(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210882428.8 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 中交第二公路勘察设计 研究院有限 公司 地址 430056 湖北省武汉市经济技 术开发 区创业路18号 (72)发明人 白宇　汪海芳　陈中治　黄炎　 刘东升　王欣南　肖晗　周鹏光　 (74)专利代理 机构 武汉宇晨专利事务所(普通 合伙) 42001 专利代理师 陈晓宁　王敏锋 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06T 17/00(2006.01)G06T 17/05(2011.01) G06T 17/30(2006.01) (54)发明名称 一种基于多层三维模型的公路改扩建路面 拼宽自动算 量方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于多层三维模型的公 路改扩建路面拼宽自动算量方法， 包括提取老路 路面控制点数据； 利用AutoCAD  Civil 3D构建老 路路面表面模型； 将道路平面、 纵断面及横坡设 计成果转换为AutoCAD  Civil 3D支持的道路对 象； 构建公路改扩建路面拼宽设计的方案选择数 学模型； 利用部件编辑器编制参数化部件； 计算 方案选择数学模 型各参数数据， 划分改扩建路面 算量段落； 为每个段落选择相应装配， 创建多层 三维模型； 通过设置采样线及材质列表， 自动提 取多层三维模 型各部位数据， 最终得到改扩建路 面统计工程量。 本发明可实现公路改扩建路面拼 宽方案工程量的自动统计计算， 很好的满足改扩 建公路路面工程数量的计算需求。 权利要求书4页 说明书8页 附图1页 CN 115270459 A 2022.11.01 CN 115270459 A 1.一种基于多层三维模型的公路改扩建路面拼宽自动算量方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1、 根据项目地形图或三维激光扫描数据， 提取老路 路面控制点数据； S2、 将老路路面控制点数据导入AutoCAD  Civil 3D中， 构建曲面， 得到老路路面表面模 型； S3、 将JSL ‑路线专家系统的改扩建道路设计数据进行转换， 提取道路平面、 纵断面及横 坡的设计数据， 构建AutoCAD  Civil 3D支持的道路对象； S4、 针对公路改扩建路面 拼宽方案 选择问题， 构建方案 选择数学模型； S5、 利用路面 拼宽的方案 选择数学模型， 在部件编辑器中编制参数化部件； S6、 计算方案选择数学模型各参数具体数据， 包括平面加宽数据、 纵面加铺数据及横坡 调整数据， 划分改扩建路面 算量段落； S7、 为每个改扩建路面 算量段落选择相应装配， 创建多层三维模型； S8、 通过采样线及材质列表， 自动提取多层三维模型各部位面积与体积数据， 统计得到 工程量。 2.根据权利要求1所述的基于多层三维模型的公路改扩建路面拼宽自动算量方法， 其 特征在于， 在步骤S1 中， 所述地形图的精度高于1:2000， 老路路面控制点数据来源于老路范 围内准确测量的高程点或等高线； 所述三维激光扫描数据是通过机载雷达采集的点云数 据， 从中提取老路路面范围内的点云数据作为老路路面控制点； 老路路面控制点数据以点 坐标(x,y,z)形式存 储。 3.根据权利要求1所述的基于多层三维模型的公路改扩建路面拼宽自动算量方法， 其 特征在于， 在步骤S2中， 具体方法如下： (1)在AutoCAD  Civil 3D中新建曲面， 定义名称； (2)打开曲面定义， 添加老路 路面控制点数据， 构建曲面， 得到老路 路面表面模型。 4.根据权利要求1所述的基于多层三维模型的公路改扩建路面拼宽自动算量方法， 其 特征在于， 在步骤S3中， JSL ‑路线专家系统中得到新路的平面、 纵断面及横坡设计数据， 老 路的平面、 纵断面拟合数据， 通过 数据转换构建AutoCAD  Civil 3D支持的道路对象。 5.根据权利要求1所述的基于多层三维模型的公路改扩建路面拼宽自动算量方法， 其 特征在于， 在步骤S4中， 根据方案影响因素建立方案 选择数学模型如公式(1)： FA＝{PM,ZM,HP}           公式(1) 式中： FA是改扩建路面拼宽设计方案； PM是平面拼宽方案； ZM是纵面加铺方案； HP是横 坡调整方案， 具体如下： (1)平面拼宽方案参数 包括三个参数， 如公式(2)， 分别为A1双侧拼宽、 A2拼宽过渡、 A3单侧拼宽； 式中： Δs为 新、 老路平面距离； i、 j分别为双侧拼宽与单侧拼宽判定界限值； 拼宽过渡根据Δs值进一 步细分为多种平面 拼宽情况， 如公式(3)；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115270459 A 2式中： a为拼宽过渡的方案 选择参数， m为过渡段内拼宽判定界限值； (2)纵面加铺方案参数 包括两个参数， 如公式(4)， 分别为B1纵面抬高、 B2纵面下挖； 式中： Δh为新、 老路高程差； 根据Δh值进一步细分多种方案， 如公式(5)、 公式(6)， 式中： b为纵面抬高和纵面下挖的方案 选择参数， k、 j为纵面加铺 细分方案判定界限值； (3)横坡调整方案参数 包括两个参数， 如公式(7)， 分别为C1横坡反向调整、 C2横坡同向调整； 式中： Δh1、 Δh2分别为距离老路中心线近端及远端的新、 老路高程差； 上述方案选择数学模型从不同维度规定影响方案选择的参数， 通过多参数组合， 得到 相应的改扩建路面 拼宽设计方案 。 6.根据权利要求1所述的基于多层三维模型的公路改扩建路面拼宽自动算量方法， 其 特征在于， 在步骤S5中， 结合项目新、 老路间空间位置关系特点， 根据步骤S4方案选择数学 模型， 确定需要编写的部件类型， 利用部件编辑器编制参数化部件， 包括平面拼宽判别部 件、 纵面加铺判别部件、 横坡调整判别部件及改扩建路面拼宽 设计方案部件， 编制部件方法 如下： (1)设置老路表面、 拼宽边线及拼接缝位置目标参数， 用于判断改扩建路面与老路位置 关系、 拼宽边界及改扩建路面 新建与加铺计算界线； (2)根据改扩建路面拼宽设计方案中各结构层位置关系， 利用点、 线、 面描述各结构部 位， 并设置其与目标参数的逻辑关系， 设置 部件的输入、 输出参数； (3)为各结构层添加结构层代码； 为 铣刨界面添加线条代码。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115270459 A 3