一种基于改进的棱柱法土方量计算方法与流程

技术特征：
1.一种基于改进的棱柱法土方量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据三维点云数据及设计面点位数据，构建原始地形数字地面模型及设计面数字地面模型；(2)通过原始地形数字地面模型构建原始地形不规则三角网；通过设计面数字地面模型构建设计面不规则三角网；(3)依次迭代原始地形不规则三角网中的原始地形三角形；在迭代中判断原始地形三角形与设计面不规则三角网中的设计面三角形是否存在拓扑关系，根据当前拓扑关系计算土方量；(4)累加计算得到的结果，从而得到总体土方量信息。2.根据权利要求1所述的一种基于改进的棱柱法土方量计算方法，其特征在于，步骤(3)中，判断原始地形三角形与设计面三角形是否存在拓扑关系的方法，包括以下步骤：(3.1)根据原始地形三角形、设计面三角形的x、y坐标得到在二维平面中：当前设计面三角形完全包含于原始地形三角形；或当前设计面三角形与原始地形三角形相交；或当前设计面三角形与原始地形三角形相离；(3.2)根据原始地形三角形、设计面三角形的z坐标得到在三维空间中：当前设计面三角形完全包含于原始地形三角形且完全位于原始地形三角形的一侧；或当前设计面三角形完全包含于原始地形三角形且三顶点位于原始地形三角形的两侧；或当前设计面三角形与原始地形三角形二维平面内相交且三点均位于原始地形三角形的一侧；或当前设计面三角形与原始地形三角形二维平面内相交同时在三点位于原始地形三角形的两侧。3.根据权利要求2所述的一种基于改进的棱柱法土方量计算方法，其特征在于，步骤(3)中，根据当前拓扑关系计算土方量，为根据不同的拓扑关系，采用不同方法计算对应三角形构建的多面体体积，具体为：(a)当设计面三角形完全包含于原始地形三角形且完全位于原始地形三角形的一侧时，将设计面三角形投影于原始地形三角形上，计算设计面三角形与投影三角形构成的三棱柱的体积；(b)当设计面三角形完全包含于原始地形三角形且三顶点位于原始地形三角形的两侧时，此时两三角形在空间上呈相交关系；在交线处将设计面三角形分为两部分，将三点分别投影与原始地形三角形上，计算两侧多面体的体积；(c)当设计面三角形与原始地形三角形在二维平面内相交且三点均位于原始地形三角形的一侧时，此时在二维平面内判断，设计面三角形有几个顶点位于原始地形三角形内部；若内部存在一个顶点，仅计算设计面三角形在二维空间内位于原始地形三角形内部的三角形部分，将位于内部的三角形部分投影于原始地形三角形上，计算构成的三棱柱的体积；若内部存在两个顶点，设计面三角形在二维空平面内位于原始地形三角形内部的部分为梯形，将该梯形划分为两个三角形，将两三角形分别投影，计算构成的两棱柱体积；
(d)当设计面三角形与原始地形三角形二维平面内相交同时在三点位于原始地形三角形的两侧，先在交线处将在设计面三角形分为两部分，再将两部分按(c)中的方法，计算两部分构成的多面体体积。

技术总结
本发明提出了一种基于改进的棱柱法土方量计算方法，(1)根据三维点云数据及设计面点位数据，构建原始地形数字地面模型及设计面数字地面模型；(2)通过原始地形数字地面模型构建原始地形不规则三角网；通过设计面数字地面模型构建设计面不规则三角网；(3)依次迭代原始地形不规则三角网中的原始地形三角形；在迭代中判断原始地形三角形与设计面不规则三角网中的设计面三角形是否存在拓扑关系，根据当前拓扑关系计算土方量；(4)累加计算得到的结果，从而得到总体土方量信息。本发明建立在数字地面模型的基础上，更准确地描述了自然地形信息，有效地解决了当设计面存在不同高程时，土方量计算重复性的问题，该方法的使用范围广。广。广。


技术研发人员：关喜彬 李如仁 陶琦 周宝春 韩希平 王松柏 王刚 国玉龙 黄德华 李守嘉 冀耀宇 孙佳庆 潘智 赵宏宇
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学 远见吉星信息工程（吉林）有限公司
技术研发日：2021.08.28
技术公布日：2021/12/14