利用3D数字化设计数据进行公路建设-案例研究-07数据类型和模式
2018-05-14   点击:

【摘要】项目团队通常将3D数据用于多种用途,因此可以根据目标用途和投资优化数据的开发级别(LOD)。LOD概念传达了数据的两个特定特征。第一个涉及模型中的细节,我们将其描述为模型密度(MD)。第二个关系到模型建立在多大程度上的不确定性,这必须定性地表达。我们将把它定性为定性置信水平(CL),并使用类似于地下效用信息所采用的分级标度。重要的是不要将高度细节 . . .

施工布局和方向

合同计划以各种方式定义设计意图。对于道路,计划,剖面图和横截面视图必须进行调整以获得设计的完整意图。通常情况下,横截面的转换 - 例如gores和扩展 - 仅在平面图中定义。路缘可以通过水平位置,标准细节和流线等级来定义,或者从路面的道路边缘推断。仅将计划图形转换为3D模型并不能完全反映设计意图。因此,仅在开发计划所需的程度上详细描述的设计模型并未充分传达设计意图。

在审查3D数据与合同计划中的设计意图相符时,数据密度将因特征和位置而异。当然,如果要成功使用布局或AMG,则3D数据需要比计划中显示的图形更详细。通常需要将诸如“排出等级”或可变尺寸等注释拼凑在一起。施工模型也不完整。路缘和排水沟可由单一3D线串表示,其定义控制布局线,可能是流线或路缘的顶部。

除了使用AMG进行实时布局的土方工程,分级和摊铺之外,3D数据还可用于布置其他特征,包括点特征(如灯杆,标志和基础桩),线性特征(如沟渠,淤泥栅栏,滑动障碍物,路缘和排水沟),或界定边界(例如扰动限制,通行权限或坡度限制)。可以使用漫游器实时布置这些功能,以确定安装功能的位置,或者在安装功能之前设置桩和集线器等物理标记。表示基线对齐的数字数据也可以用于移动设备以进行一般定位或使用流动站来确定精确位置。

3D模型需要在所有位置都是完整或准确的,这是一种谬误,以便为施工设计意图提供解释。相反,3D数据仅仅是另一种,可以说是更易于使用(尽管可能不太方便),用来表达设计意图。布局和方向所需的详细模型密度量由规范规定的公差决定。

重要的是要认识到,放样容差表示相对于控制的测量精度; 从本质上讲,这只是局部准确的问题。对于全站仪和激光雷达等光学测量方法,仪器精度与控制相关。然而,使用全球导航卫星系统的测量方法,仪器的测量精度相对于为使用三个或更多控制点而建立的定位。这种定位为水平距离和坐标产生比例因子和旋转角度,为垂直基准面产生斜面。(8)

重要的是不要将放样容差与网络精度混为一谈。例如,为了实现平稳的路面,等级控制需要非常精确。当混凝土摊铺时,从一个控制点到另一个控制点的高程精度将转化为熨平板,当导向系统从一组全站仪切换到下一个时,导致熨平板向上或向下调整。考虑到混凝土摊铺的支付因素在八分之一英寸的范围内,混凝土摊铺需要精确的坡度控制来保持路面平整度和板坯深度。

相比之下,道路所在的网络精度并不需要如此精确。如果整个巷道在任何方向上偏移6英寸,只要产品在路权的范围内,产品仍然能够符合设计意图,则不会出现明显的数量超限,也不会引入安全问题。当精确的位置很重要时,网络准确性只有密切关系。这通常与固定的现有特征(例如地下公用设施,基础,桥台,路缘和排水沟,车道,用于拓宽的锯切线和现有的修复或重建道路)相衔接。

理想化的设计,基线对齐和剖面以及主要控制可以被认为是绝对的。所有公差都与这两个基础相关。当使用3D数据进行布局时,需要管理两个错误来源。首先是由模型密度引入的近似量。理想化的设计或设计意图在三维模型中精确地描绘,其中存在叠加的水平和垂直切线。一旦引入曲率(水平或垂直或两者),3D数据就会变成曲线,最大误差就是曲线上的中间距离,如图98所示。(8)
 

这个图形以图形方式显示如何定义中间坐标距离。 中间坐标距离是在中点测量的弦与弧之间的距离。 对于公路设计中使用的对称曲线,中间坐标距离是使用弦线近似沿弧线的位置时的最大误差。
图98:插图。中间的距离。(8)

第二个错误来源是用于布局的设备的容差。这两个是累积的。因此,负责布局的人员需要准备3D数据,并选择布局工具,同时考虑到这些错误来源。对于某些特征,如结构和路缘石,公差非常严格,以至于三维数据必须是绝对的,因为只有测量设备的公差可以维持。对于其他特征,例如干扰的限制,容差相对宽松,并且可以灵活地使用更方便,不太精确的测量设备,如GNSS和较密集3D数据的较大中间距离。

大多数功能介于两者之间。对于铺路,如上所述对紧密垂直精度的需求决定了勘测工具的选择,因此模型密度具有灵活性。例如,混凝土摊铺已经成功地使用在集线器之间设置有30英尺间距的线缆进行构建。在不需要严格的垂直精度的情况下,通常GNSS是首选的布局工具,因为它具有更大的范围。与使用具有固定视线约束的光学测量工具相比,增加3D数据的密度通常更容易。

表26总结了建筑布局和方向的数据使用和特性。

表26:建筑布局和方向的数据使用和数据类型
 

 

数据使用 数据类型
总体方向 路线
布局点功能
布局线性功能 路线和配置文件
3D线串
2D线串
设置赌注和中心 路线和配置文件
3D线串
2D线串
建议的表面
划定界限 2D线串

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