应用MapInfo7和Surfer8．0计算土方工程量

应用MapInfo7和Surfer8．0计算土方 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 量 应用MapInfo7和Surfer8(0计算土方工程 量 2006年05月沈阳建筑大学(自然科学版)May2006 第22卷第3期JournalofShenyangJiarmhuUniversity(NaturalScience)Vo1.22.No.3 文章编号:1671—2021(2006)03—0491—04 应用Maplnfo7和Surfer8.0计算土方工程量 胡学宁,高明2石铁矛 (1.沈阳建筑大学建筑 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院,辽宁沈阳110015;2.沈阳药科大学编辑部,辽宁沈阳110016) 摘要:目的应用MapInfo7对空间数据的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与查询功能构造数字高程模型(Dig— italElevationModel,DEM);结合Surfer8.0的曲面建模功能计算土方工程量.方法 将地形图的AutoCAD文件或DXF文件转化为Maplnfo 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 文件;利用Maplnfo7提 取坐标点z,Y,z数据,导出DEM数据;利用Surfer8.0将导出的DEM数据进行网 格化处理;根据三维表达结果,分别计算原始地形体积和设计地形体积,并进一步计 算土方工程量.结果应用此方法结合实例计算了土方工程量.结论应用Maplnfo7 和Surfer8.0计算土方工程量的方法,相对于常用的方格网法,断面法和等高线法, 更为简洁,直观,在提高土方计算精度的同时,实现了计算的自动化. 关键词:Maplnfo7;Surfer8.0;数字高程模型;土方工程量 中图分类号:TP391;TU751文献标识码:A 在工程建设施工中,土方工程占有很大比例. 土方工程量计算是土地开发整理,项目设计和审 查中的重点与难点,土方工程量计算的精度将影 响建设工期乃至经济效益.现行的土方工程量计 算方法有方格网法,断面法和等高线法.方格网法 适用于较平坦的地形,断面法适用于起伏变化大 的地形,等高线法适用于各种地形.上述方法均存 在许多局限性并且计算繁琐,精度低,在复杂地形 的计算中误差较大[卜2J.GIS(地理信息系统)是 20世纪末新兴的多学科交叉的新技术,现已在多 个领域得到广泛的应用.笔者应用GIS的Mapln— f07对空间数据进行分析与查询[0].构造数字 高程模型(DEM)],并结合Surfer8.0的曲面建 模功能计算土方工程量[83,不但可以提高土方的 计算精度,而且可以实现计算的自动化. 1方法 计算土方工程量的关键是采用何种方法描述 地形,地貌,进行曲面建模.现代大地测量广泛采 用DEM法.DEM对地形表面进行的处理称为表 面重建或表面建模.当模型建立后.模型上任意点 的高程信息就可从DEM获得.高程是地理空间 中的第三维坐标.在DEM中,高程是关于平面 坐标z,Y两个自变量的连续函数.由DEM法计 算土方工程量,就是对土方工程前的原始地面点 坐标(z.,Yo,)和设计地面标高点坐标(.77d,Yd, z)的规则网格单元构成的高程矩阵,分别进行曲 面建模和三维表达】.根据三维表达结果,分别 计算原始地形体积和设计地形体积,体积差就是 土方工程量.假定:土方工程量为V,原始地形体 积为,设计地形体积为Va,则V=Va—Vo. 1.1建立Maplnfo表文件,创建表结构 在实际土方工程量的计算中,甲方很少能够 提供DEM数据,地形图文件大部分为AutoCAD 的DWG文件.Maplnfo7可以接受AutoCADR14 的DWG文件,但不能接受高版本AutoCAD的 DWG文件,此时需将AutoCAD的DWG文件转 换为Maplnfo7可以接受的DXF文件.这两种文 件转换为Maplnfo表的方法不同,DWG文件通 过Maplnfo7工具菜单栏下的通用转换器转换为 收稿日期:2006—03一O5 基金项目:辽宁省教委基金项目(20040298) 作者简介:胡学宁(1951一),男,高级工程师,主要从事计算机辅助设计研究及地理 信息系统研究 492沈阳建筑大学(自然科学版)第22卷 MapInfo表文件,DXF文件通过表菜单的转入方 式转换为MapInfo表文件. 如果地形图为纸制地形图,则应将其转换为 数字化的栅格文件并矢量化,即转换为AutoCAD 的DWG文件,继而转化为MapInfo表文件. 建立表文件后,用修改表结构的方法创建表 结构. 1.2提取并导出DEM数据 空间数据查询是MapInfo的基本功能,地形 图中每个高程点数据对应一对,Y平面坐标,利 用MapInfo7工具菜单下自动提取点坐标工具, 自动获取每个高程点的,Y值.用MapInfo的信 息查询工具逐点获取值,即完成构造并导出 DEM数据. 1.3三维表达 利用地学分析和三维绘图软件Surfer8.0,将 导出的DEM数据进行网格化处理.把以,Y, 数据文件表示的,通常是不规则分布的原始数据 点,经过数学处理,构筑一个规则的空间矩形网格 的过程.原始数据的不规则分布,造成数据缺失 "空洞".网格化则用外推或内插的计算方法填充 了这些"空洞". 1.4土方量计算 根据三维表达结果,分别计算原始地形体积 和设计地形体积,进一步计算土方工程量. 2实例 某地需要将两座山峰连接起来.求:依据设计 的地形图所需土方工程量.图1为原始地形图,图 2为设计的将两座山连接的地形图. 图1原始地形图 图2设计地形图 (1)将地形图转化为Maplnfo表文件. 分别建立原始地形图和设计地形图的Map Info表文件.本实例的原始地形图和设计地形图 均为AutoCAD的DXF文件,用表一转入命令转 换为Maplnfo表文件. 建立表文件后,用修改表结构的方法来创建 所需的表结构.根据DEM数据的特点,建立每一 个数字坐标点的坐标,Y和高程的字段.修改 表结构界面见图3. 图3修改表结构界面 (2)提取并导出DEM数据. 利用MapInfo7工具菜单下自动提取点坐标 工具,自动获取每个高程点的z,Y坐标.提取坐 标步骤:工具一坐标提取器一提取坐标.提取坐标 时应选取表白身投影. 提取z,Y数据后,利用信息工具查询每一个 高程点,并在信息栏高程z行中填入高程数据. 利用信息工具查询全部数据点后,在新建浏览窗 口中可显示由MapInfo7构造的DEM数据(见表 第22卷胡学宁等:应用MapInfo7和Surfer8.0计算土方工程量493 表1Maplnfo7构造的DEM数据 88071.3483508.79116.3688074.2383584.45114.9 88075.O383528.89116.3688296.8983600.0190.14 88076.3283545.99115.5888072.4783442.8100.35 88072.8783565.6911S.5888268.983416.O391.88 当获取的DEM数据以文本 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 导出后,由 MapInfo7构造DEM数据的采集工作完成. (3)生成网格模型(Grid)并进行曲面建模和 三维表达. 采用美国金色软件公司Surfer8.0软件.首 先将DEM数据网格化.根据本例DEM数据的分 布特点,采用克里格网格化法(空间统计方法之 一 ,主要用于储量计算).在网格一数据菜单项,分 别打开Maplnfo7导出的原始地形图和设计地形 图的DEM文本文件.在对话框的"网格化方法" 中选择"克里格法"并给出"输出网格文件(GRD 文件)"的路径及"网格线索几何学"的取值,以确 定网格精度,最后点击"确认"即形成网格文件.见 图4. 图4形成网格文件界面 然后,在地图一线框图菜单项,分别打开原始 地形图和设计地形图的GRD文件,系统将自动 生成三维表达的地形图.见图5,6. (4)土方量计算 选择网格一体积菜单,进入"网格体积"界面, 分别打开原始地形图的网格文件和设计地形图的 网格文件,根据基础高程,设定下表面常数z= 9O,按"确认"按钮,系统即可给出原始地形体积 (Vo)及设计地形体积().见图7 图s原始地形图的三维表达 图6设计地形图的三维表达 圉7网格体积计算界面 计算结果:原始地形体积为649456m',设计 地形体积为693795m.,所需土方工程量为 494沈阳建筑大学(自然科学版)第22卷 V=一 = 693795——649456 =44339(m3) 因此,依据题意,按设计图纸将两座山连接应 填土方工程量约为44339m3. 3结论 笔者所建立的应用Maplnfo7和Surfer8.0 计算土方工程量的方法,相对于常用的方格网法, 断面法和等高线法,更为简洁,直观.由于DEM 技术直接使用原始数据,且与其他方法比较点子 密度大,所提供的任意点的高程精度好,剖面图的 可信度高,不但可以提高土方的计算精度,而且可 以实现计算的自动化. 参考文献: [1]罗德仁.邹自力,汤江龙.工程土方量计算比较分析 [J].华东理工学院,2005,28(1):59—64. 建筑工程手册编委会.建筑工程手册:建筑工程施 工卷[M].北京:地震出版社,1994. 杜巧玲,吴秀芹,张淼.MapInfo7中文版入门与提 高[M].北京:清华大学出版社,2005. 车志强,宋春燕.肖昭然.AutoCAD向Maplnlo的转 换[J].土工基础,2004.18(6):58—6O. 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CalculationofEarthworkVolumebyMapInfo7andSurfer8.0 HUXue—ning,GAOMing2,SillTie—mao (1.BuildingDesignInstitute.ShenyangJianzhuUniversity,Shenyang,China,110015;2.Edi torialDepartmentofjournalof ShenyangPharmaceuticalUniversity,Shenyang,China.110016) Abstract:Maplnfo7carlbeusedtoanalyzeandobtainthe3DspacedataandtoconstructDigitalElevation Mode1.CombinedwiththesurfacemodelingandearthworkvolumecalculationfunctionofSuffer8.0,Map— Info7iSappliedtocalculateearthworkvolume.Firstly,theAutoCADdocumentorDXFdocumentofrelief mapiSconvertedintoMaplnfotableformandtheDEMdataareexportedbyobtainingthecoor dinatedata withMaplnfo7.Secondly,theDEMdataareturnedintogridwithSurfer8.0todemonstratein3Dver— sion.Finally,accordingto3Ddata,theearthworkvolumeiscalculatedbycalculatingtheoriginalvolumeand designedvolumerespectively.CalculationofearthworkvolumebyMaplnfo7andSurfer8.0ismoresue— cinctanddirectcomparedwithGridmethod,RosssectionmethodandContourlinesmethod.NotonlyiSthe accuracyofearthworkvolumecalculationimproved,butalsoautomationofcalculationcanbeachieved. KeyWords:maplnfo7;Surfer8.0;digitalelevationmodel(DEM);earthworkvolume 1J1J1J1J1J1J1J1J bl!I