一种采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法与流程

本发明涉及公路改扩建，特别涉及一种采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法。

背景技术：

1、随着我国经济飞速发展，公路改扩建项目越来越多，其中改扩建路面拼宽铣刨工程量的计算难度极高。目前一种可行的方法是采用bim三维建模的方式模拟出新路和老路模型，并依据该模型计算两者的重合部分以得到改扩建工程量。但改扩建项目作为一种典型的带状工程，项目往往较大，其所对应的工程模型数据量也极大。如果直接采用循环计算新路老路每块模型重合部分体积的方式，若设老路模型数量为n，新路模型数量为m，共计需要完成n×m次计算，计算效率极低；在一些工程大模型中，n和m甚至会超过100000个，客观上难以应对。同时，计算效率低又会反过来阻碍工程模型建模精度提高，影响人们创建高精度工程模型的需求，亟需合理可行的方法解决目前存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，通过建立多层结构的改扩建模型，利用段落分割、层级分割以及属性分割等手段，极大的缩减了计算次数，有效支持了改扩建路面大模型的铣刨求交计算。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，包括以下步骤：

3、s1、利用jsl-改扩建路面bim设计系统创建改扩建路面多层bim模型，包含独立的新路模型和老路模型；

4、s2、根据新路路线，以一个固定分段长度分割改扩建路面多层bim模型，形成多个段落；

5、s3、创建老路实体计算数学模型，定义每种材料的计量方式；

6、s4、在每个段落内识别实体的类型信息，依据实体计算数学模型分类；

7、s5、在每个段落内的计算实体中，对包含新老路的改扩建路面多层bim模型根据空间位置关系进行排序；

8、s6、基于位置关系判定计算层数，对需要计算的新老路结构层进行铣刨求交计算；

9、s7、循环计算完成每个段落，将计算结果汇总到铣刨工程量表中。

10、可选地，所述步骤s1中，jsl-改扩建路面bim设计系统计算的改扩建模型为包含新路和老路的多层结构三维模型，模型结构如公式(1)所示：

11、

12、式中：m为包含新路模型和老路模型的改扩建路面多层bim模型，mo为老路多层模型，其中mo1-moi为第1层至第i层的模型材料，mn为新路多层模型，其中mn1-mnj为第1层至第j层的模型材料。

13、可选地，所述步骤s2中，具体方法包括：

14、(1)定义分段长度δl，通常取模型的最小放样距离；

15、(2)利用jsl-改扩建路面bim设计系统找到所创建模型的新路路线，并根据δl和模型的起终点桩号，计算每个节段的模型放样曲线li；

16、(4)每个模型放样曲线向两侧延伸，找到每段放样曲线两侧放样体包含的新老路三维实体对象，并根据公式(2)放入段落实体集合中；

17、ei＝{eij|1≤i<n,1<j<k}            公式(2)

18、式中：ei为第i段三维实体合集，eij为每个实体，i为段落编号，j为第i段的每个实体编号，n为段落总数，k为第i段的实体总数；

19、根据公式(2)，根据三维实体对象的路线属性，进一步分类形成新路三维对象集合en和老路三维对象集合eo，如公式(3)所示；

20、

21、式中：ei为第i段三维实体合集，eoi为第i段三维老路实体合集，eni为第i段三维新路实体合集，eoix为每个老路实体，eniy为每个新路实体，i为段落编号，x为第i段老路实体编号，y为第i段新路实体编号，n为段落总数，k为第i段的实体总数，o为老路模型，n为新路模型。

22、可选地，所述步骤s3中，需要确定老路实体结构的计量处理方式，首先对每种老路路面材料对应的计量方法，建立计量方案选择数学模型如公式(4)所示：

23、

24、式中：t为实体结构的计量处理方式，m为模型材料，ml为铣刨处理方式，dg为挖除处理方式，nl为不计量处理方式。

25、可选地，所述步骤s4中，结合公式(3)和公式(4)，将老路实体模型合集eo中的对象分成三类，如公式(5)所示：

26、

27、式中：m为模型材料，eoml为老路铣刨处理对象，eodg是为老路挖除处理对象，eonl为老路不计量处理对象。

28、可选地，所述步骤s5中，根据新老路模型路面材料顺序，对所有的实体模型e进行分级排序，具体流程包括：

29、(1)对新路三维对象集合en根据公式(1)中材料顺序按照降序排列，并进行分类，分类结果如公式(6)所示：

30、

31、式中：m为模型对应的路面材料，en1至enu依次为材料m1至材料mu对应的新路三维对象集合；

32、(2)对老路三维对象集合eo根据公式(1)中材料顺序按照降序排列，并进行分类，分类结果如公式(7)所示：

33、

34、式中：m为模型对应的路面材料，eo1至eov依次为材料m1至材料mv对应的老路三维对象集合。

35、可选地，所述步骤s6中，计算第i段中改扩建铣刨工程量，具体流程包括：

36、(1)确定新路与老路的最大重合层级p，计算enu与eov中是否存在重合区域，若存在，则p＝v，若不存在，则继续计算enu与eov-1中是否存在重合区域，直到计算出老路上与新路存在重合区域的最大p为止；

37、(2)计算enu与eo1至eop中每个实体的布尔关系，若存在交集，则根据该实体的材料属性，计入铣刨量或挖除量中；

38、(3)循环计算en，直到完成enu至en1的计算。

39、可选地，所述步骤s7中，按照步骤s6中计算每段改扩建工程量的方法，计算每一个段落，并将每段的工程量按照各自的材料进行分类汇总。

40、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：在实际工程中，为了得到改扩建项目的铣刨工程量，需要创建新路和老路模型并计算两种模型之间的重合体积。新老路模型由许多个实体模型构成，且模型之间相对独立，要得到新老路模型的重合体积则要将模型中的每个实体单元与其他所有实体单元进行布尔运算。这种方式在计算大体量的模型时的计算量将指数级增加，客观上难以实现。本发明利用多种特征分类对新老路模型进行分割的方式，将原有的大数量模型集合分成多组小数量模型集合，并在每个小集合中分层计算。这种分割模型独立计算的方式极大的减少了计算量，有效提升了铣刨模型计算效率，解决了原有计算方法难以应对大模型运算的问题，很好的满足了实际生产需要。

技术特征：

1.一种采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，所述步骤s1中，jsl-改扩建路面bim设计系统计算的改扩建模型为包含新路和老路的多层结构三维模型，模型结构如公式(1)所示：

3.根据权利要求1所述的采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，具体方法包括：

4.根据权利要求1所述的采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，所述步骤s3中，需要确定老路实体结构的计量处理方式，首先对每种老路路面材料对应的计量方法，建立计量方案选择数学模型如公式(4)所示：

5.根据权利要求1所述的采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，所述步骤s4中，结合公式(3)和公式(4)，将老路实体模型合集eo中的对象分成三类，如公式(5)所示：

6.根据权利要求1所述的采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，所述步骤s5中，根据新老路模型路面材料顺序，对所有的实体模型e进行分级排序，具体流程包括：

7.根据权利要求1所述的采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，所述步骤s6中，计算第i段中改扩建铣刨工程量，具体流程包括：

8.根据权利要求1所述的采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，其特征在于，所述步骤s7中，按照步骤s6中计算每段改扩建工程量的方法，计算每一个段落，并将每段的工程量按照各自的材料进行分类汇总。

技术总结本发明公开了一种采用多重特征分类的改扩建铣刨量求交计算方法，包括利用JSL‑改扩建路面BIM设计系统创建改扩建路面多层BIM模型；根据新路路线以一个固定分段长度分割改扩建路面多层BIM模型；创建老路实体计算数学模型，定义每种材料的计量方式；在每个段落内识别实体的类型信息，依据实体计算数学模型分类；在每个段落内的计算实体中，对包含新老路的改扩建路面多层BIM模型根据空间位置关系进行排序；基于位置关系判定计算层数，对需要计算的新老路结构层进行铣刨求交计算；将计算结果汇总到铣刨工程量表中。本发明利用段落分割、层级分割以及属性分割等手段，极大的缩减了计算次数，有效支持了改扩建路面大模型的铣刨求交计算。技术研发人员：刘云飞,白宇,胡燕,汪海芳,望开潘,陈中治,刘东升,王欣南,胡玉龙,储泽宇受保护的技术使用者：中交第二公路勘察设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9