构造土方体模型的方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及市政建设技术领域，特别涉及地下综合管廊的构造土方体模型的方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

综合管廊是指在城市地下建造一个隧道空间，在该隧道空间内将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，并设有专门的检修口、吊装口和监测系统，是保障城市运行的重要基础设施。综合管廊在施工过程中需要构造待挖掘的地下土方体模型并计算挖掘工程量。现有技术通常是采用手动绘制的方法获得土方体模型，然而，手动绘制方法只适用于管道数量较少、结构较为简单的场景，对于包含相交、重叠等复杂位置关系的管道结构，手动绘制土方体模型的过程会变得非常繁琐并且容易出现与实际工程施工不一致的情况，导致计算出来的土方量偏多或偏少，影响工程结算。

因此，如何提供一种可以自动生成土方体模型并准确计算挖掘工程量的技术方案，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种构造土方体模型以及计算土方体挖掘工程量的方案，以解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供一种构造土方体模型的方法，包括：

获取平面图中的多个管道图元；

根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组；

分别将每个管道组中包含的所有管道图元进行合并，得到与每个管道组对应的几何多边形；

根据几何多边形确定管道组的外部轮廓；

确定管道组的高度信息；

基于外部轮廓以及管道组的高度信息生成与每个管道组对应的土方体模型。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组的步骤包括：

获取第一管道图元，判断平面图中是否包含与第一管道图元相交的第二管道图元；第一管道图元是平面图中包含的任一个管道图元；

在平面图中包含与第一管道图元相交的第二管道图元的情况下，将第二管道图元与第一管道图元划分为同一个管道组；

判断平面图中是否包含与第二管道图元相交的第三管道图元；第一管道图元、第二管道图元和第三管道图元各不相同；

在平面图中包含与第二管道图元相交的第三管道图元的情况下，将第一管道图元、第二管道图元和第三管道图元划分为同一个管道组。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，判断综合管廊平面图中是否包含与第一管道图元相交的第二管道图元的步骤包括：

获取第一管道图元中的任意第一边；

判断第二管道图元中是否包含与第一边相交的第二边；

在第二管道图元中包含与第一边相交的第二边的情况下，确定第二管道图元与第一管道图元相交。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组的步骤还包括：

在平面图中不包含与第一管道图元相交的第二管道图元的情况下，判断平面图中是否包含位于第一管道图元内部的第四管道图元或者将第一管道图元包含在内的第五管道图元；

若是，将第四管道图元或者第五管道图元与第一管道图元划分为同一个管道组。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组的步骤还包括：

在平面图中不包含与第一管道图元相交的第二管道图元的情况下，判断平面图中是否包含与第一管道图元分离且最小距离不大于第一阈值的第六管道图元；

若是，将第六管道图元与第一管道图元划分为同一个管道组。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，分别将每个管道组中包含的所有管道图元进行合并，得到与每个管道组对应的几何多边形的步骤包括：

去掉管道图元之间的内部相交部分，保留所有管道图元的外边框作为几何多边形；

在管道组中包含第六管道图元的情况下，将第六管道图元延伸至与第一管道图元相交并获取外边框。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，根据几何多边形确定管道组的外部轮廓的步骤包括：获取系统默认或用户输入的工作面宽；

将几何多边形的每一条边分别向外扩展工作面宽的距离，以得到外部轮廓。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，确定管道组的高度信息的步骤包括：

识别管道组中的管道图元的标识信息；

基于标识信息，从数据表中查询每个管道图元对应的中心标高、管直径以及管壁厚；

根据中心标高、管直径和管壁厚计算每个管道图元的基准底标高和基准顶标高；

将所有基准底标高中的最小值作为管道组的目标底标高，将所有基准顶标高中的最大值作为管道组的目标顶标高。

根据本发明提供的构造土方体模型的方法，基于外部轮廓以及管道组的高度信息生成与每个管道组对应的土方体模型的步骤包括：

将外部轮廓作为横截面生成土方体模型，土方体模型的高度等于目标顶标高和目标底标高的差，土方体模型每个侧面的坡度满足预设的放坡系数。

为实现上述目的，本发明提供一种土方体挖掘工程量的计算方法，根据上述的土方体模型的体积计算挖掘工程量。

为实现上述目的，本发明提供一种构造土方体模型的装置，包括：

图元获取模块，适用于获取平面图中的多个管道图元；

管道组划分模块，适用于根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组；

图元合并模块，适用于分别将每个管道组中包含的所有管道图元进行合并，得到与每个管道组对应的几何多边形；

外部轮廓确定模块，适用于根据几何多边形确定管道组的外部轮廓；

高度确定模块，适用于确定管道组的高度信息；

模型生成模块，适用于基于外部轮廓以及管道组的高度信息生成与每个管道组对应的土方体模型。

为实现上述目的，本发明提供一种土方体挖掘工程量的计算装置，根据上述的土方体模型的体积计算挖掘工程量。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。

为实现上述目的，本发明还提供计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明提供的构造土方体模型的方法、装置、计算机设备及可读存储介质以及土方体挖掘工程量的计算方法和计算装置，可以根据综合管廊平面图自动生成土方体模型并准确计算挖掘工程量。本发明根据位置关系对综合管廊平面图中的管道图元划分为多个管道组，基于每个管道组的外部轮廓以及预设的放坡系数、工作面宽度自动生成与管道组对应的土方体模型，可以提高土方体模型的生成效率，并且保证生成的土方体模型和实际工况具有高度一致性。进一步，在生成的土方体模型的基础上可以准确计算挖掘工程量，为后续工程阶段提供准确的数据支持，有利于加快施工进度，提高施工质量。

附图说明

图1为本发明的构造立方体模型的方法实施例一的流程图；

图2为本发明实施例一的综合管廊布置形式的示意图；

图3为本发明实施例一划分管道组的示意图；

图4为本发明实施例一获取管道组的几何多边形的外部轮廓的示意图；

图5为本发明实施例一获取外部轮廓的又一个示意图；

图6为本发明实施例一生成土方体模型的示意图；

图7为本发明实施例一划分管道组的示意性流程图；

图8为本发明的构造土方体模型的装置实施例一的程序模块示意图；

图9为本发明的构造土方体的装置实施例一的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，本实施例提出一种构造土方体模型的方法，包括以下步骤：

S100:获取平面图中的多个管道图元。

本实施例可以响应于用户发出的构造土方体模型的命令而执行，用户可以通过点击相应按钮、输入相应代码等方式发出构造土方体模型命令。在接收到用户命令的基础上，本实施例首先获取对应的平面图，具体可以是综合管廊平面图。综合管廊平面图可以存储在预设固定位置中，在用户发出构造土方体模型命令的同时可以一并指定对应的综合管廊平面图的文件名称、编号等信息，一边本实施例从预设固定位置中加载对应的综合管廊平面图。

综合管廊平面图是用于表示地下管廊的布置形式的二维俯视图，具体可参见图2。图2示出了一个简单的地下管廊布置形式，其中包含管道1、管道2、管道3和管道4共四个管道图元，每个管道图元通过矩形块表示。本实施例在获取到综合管廊平面图的基础上，可以识别出平面图中包含的所有管道图元，例如管道1、管道2、管道3和管道4。

S200:根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组。

管道图元之间的位置关系指的是任意两个管道图元之间相交或相离的关系。其中相交指的是两个管道图元之间有共同交点，相离指的是两个管道图元之间没有共同交点。从图2中可以看出，管道1和管道3有共同交点，管道1和管道2有共同交点，管道4和管道1、管道2、以及管道3均无交点。因此在图2的示例中，将管道1、管道2和管道3划分为第一管道组，将管道4划分为第二管道组。需要说明的是，本实施例为不同管道组之间的间距设置了第一阈值，只有在间距大于第一阈值的情况下才可以划分为不同的管道组。否则，将两个管道组合并为一个管道组。设置第一阈值的目的是为了保证土石层的稳定性。由于本实施例是基于不同的管道组建立土方体模型的，当两个管道组举例较近时，相当于生成的两个土方体模型之间的剩余壁厚较小，容易发生土石方穿孔、坍塌等情况，并且还增加了挖掘难度。因此，当两个管道组之间间距较小时，本实施例可以忽视较小的间距，将两个管道组视为有共同交点，从而合并为一个管道组。例如在图2的示例中，如果管道4和管道1之间的间距小遇第一阈值，可以将管道4所在的第二管道组和管道1、管道2、管道3所在的第一管道组合并，得到图3所示的同一个管道组。

S300:分别将每个管道组中包含的所有管道图元进行合并，得到与每个管道组对应的几何多边形。

如前，同一个管道组中的管道图元之间具有相交的关系，因此可以利用相交关系将这些管道图元合并，以得到与管道组对应的几何多边形。可以理解，管道图元的俯视图通常可以用矩形块表示，因此管道图元之间的合并相当于矩形块之间的合并。当两个矩形块之间有相交的部分时，通过相交部分以及不相交部分共同构成合并后的图形。具体包括，去掉相交部分的内部边线，同时保留相交部分或者不想交部分的外部边线从而得到合并图形。例如图2中第一管道组合并后得到的几何多边形如图4所示。可以看出，图4中得到的几何多边形仅保留第一管道组的外部边线，原属于第一管道组的内部边线在合并过程中被省略了。

S400：根据几何多边形确定管道组的外部轮廓。

管道组的外部轮廓指的是构造立方体模型时对应的最外侧轮廓。本领域技术人员理解，考虑到偏移误差、土质疏松度等原因，实际施工过程中进行土石方挖掘时不会完全依照几何多边形挖掘土方体，而是向外扩展一定的工作面宽度以便于施工。图5示出了几何多边形和外部轮廓之间的关系示意图。可以看出，图5中包含内外两个多边形，其中内部多边形即为图4中第一管道组的几何多边形，外部多边形则对应第一管道组的外部轮廓。该外部轮廓看作是由内部的几何多边形向外扩展之后得到的，显然，外部轮廓的面积大于几何多边形的面积。

根据几何多边形确定外部轮廓的具体过程可以包括以下步骤：获取系统默认或用户输入的工作面宽；将几何多边形的每一条边分别向外扩展工作面宽的距离，以得到外部轮廓。假设某几何多边形为4×4的正方形，当获取到的工作面宽为1时，相当于正方形的每一条边增加1，则外部轮廓确定为5×5的正方形。

S500:确定管道组的高度信息。

管道组的高度信息可以包括目标底标高和目标顶标高，目标底标高表征管道组中的管道最低点对应的标高，目标顶标高表征管道组中的管道最高点对应的标高。

本领域技术人员理解，管道图元的标高通常指的是管道图元的中心线所在高度。由于综合管廊平面图为俯视图，因此只能反映出管道图元在水平方向上的布置情况。为了进一步获得管道图元在垂直方向上的布置情况，需要进一步获取每个管道图元的标高，从而确定生成的土方体模型的高度。本实施例中，可以在绘制综合管廊平面图之初预先将每个管道图元对应的标高、管直径、壁厚等属性信息存储在数据表中。当需要计算管道组的目标底标高和目标顶标高时，根据每个管道图元对应的唯一标识从上述数据表中查询对应的属性信息。

可以理解，每个管道图元具有各自的底标高和顶标高，其中底标高＝中心标高-管直径/2-管壁厚，顶标高＝中心标高+管直径/2+管壁厚。本实施例中的目标底标高指的是管道组中包含的所有管道图元中数值最小的底标高，目标顶标高指的是管道组中包含的所有图元中数值最大的顶标高。这样，在获得了目标底标高和目标顶标高的基础上，可以确定待生成的土方体模型的最高位置、最低位置及其整体高度。

S600:基于外部轮廓以及管道组的高度信息生成与每个管道组对应的土方体模型。

本领域技术人员理解，实际施工过程中进行土石方挖掘时通常不会完全垂直，而是保留一定的放坡系数，该放坡系数可以是系统默认值或者是用户实施输入的值。进一步，根据外部轮廓作为横截面生成土方体模型。其中土方体模型的高度等于目标顶标高和目标底标高的差，土方体模型每个侧面的坡度等于放坡系数。图6示出了根据图2生成的土方体模型的示意图，其中第一土方体模型对应第一管道组，第二土方体模型对应第二管道组。可以看出，第一土方体模型和第二土方体模型相对于原有的外部轮廓向外延伸了一定的体积。

通过上述步骤，本实施例可以快速、准确地构造出待挖掘的土方体模型，为后续施工过程提供技术支持。

进一步，图7示出了根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组的示意性流程图。如图7所示，步骤S200包括：

S210:获取第一管道图元，判断综合管廊平面图中是否包含与第一管道图元相交的第二管道图元；第一管道图元是综合管廊平面图中包含的任一个管道图元。本实施例对管道图元进行分组是基于两两相互对比而进行的。以图2中的场景为例，假设任一个第一管道图元为管道3，可以看出与管道3相交的第二管道图元为管道1。

本实施例中判断任意两个管道图元之间是否相交，可以通过其中一个管道图元的每一条边是否与另一个管道图元中的任一条边是否相交来确定。例如，获取第一管道图元中的任意第一边；判断第二管道图元中是否包含与第一边相交的第二边；在第二管道图元中包含与第一边相交的第二边的情况下，确定第二管道图元与第一管道图元相交。

S220:在综合管廊平面图中包含与第一管道图元相交的第二管道图元的情况下，将第二管道图元与第一管道图元划分为同一个管道组。例如，将管道3和管道1同时划分为第一管道组。

S230:判断综合管廊平面图中是否包含与第二管道图元相交的第三管道图元；第一管道图元、第二管道图元和第三管道图元各不相同。本步骤进一步根据获取到的第二管道图元进行对比。例如图2中确定管道1与管道3相交的基础上，进一步确定是否包含与管道1相交的其它图元。

S240:在综合管廊平面图中包含与第二管道图元相交的第三管道图元的情况下，将第三管道图元与第一管道图元和第二管道图元划分为同一个管道组。在图2的示例中，与管道1相交的第三管道图元为管道2。因此将管道2也划分为第一管道组。

S250:在综合管廊平面图中不包含与第一管道图元相交的第二管道图元的情况下，判断综合管廊平面图中是否包含位于第一管道图元内部的第四管道图元或者将第一管道图元包含在内的第五管道图元。

可以理解，相交关系中的一个特例可以是包含关系，例如其中一个小矩形块完全容纳在一个大矩形框的内部。对应于具体应用场景中，相当于一根短而细的管道与另一个长而宽的管道重叠。本步骤通过判断是否存在第四管道图元或者第五管道图元，用已确定是否存在上述重叠关系。

S260:若是，将第四管道图元或者第五管道图元划分为同一个管道组。也就是说，在存在重叠关系的情况下，将彼此重叠的管道图元划分为同一个管道组。

通过上述步骤，可以实现管道图元之间的准确分组，从而为生成符合具体应用场景的土方体模型提供基础。

请继续参阅图8，示出了一种构造土方体模型的装置，在本实施例中，构造土方体模型的装置80可以包括或被分割成一个或多个程序模块，一个或者多个程序模块被存储于存储介质中，并由一个或多个处理器所执行，以完成本发明，并可实现上述构造土方体模型的方法。本发明所称的程序模块是指能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，比程序本身更适合于描述构造土方体模型的装置80在存储介质中的执行过程。以下描述将具体介绍本实施例各程序模块的功能：

图元获取模块81，适用于获取平面图中的多个管道图元；

管道组划分模块82，适用于根据管道图元之间的位置关系将多个管道图元划分为一个或多个管道组；

图元合并模块83，适用于分别将每个管道组中包含的所有管道图元进行合并，得到与每个管道组对应的几何多边形；

外部轮廓确定模块84，适用于根据几何多边形确定管道组的外部轮廓；

高度确定模块85，适用于确定管道组的高度信息；

模型生成模块86，适用于基于外部轮廓以及管道组的高度信息生成与每个管道组对应的土方体模型。

本实施例还提供一种计算机设备，如可以执行程序的智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。本实施例的计算机设备90至少包括但不限于：可通过系统总线相互通信连接的存储器91、处理器92，如图9所示。需要指出的是，图9仅示出了具有组件91-92的计算机设备90，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

本实施例中，存储器91(即可读存储介质)包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器91可以是计算机设备90的内部存储单元，例如该计算机设备90的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器91也可以是计算机设备90的外部存储设备，例如该计算机设备90上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器91还可以既包括计算机设备90的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器91通常用于存储安装于计算机设备90的操作系统和各类应用软件，例如实施例一的构造土方体模型的装置80的程序代码等。此外，存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。

处理器92在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器92通常用于控制计算机设备90的总体操作。本实施例中，处理器92用于运行存储器91中存储的程序代码或者处理数据，例如运行构造土方体模型的装置80，以实现实施例一的构造土方体模型的方法。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于存储土石方挖掘工程量的计算装置80，被处理器执行时实现实施例一的土石方挖掘工程量的计算方法。

实施例二

本实施例提供一种土方体挖掘工程量的计算方法，根据实施例一构造的土方体模型的体积确定挖掘工程量。在确定了土方体模型的基础上，通过计算土方体模型的体积，可以确定实际工程中挖掘的土石方的体积、重量等数据，从而为后期工程算量提供数据基础。

本实施例还提供一种土方体挖掘工程量的计算装置，用于根据实施例一构造的土方体模型的体积确定挖掘工程量。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本技术领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。