三维技术在场地平土设计中运用(评审).doc

评审论文
三维技术在场地平土设计中的运用
雷群
攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司
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
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。场地平土工程是大部分设计项目施工阶段早期、重要的环节，为“三通一平”中的“平”，是整个项目得以实施的前提和基础条件之一。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，主要采用断面法、方格网法、等高线法等，前两种方法应用最为广泛，在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]。
将三维技术应用到总图设计的场地平土设计中，是总图设计实现三维设计的尝试和开拓。
欧特克公司的建筑信息模型解决方案（BIM）为不同的行业和应用范畴提供了一系列的应用三维数字技术进行计算机辅助设计的软件。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；利用包括地理空间与雨洪分析、工程量估算、交互式三维模拟在内的可视化和分析工具，AutoCAD Civil 3D能够帮助土木工程师设定更多的设计情境，推动项目开展；更具协调性和可靠性的设计信息能够带来更高质量的文档与精确的三维模型，有效地用于施工阶段的自动化机器指南；能够帮助土木工程师最大限度地减少错误和疏忽，制定更明智的决策，在缩短生产时间的同时获得极大竞争优势。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。同时，AutoCAD Civil 3D 是建立在全球领先的CAD软件：AutoCAD平台之上，可以利用这一平台更迅速地共享并完成项目[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和体会
。
2. 三维场地平土设计
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西木公路南侧，安宁河东侧河堤旁，，该用地西接安宁河河堤，北、东、南三方临农田，，，,见图1：
图1
该场地的Google卫星地图见图2：
拟建场地

图2
三维数字地形模型的建立
原始地形图是每个工程必不可少的基础资料，所有总图设计均基于原始地形图开展，在AutoCAD Civil 3D软件中，原始地形图的处理，即三维数字地形模型的建立，是至关重要的一步。
首先创建“原始地形曲面”，然后通过添加原始地形的“高程点”形成初始的三维数字地形模型。为了保证该地形模型最大限度的接近实际地形，提高地形模型的精度，在“原始地形曲面”中添加“边界”、“等高线”、“特征线”（描述原始地形中的坎、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，直接利用AutoCAD Civil 3D软件或者结合Autodesk Navisworks、Autodesk 3ds Max design等软件对“原始地形曲面”贴图，可以更直观、形象的模拟、体现真实的原始地形、地貌，帮助总图设计人员更精确的理解地形。本实例利用Autodesk Navisworks软件贴图渲染后的“原始地形曲面”见图4：
图4
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各种数据，如边坡挖填高度，坡脚线位置，土石方工程量等，如需要进行调整，只需调整要素线的位置或标高，即可得到新的数据，给设计者实时提供了大量的参考数据，可以及时地对设计进行调整。
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、道路边等具备形状、位置、高程等特征的设计控制线，在AutoCAD