CN114611184B - 基于bim的隧道快速建模算量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于BIM的隧道快速建模算量方法，包括以下：步骤110：根据勘探数据创建包含地质围岩的地形模型，同时将所有勘探数据存储到数据库；步骤120：获取设计数据的路线的平曲线数据以及纵曲线数据，根据所述平曲线数据以及纵曲线数据计算创建三维路线；步骤130：将设计数据中的横断面按功能拆分成多个断面子项，分别定义每一个断面子项的生成方式；步骤140：将断面子项重新组合成断面组合，并根据断面组合的路线起点和终点定义路线段；步骤150：根据路线段以及断面组合生成隧道模型并自动统计工程量清单；步骤160：判断是否存在数据更新，若是则更新隧道模型。本发明实现了隧道模型变更的全自动完成，解决了隧道全过程造价管理的难点和痛点。

Description

基于BIM的隧道快速建模算量方法及装置

技术领域

本发明涉及BIM技术和工程造价领域，尤其涉及基于BIM的隧道快速建模算量方法及装置。

背景技术

近年来，BIM的概念越来越深入人心，且随着国家对BIM技术的重视，BIM的国家标准的逐步发布和对国有资金投资的项目推荐甚至强制要求应用BIM技术，隧道作为一种政府投资的大型工程自然也在此列。因此，基于BIM技术进行隧道快速建模算量对于隧道工程的勘察设计、施工建设、造价管理具有重要意义。

目前隧道的BIM模型创建通常基于欧特克平台，首先使用Civil3D生成路线，配合Revit建立隧道构件模型的方式，路线和建模均需要手动建立和拼接，建模工作量巨大，效率差且很难校审其建模准确性。而对于隧道工程量的统计则存在下述两种模式，一是利用上述建立的BIM模型进行体积统计或构件个数统计，再人工处理转换成工程量清单，过程极为烦琐复杂;二是使用传统主流模式，利用Excel或人工按照平曲线路线长度按横断面进行拉伸或阵列，不考虑纵曲线坡度的影响，再人工处理转换成工程量清单，两种工程量统计模式工作量都极为繁琐复杂，如遇上过程产生变更，更容易造成错误。

发明内容

本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一，提供基于BIM的隧道快速建模算量方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

具体的，提出基于BIM的隧道快速建模算量方法，包括以下：

步骤110：根据勘探数据创建包含地质围岩的地形模型，同时将所有勘探数据存储到数据库；

步骤120：获取设计数据的路线的平曲线数据以及纵曲线数据，根据所述平曲线数据以及纵曲线数据计算创建三维路线；

步骤130：将设计数据中的横断面按功能拆分成多个断面子项，分别定义每一个断面子项的生成方式，并定义其工程量清单代码和工程量计算公式；

步骤140：将断面子项重新组合成断面组合，并根据断面组合的路线起点和终点定义路线段；

步骤150：根据路线段以及断面组合生成隧道模型并自动统计工程量清单；

步骤160：判断是否存在勘探数据变更，若是则重复执行步骤110-步骤160，若否则判断是否存在平曲线数据或纵曲线数据变更，若是则重复执行步骤120-至步骤160，若否则判断是否存在横断面数据变更，若是则重复执行步骤130-步骤160，若否则结束本次进程。

进一步，所述步骤110具体包括以下，

以隧道工程勘探点进行勘探数据的获取，按照勘探点平面坐标和各类地质层的地质分界层深度，将所有勘探点在该分界层的坐标连接成分界面，两分界面间创建地质实体，最终生成整个路线的地质模型，各层地质按隧道围岩进行分级，同时将所有工程勘探点数据存储到数据库。

进一步，所述步骤120具体包括以下，

从待建模的隧道项目的设计数据中提取路线的平曲线数据，利用交点法结合所述平曲线数据算出路线上任意桩号点的平面X和Y坐标；提取路线的纵曲线数据，并计算出任意桩号点的高程Z坐标，将X，Y，Z组合成路线上任意桩号点的空间坐标，将路线从始端到末端按路线上的预设间距计算出其空间坐标，将获取的坐标点按从始端到末端顺序排列，并创建Hermite拟合曲线，形成三维路线。

进一步，具体的，所述预设间距取20米。

进一步，所述步骤130具体包括以下，

根据隧道所经的围岩等级的不同，隧道的横断面也各不相同，每一段横断面可按其功能和模型生成方式拆分为如下几类，各类断面子项均依据隧道的横断面的中心为中心点来定义，

其中第一类是挖方、一衬、仰拱、仰拱回填、底板、侧墙、拱墙、明沟、侧板、路面、回填此类按截面沿路线拉伸的断面子项，其工程量为按体积统计。此类子项必须定义其截面形状，并定义面积参数和一个拉伸长度参数，同时按需定义截面外周长、内周长参数；

第二类是电缆、消防管此类按截面沿路线拉伸的长度类断面子项，工程量统计为按长度或按长度折合为重量统计；

第三类是导管、支架、盖板、环向钢筋此类沿路线纵向阵列的断面子项，工程量统计为阵列的数量；

第四类是纵向钢筋此类既有沿环向的阵列，也有沿路线纵向拉伸的断面子项，工程量统计为环向阵列数量和每一根的长度统计；

第五类是锚杆此类既有沿环向的阵列，也有沿路线纵向阵列的断面子项，工程量统计为双向阵列后的数量；

上述每一类断面子项下可根据需要定义一项至多项工程量清单，工程量清单的清单编号、清单描述、清单单位根据国家标准直接选取，工程量取该断面子项下各个定义的参数并定义的计算公式得出，其中清单描述也可定义变量从参数中取值。

进一步，上述步骤140具体包括以下，

根据隧道所经的围岩，将整条隧道按其横断面划分为不同的路线段，定义路线段的始点桩号和终点桩号，并按路线段的横断面将步骤130拆分出来的断面子项组合，并考虑到实际工程的横断面中心通常并不与路线中心重合，还分别定义横断面中心与路线中心的横向偏移值和纵向偏移值，以免生成的BIM模型和计算的工程量与实际不符造成偏差。

进一步，上述步骤150具体包括以下，

根据步骤140定义的路线段，首先从总路线中将路线段从路线段的始点桩号到终点桩号取预设间距并获取其空间坐标，将获取的坐标点按从始点桩号到终点桩号顺序排列，并创建Hermite拟合曲线，形成该路线段的三维路线；

其次将步骤140定义的断面子项组合放置到路线段的三维路线的始点桩号点，并根据每一个子项定义的模型拉伸、阵列等生成方式，创建出各断面子项模型，同时根据断面子项下的每一项工程量计算方式计算出工程量；

最后循环所有统计每一个路线段和其下包含的每一个断面子项中的工程量清单计算出隧道模型的工程量，并导出工程量清单报表。

本发明还提出基于BIM的隧道快速建模算量***，包括，

地形模型创建模块，用于根据勘探数据创建包含地质围岩的地形模型，同时将所有勘探数据存储到数据库；

三维路线计算模块，用于获取设计数据的路线的平曲线数据以及纵曲线数据，根据所述平曲线数据以及纵曲线数据计算创建三维路线；

断面子项生成模块，用于将设计数据中的横断面按功能拆分成多个断面子项，分别定义每一个断面子项的生成方式，并定义其工程量清单代码和工程量计算公式；

路线段生成模块，用于将断面子项重新组合成断面组合，并根据断面组合的路线起点和终点定义路线段；

隧道模型生成模块，用于根据路线段以及断面组合生成隧道模型并自动统计工程量清单；

更新模块，用于判断是否存在勘探数据变更，若是则重复执行步骤110-步骤160，若否则判断是否存在平曲线数据或纵曲线数据变更，若是则重复执行步骤120-至步骤160，若否则判断是否存在横断面数据变更，若是则重复执行步骤130-步骤160，若否则结束本次进程。

本发明的有益效果为：

本发明通过采用本发明的隧道快速建模算量方法，通过勘探数据直接生成包含地质围岩的地质模型，并通过平曲线的坐标和纵曲线的高程直接生成三维路线，然后将隧道横断面按功能进行拆分成断面子项，并根据其生成方式定义成按截面拉伸、按路线阵列、按定点布置等不同类型，同时定义其工程量清单编号和工程量统计方式，再根据地质围岩将路线划分成具有不同横断面组合的路线段，最后直接生成隧道模型并自动统计工程量，实现了隧道的自动化快速建模算量，避免了手动建模导致的工作量大、效率低、准确度差的问题。同时本发明还能根据勘探数据、平纵曲线、横断面的过程变更自动更新隧道模型和统计工程量，实现了变更的全自动完成，解决了隧道全过程造价管理的难点和痛点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例中的技术方案，下面将对实例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1所示为本发明基于BIM的隧道快速建模算量方法的流程图；

图2所示为本发明基于BIM的隧道快速建模算量装置的结构原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

参照图1，实施例1，本发明提出基于BIM的隧道快速建模算量方法，包括以下：

步骤110：根据勘探数据创建包含地质围岩的地形模型，同时将所有勘探数据存储到数据库；

步骤120：获取设计数据的路线的平曲线数据以及纵曲线数据，根据所述平曲线数据以及纵曲线数据计算创建三维路线；

步骤130：将设计数据中的横断面按功能拆分成多个断面子项，分别定义每一个断面子项的生成方式，并定义其工程量清单代码和工程量计算公式；

步骤140：将断面子项重新组合成断面组合，并根据断面组合的路线起点和终点定义路线段；

步骤150：根据路线段以及断面组合生成隧道模型并自动统计工程量清单；

步骤160：判断是否存在勘探数据变更，若是则重复执行步骤110-步骤160，若否则判断是否存在平曲线数据或纵曲线数据变更，若是则重复执行步骤120-至步骤160，若否则判断是否存在横断面数据变更，若是则重复执行步骤130-步骤160，若否则结束本次进程。

在需要更新模型时，采用首先调整已创建的模型形状和空间定位的方式，而不是删除已有模型重新创建。如对于阵列方式的断面子项，其队列间距从10mm调整为20mm,其阵列数量从100减少为50，些时的处理方式是将原有的100个中的前50个依次按调整后的位置调整，再将后50个删除，保留前50个子项模型的变更信息，实现各子项模型和信息的全过程、全生命周期记录和存储。

作为本发明的优选实施方式，所述步骤110具体包括以下，

以隧道工程勘探点进行勘探数据的获取，按照勘探点平面坐标和各类地质层的地质分界层深度，将所有勘探点在该分界层的坐标连接成分界面，两分界面间创建地质实体，最终生成整个路线的地质模型，各层地质按隧道围岩进行分级，同时将所有工程勘探点数据存储到数据库。各层地质按隧道围岩分级为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等。如后期勘探数据发生变更，可结合数据库中所存储的数据即时更新到地质模型。

作为本发明的优选实施方式，所述步骤120具体包括以下，

从待建模的隧道项目的设计数据中提取路线的平曲线数据，利用交点法结合所述平曲线数据算出路线上任意桩号点的平面X和Y坐标；提取路线的纵曲线数据，并计算出任意桩号点的高程Z坐标，将X，Y，Z组合成路线上任意桩号点的空间坐标，将路线从始端到末端按路线上的预设间距计算出其空间坐标，将获取的坐标点按从始端到末端顺序排列，并创建Hermite拟合曲线，形成三维路线。

作为本发明的优选实施方式，具体的，所述预设间距取20米。预设间距取的越小越容精度越高，因此如需更高的精度，也可取得更小，比如1米。

作为本发明的优选实施方式，所述步骤130具体包括以下，

根据隧道所经的围岩等级的不同，隧道的横断面也各不相同，每一段横断面可按其功能和模型生成方式拆分为如下几类，各类断面子项均依据隧道的横断面的中心为中心点来定义，

其中第一类是挖方、一衬、仰拱、仰拱回填、底板、侧墙、拱墙、明沟、侧板、路面、回填此类按截面沿路线拉伸的断面子项，其工程量为按体积统计。此类子项必须定义其截面形状，并定义面积参数和一个拉伸长度参数，同时按需定义截面外周长、内周长参数；

第二类是电缆、消防管此类按截面沿路线拉伸的长度类断面子项，工程量统计为按长度或按长度折合为重量统计；

第三类是导管、支架、盖板、环向钢筋此类沿路线纵向阵列的断面子项，工程量统计为阵列的数量；

第四类是纵向钢筋此类既有沿环向的阵列，也有沿路线纵向拉伸的断面子项，工程量统计为环向阵列数量和每一根的长度统计；

第五类是锚杆此类既有沿环向的阵列，也有沿路线纵向阵列的断面子项，工程量统计为双向阵列后的数量；

上述每一类断面子项下可根据需要定义一项至多项工程量清单，工程量清单的清单编号、清单描述、清单单位根据国家标准直接选取，工程量取该断面子项下各个定义的参数并定义的计算公式得出，其中清单描述也可定义变量从参数中取值。

作为本发明的优选实施方式，上述步骤140具体包括以下，

根据隧道所经的围岩，将整条隧道按其横断面划分为不同的路线段，定义路线段的始点桩号和终点桩号，并按路线段的横断面将步骤130拆分出来的断面子项组合，并考虑到实际工程的横断面中心通常并不与路线中心重合，还分别定义横断面中心与路线中心的横向偏移值和纵向偏移值，以免生成的BIM模型和计算的工程量与实际不符造成偏差。

作为本发明的优选实施方式，上述步骤150具体包括以下，

根据步骤140定义的路线段，首先从总路线中将路线段从路线段的始点桩号到终点桩号取预设间距并获取其空间坐标，将获取的坐标点按从始点桩号到终点桩号顺序排列，并创建Hermite拟合曲线，形成该路线段的三维路线；

其次将步骤140定义的断面子项组合放置到路线段的三维路线的始点桩号点，并根据每一个子项定义的模型拉伸、阵列等生成方式，创建出各断面子项模型，同时根据断面子项下的每一项工程量计算方式计算出工程量；

最后循环所有统计每一个路线段和其下包含的每一个断面子项中的工程量清单计算出隧道模型的工程量，并导出工程量清单报表。

结合图2，本发明还提出基于BIM的隧道快速建模算量***，包括，

地形模型创建模块，用于根据勘探数据创建包含地质围岩的地形模型，同时将所有勘探数据存储到数据库；

三维路线计算模块，用于获取设计数据的路线的平曲线数据以及纵曲线数据，根据所述平曲线数据以及纵曲线数据计算创建三维路线；

断面子项生成模块，用于将设计数据中的横断面按功能拆分成多个断面子项，分别定义每一个断面子项的生成方式，并定义其工程量清单代码和工程量计算公式；

路线段生成模块，用于将断面子项重新组合成断面组合，并根据断面组合的路线起点和终点定义路线段；

隧道模型生成模块，用于根据路线段以及断面组合生成隧道模型并自动统计工程量清单；

更新模块，用于判断是否存在勘探数据变更，若是则重复执行步骤110-步骤160，若否则判断是否存在平曲线数据或纵曲线数据变更，若是则重复执行步骤120-至步骤160，若否则判断是否存在横断面数据变更，若是则重复执行步骤130-步骤160，若否则结束本次进程。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例中的方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储的介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (2)

1.基于BIM的隧道快速建模算量方法，其特征在于，包括以下：

步骤110：根据勘探数据创建包含地质围岩的地形模型，同时将所有勘探数据存储到数据库；

步骤120：获取设计数据的路线的平曲线数据以及纵曲线数据，根据所述平曲线数据以及纵曲线数据计算创建三维路线；

步骤130：将设计数据中的横断面按功能拆分成多个断面子项，分别定义每一个断面子项的生成方式，并定义其工程量清单代码和工程量计算公式；

步骤140：将断面子项重新组合成断面组合，并根据断面组合的路线起点和终点定义路线段；

步骤150：根据路线段以及断面组合生成隧道模型并自动统计工程量清单；

步骤160：判断是否存在勘探数据变更，若是则重复执行步骤110-步骤160，若否则判断是否存在平曲线数据或纵曲线数据变更，若是则重复执行步骤120-至步骤160，若否则判断是否存在横断面数据变更，若是则重复执行步骤130-步骤160，若否则结束本次进程；

所述步骤110具体包括以下，

以隧道工程勘探点进行勘探数据的获取，按照勘探点平面坐标和各类地质层的地质分界层深度，将所有勘探点在该分界层的坐标连接成分界面，两分界面间创建地质实体，最终生成整个路线的地质模型，各层地质按隧道围岩进行分级，同时将所有工程勘探点数据存储到数据库；

所述步骤120具体包括以下，

从待建模的隧道项目的设计数据中提取路线的平曲线数据，利用交点法结合所述平曲线数据算出路线上任意桩号点的平面X和Y坐标；提取路线的纵曲线数据，并计算出任意桩号点的高程Z坐标，将X，Y，Z组合成路线上任意桩号点的空间坐标，将路线从始端到末端按路线上的预设间距计算出其空间坐标，将获取的坐标点按从始端到末端顺序排列，并创建Hermite拟合曲线，形成三维路线；

所述步骤130具体包括以下，

根据隧道所经的围岩等级的不同，隧道的横断面也各不相同，每一段横断面可按其功能和模型生成方式拆分为如下几类，各类断面子项均依据隧道的横断面的中心为中心点来定义，

其中第一类是挖方、一衬、仰拱、仰拱回填、底板、侧墙、拱墙、明沟、侧板、路面、回填此类按截面沿路线拉伸的断面子项，其工程量为按体积统计，此类子项必须定义其截面形状，并定义面积参数和一个拉伸长度参数，同时按需定义截面外周长、内周长参数；

第二类是电缆、消防管此类按截面沿路线拉伸的长度类断面子项，工程量统计为按长度或按长度折合为重量统计；

第三类是导管、支架、盖板、环向钢筋此类沿路线纵向阵列的断面子项，工程量统计为阵列的数量；

第四类是纵向钢筋此类既有沿环向的阵列，也有沿路线纵向拉伸的断面子项，工程量统计为环向阵列数量和每一根的长度统计；

第五类是锚杆此类既有沿环向的阵列，也有沿路线纵向阵列的断面子项，工程量统计为双向阵列后的数量；

上述每一类断面子项下可根据需要定义一项至多项工程量清单，工程量清单的清单编号、清单描述、清单单位根据国家标准直接选取，工程量取该断面子项下各个定义的参数并定义的计算公式得出，其中清单描述也可定义变量从参数中取值；

上述步骤140具体包括以下，

根据隧道所经的围岩，将整条隧道按其横断面划分为不同的路线段，定义路线段的始点桩号和终点桩号，并按路线段的横断面将步骤130拆分出来的断面子项组合，并考虑到实际工程的横断面中心通常并不与路线中心重合，还分别定义横断面中心与路线中心的横向偏移值和纵向偏移值，以免生成的BIM模型和计算的工程量与实际不符造成偏差；

上述步骤150具体包括以下，

根据步骤140定义的路线段，首先从总路线中将路线段从路线段的始点桩号到终点桩号取预设间距并获取其空间坐标，将获取的坐标点按从始点桩号到终点桩号顺序排列，并创建Hermite拟合曲线，形成该路线段的三维路线；

其次将步骤140定义的断面子项组合放置到路线段的三维路线的始点桩号点，并根据每一个子项定义的模型拉伸、阵列等生成方式，创建出各断面子项模型，同时根据断面子项下的每一项工程量计算方式计算出工程量；

最后循环所有统计每一个路线段和其下包含的每一个断面子项中的工程量清单计算出隧道模型的工程量，并导出工程量清单报表。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的隧道快速建模算量方法，其特征在于，具体的，所述预设间距取20米。