土石方工程三维模拟系统V 1.0

土石方工程三维模拟系统V 1.0

说明书

目录

1 软件概述 (3)

1.1软件运行 (3)

1.2 系统配置 (3)

1.3 主要功能特点 (3)

1.4 后期规划 (3)

2 软件结构 (4)

3 软件操作说明 (4)

3.1 软件主菜单 (4)

3.2 项目文件管理 (5)

3.3 项目编辑 (5)

4 应用实例 (12)

4.1 应用一 (12)

4.2 应用二 (14)

4.3 应用三 (15)

土石方工程三维模拟系统V 1.0

1 软件概述

本软件为免费共享软件，处于开发测试阶段，仅用于学习交流。土石方工程三维模拟系统V 1.0，通过导入实际测量点云数据和抽样钻孔数据信息，采用DTM三角网三维建模技术和像素沙盒三维建模技术相结合，实现了地质体积自动建模计算，模型内部任意位置层次结构信息查看与修改，可作为地形地貌查看工具，山体地质结构分析、物体内部层次结构分析工具，道路、厂址、场地布置初步设计分析工具。

1.1软件运行

本软件运行在PC及其兼容机上，使用Windows位操作系统，免安装运行，解压后直接双击“tsf_v1.exe”图标，确认图形运行参数后，就可以进入软件主界面，进行需要的软件操作。

1.2 系统配置

软件配置：Win7、Win8、Win10等Windows操作系统；

硬件配置：PC机及其兼容机上运行，要求Pentium 4，4GB内存，10GB硬盘及以上。建议使用高配置PC机运行本程序。

1.3 主要功能特点

目前主要开发了两个功能：

一、导入原始测量点云数据自动进行三维模型建模。主要特点：1）可创建DTM模型，建模精度取决于测量数据点云，用于精确体积计算；2）可创建像素沙盒模型，建模精度为1m，前期实现简单的修改编辑功能，添加、删除米方块，后期扩展开发可实现更加复杂操作，提供更多模拟功能；3）提供必要的材质、渲染处理，像素地质贴图可来源于现场实际图像；4）以第一人称视角进行地形浏览，可以更加沉浸于场景之中，了解地形地貌特征。5）导入勘察阶段抽样钻孔数据，生成地质层次结构，可实现对任意位置层次结构剖面查看，前期开发主要分为5种地质层次结构：耕植土层、强风化岩层、长石斑岩层、花岗岩石层、闪长斑岩层。

二、土方开挖施工层、施工段划分功能，主要特点可查看划分的指定区段总土石方量，各地质结构构成估算比例。前期主要估算耕植土、强风化岩、规格料比例。

1.4 后期规划

以后该软件暂考虑两个方向发展：1）附加更多功能，如主要施工机械需求量计算及模拟，施工道路设计、自动最短路径优化，导入工程机械、车辆模型，进行施工模拟，道路交通模拟，堆场、生活区、办公区等场平布置模拟优化，4D

进度计划模拟优化等；2）提高局部像素模型精度，达到cm级甚至mm级，满足建筑工程施工精度要求，拓宽至更多领域应用。

2 软件结构

主要包括六个模块：UI操作菜单模块，数据输入模块，数据处理模块，显示输出模块，环境模拟模块，浏览操作模块。

1）UI操作菜单包含：主菜单窗口、项目文件编辑窗口、项目操作窗口等。

2）数据输入模块包含：测量数据点云读入、抽样钻孔数据读入、外部（OBJ 格式）模型读入等功能；

3）数据处理模块包含：DTM建模、布尔差运算、体积计算、钻孔数据插值运算、像素模型建模与编辑等功能；

4）显示输出模块包含：综合信息显示、运算进度显示、数据本地存储（像素模型本地存储尚未完善）等功能；

5）环境模拟模块包含：水域环境模拟、陆地环境模拟、天候变化模拟等功能；

6）浏览操作模块包含：第一人称视角显示与操作、重力/飞行模拟、碰撞检测等功能；

3 软件操作说明

3.1 软件主菜单

软件主界面见图1，主界面主要包括两个功能：1）点击“继续”或“项目文件”按钮进入项目文件管理界面；2）点击简介可显示本软件相关介绍，见图2。

图1 软件主界面

图2 软件简介

3.2 项目文件管理

在软件主界面，点击“项目文件”或“继续”按钮进入项目文件管理界面，见图3。在软件界面左侧文本输入框输入名称，然后点击“新建项目”按钮，可在右侧项目列表新建项目，鼠标移动到项目列表相应项目文件上可进行项目文件操作，包括打开进入项目、删除指定项目。

图3 项目文件管理界面

3.3 项目编辑

在项目文件管理界面选择相应项目文件，点击“打开”按钮，读取指定项目数据，进入该项目界面，见图4。项目界面左上角为综合信息显示窗口，显示必要的数据与操作状态。左侧为折叠菜单面板。

3.3.1 导入数据面板

本软件附示例文件以供参考，包括测量点云数据、钻孔数据、设计面文件，试验运行请选择“project01.csv”，“project02.csv”数据量较大，若电脑配置较低可能会卡顿死机。

折叠菜单面板第一级为导入数据面板，该面板主要进行场景选择与测量数据

导入操作，新建项目初始化场景为水域环境见图4，选择陆地选项效果见图5。电脑配置较低建议选择陆地环境，水域环境更适合高配置电脑。

图4 项目界面

图5 陆地环境

导入地表数据，可选取两种模式：1）选择“导入点云”，是指选择原始地形测量数据文件，数据文件格式是后缀为*.csv的电子表格，电子表格数据格式见图6；2）选择“导入模型”，是指选择导入其它软件生成的三维立体图形，文件格式为OBJ文件。

图6 测量数据格式

抽样钻孔数据文件是用于创建像素模型时，生成层次结构模型。钻孔数据文件格式是后缀名为*.csv的电子表格格式，数据内容格式见图7，第1列为钻孔点点号，第2~4列为钻孔点坐标，第5列为钻孔点孔口高程取整，第6列之后为相