重要的現實意義。

目前工程上計算土方量通常采用方格網法、斷面法、等高線法或數字高程模型(DEM)法等。上述方法計算方法各異，在不同類型場地條件下的計算精度也存在較大差異，具有特定的適用范圍。已有研究表明，在復雜地形地貌條件下，DEM法相對其他方法在計算精度和穩定性上具有一定優勢。

數字高程模型(DEM)一類將三維地理坐標與可參數化的地形表面特征相結合的數字地圖，其實質是一組定義在區域上的三維向量有限序列，因此具備計算機信息化處理的所有優勢。土木工程是最早應用DEM方法的領域，Miller等人于1958年在道路橫斷面模型設計中提出DEM概念后，這一概念被迅速推廣到其他土木工程設計領域。

數字高程模型(DEM)主要通過規則格網模型和不規則三角網(TIN)模型來實現對一定區域內地形地貌的描述。其中，TIN模型是將區域內不規則分布的數據點通過特定的三角剖分規則構建三角網，形成連續的三角單元從而描述特定的地形地貌。

由于TIN模型可以利用有限的離散點實現特定區域的地形地貌描述，因此可以非常好的與工程中地形采樣測量方式結合，并根據地形地貌復雜程度調整采樣測量方案，準確描述復雜條件下的地形地貌。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種適用于浙東山地區域復雜地形地貌的基于改進約束不規則三角網構建法的土方工程量計算方法，其在Delaunay剖分法構造約束TIN算法的基礎上，發展了改進的約束不規則三角構建算法，在無約束的Delaunay三角網中將工程區域邊界作為約束進行插入，并進行局部優化，生成用于土方量計算的約束TIN模型，進而精確計算土方工程量。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于改進約束不規則三角網構建法的土方工程量計算方法，其方法如下，