Thuật toán tính khối lượng đào đắp theo mô hình số độ cao và mặt cắt ngang thiết kế

Bài báo giới thiệu thuật toán tính khối lượng đào đắp công trình dạng tuyến theo mô hình số độ cao (MHSĐC) và mặt cắt ngang thiết kế. Trong thuật toán này, tác giả đã sử dụng mặt cắt ngang thiết kế để xác định đường “không” dọc tuyến, làm cơ sở để chọn phần MHSĐC cần tính khối lượng đào đắp. Chọn độ cao H0 làm mặt giới hạn để tính khối lượng đào theo MHSĐC. Tính phần khối lượng đào giữa các mặt phẳng thiết kế và mặt H0 để giúp tách được khối lượng đào hoặc đắp trên từng đoạn tuyến và giúp việc tự động hoá tính toán được đơn giản.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thuật toán tính khối lượng đào đắp theo mô hình số độ cao và mặt cắt ngang thiết kếTHUẬT TOÁN TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP THEO MÔ HÌNH SỐ ĐỘ CAO VÀ MẶT CẮT NGANG THIẾT KẾ TS. Vũ Thặng KS. Vũ Thái Hà Khoa Xây dựng Cầu đường Trường Đại học Xây dựng Tóm tắt: Bài báo giới thiệu thuật toán tính khối lượng đào đắp công trình dạng tuyến theo mô hình số độ cao (MHSĐC) và mặt cắt ngang thiết kế. Trong thuật toán này, tác giả đã sử dụng mặt cắt ngang thiết kế để xác định đường “không” dọc tuyến, làm cơ sở để chọn phần MHSĐC cần tính khối lượng đào đắp. Chọn độ cao H0 làm mặt giới hạn để tính khối lượng đào theo MHSĐC. Tính phần khối lượng đào giữa các mặt phẳng thiết kế và mặt H0 để giúp tách được khối lượng đào hoặc đắp trên từng đoạn tuyến và giúp việc tự động hoá tính toán được đơn giản. Summary: This paper presents algori of computing earthwork volume using elevation digital model (EDM) and designed cross sections. Designed cross sections are used to define zero border along the route which is a factor to choose EDM to calculate volume of earthwork. After that, we can choose the height level H0 in EDM to define digging volume. One of the advantages of this algorithm is that we can divide route into smaller parts and then computing volume of earthwork of these parts which are the spaces created by H0 surface and designed surface.1. Xây dựng mô hình số độ cao bằng toàn đạc điện tử Mô hình số độ cao (MHSĐC) là biểu thị một tập hợp hữu hạn 3 chiều (Three Dimensionviết tắt là 3D): Vi = (Xi,Yi, Zi) với i = 1,2,…n của bề mặt địa hình miền D, trong đó (Xi,Yi)  D làtọa độ mặt phẳng và Zi là độ cao ứng với điểm (Xi, Yi) với i = 1,2,…n. MHSĐC được sử dụng trong thành lập bản đồ và trong nhiều lĩnh vực khác. MHSĐCcũng được sử dụng như một phương tiện cho các công tác khảo sát thiết kế, tính toán khốilượng đào đắp trong thiết kế đường, các công trình thuỷ lợi, khai thác mỏ, xây dựng các côngtrình dân dụng, mô phỏng ở hình 1. MHSĐC đã và đang được áp dụng trong trình khảo sát, thiết kế các công trình dạngtuyến và cho kết quả tốt đảm bảo các yêu cầu của qui phạm. Số liệu đo trực tiếp từ toàn đạcđiện tử (TĐĐT) đảm bảo độ chính xác cho các bản đồ địa hình tỉ lệ lớn, nên những số liệu trongcác giai đoạn có thể được kết hợp tạo nên MHSĐC qua các bước khảo sát. Mặt cắt địa hìnhđược thành lập từ MHSĐC có ưu điểm chính xác về vị trí, lý trình, số liệu độ cao đảm bảo do cósự kết hợp các số liệu khảo sát [2]. Trên MHSĐC, mặt cắt có thể được xác định tại bất kỳ vị tríđặc trưng địa hình mà khi áp dụng phương pháp truyền thống thường dễ bỏ qua [3].98 T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng Hình 1. MHSĐC biểu diễn bề mặt địa hình Để thành lập mặt cắt trên MHSĐC có nhiều phần mềm chuyên dụng như Topo, Surfer,Geosoft… trong khảo sát thiết kế các công trình giao thông, thuỷ lợi phần mềm Topo - Novacủa của hãng Hài Hoà được sử dụng phổ biến. Nhằm khai thác hiệu quả của MHSĐC trong khảo sát, thiết kế công trình dạng tuyến [2],trong bài báo này các tác giả trình bày thuật toán tính khối lượng đào đắp (KLĐĐ) theo MHSĐCvà mặt cắt ngang thiết kế. Nội dung thuật toán là tính KLĐĐ thông qua MHSĐC nhằm mục đíchsử dụng các số liệu đã đo bình đồ tuyến, thể hiện sự biến đổi của địa hình giữa các mặt cắtngang. Cần lưu ý rằng, trong phương pháp tính KLĐĐ theo mặt cắt ngang truyền thống, hiệnđang áp dụng phổ biến, đã bỏ qua số liệu khảo sát này vì giới hạn của công nghệ và thiết bịkhảo sát, thiết kế truyền thống [1].2. Qui trình tính khối lượng đào theo MHSĐC và mặt phẳng ngang giả định Từ số liệu khảo sát địa hình qua các bước bằng TĐĐT xuất lại bình đồ tuyến, mặt cắtdọc và mặt cắt ngang theo yêu cầu của các bước thiết kế. Các vị trí trên mặt cắt dọc và mặt cắtngang chưa đo trực tiếp được khảo sát bổ sung ở bước sau [2]. Đến bước thiết kế lập bản vẽthi công, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang ở các vị trí cần thiết đã được lập ra từ MHSĐC với các sốliệu khảo sát trực tiếp. Qui trình tính khối lượng đào theo mô hình số độ cao và mặt cắt ngang thiết kế, dựa theomặt phẳng ngang giả định được thực hiện qua 5 bước: - Bước 1: Từ các mặt cắt ngang thiết kế, xác định điểm “không’’, là vị trí giữa phần đàođắp với mặt địa hình tự nhiên. Chuyển các điểm “không” trên mặt cắt ngang lên bình đồ tuyến,xác định đường “không” dọc tuyến. Từ điểm “không” trên mặt cắt dọc thiết kế, chuyển lên bìnhđồ tuyến, kẻ vuông góc với đường tim tuyến, xác định đường “không” ngang tuyến. Dựa vàobình đồ tuyến lập trên MHSĐC và các đường ranh giới “không” dọc, đường “không” ngang xácđịnh đường biên thiết kế (ĐBTK). Trên MHSĐC dựa vào ĐBTK ...