Расчет объемов земляных работ

Задача определяет объёмы земляных масс, подлежащих перемещению в пределах локального участка местности,а также формирует план работ в виде пользовательской карты.

В задаче предусмотрен расчёт двумя методами: по рабочим отметкам и по дискретам (элементам матрицы).

Исходные данные:

- модель исходного рельефа (топографическая поверхность);

- модель проектного рельефа (проектная поверхность);

- параметры построения (значение шага сетки плана, вариант расчёта:  по рабочим отметкам, по дискретам или сразу оба варианта, способ задания габаритов построения сетки: автоматически или ручное задание координат левого нижнего и правого верхнего углов сетки в метрах на местности).

Выходные данные:

- выходная пользовательская карта с нанесёнными на ней планом работ и вычисленными объёмами по сетке квадратов;

- числовые значения вычисленных объёмов, которые выводятся в соответствующие поля диалога.

Модели рельефа могут быть представлены матрицей высот (MTW) или облаком точек (MTD).

Для выполнения задачи необходимо наличие как минимум двух моделей рельефа, представленных файлами *.mtw или *.mtd.

Имена выбранных исходных моделей должны различаться, в противном случае будет выдано предупреждение и расчёт будет недоступен.

Исходные модели должны иметь зону перекрытия, иначе будет выдано соответствующее сообщение и расчёт выполнен не будет.

При указании имени выходной пользовательской карты выполняется проверка наличия файла с таким именем. Если такой файл уже существует, то будет выдано сообщение, предлагающее изменить имя выходной карты.

После ввода шага сетки он будет скорректирован с учётом кратности по отношению к минимальному элементу одной из входных матриц, в большую сторону. Например, если элемент одной из матриц равен 25 метров, то при вводе шага 40 метров он будет скорректирован до значения 50 метров.

План земляных работ представляет собой чертёж в виде сетки квадратов с заданным пользователем размером стороны. Чем меньше сторона квадрата, тем выше точность расчёта. В углах каждого квадрата располагаются надписи (проектные отметки, отметки естественного рельефа и рабочие отметки). Габариты сетки квадратов вычисляются, исходя из габаритов моделей рельефа и зоны их перекрытия. Однако, габариты области расчёта можно задать вручную, если автоматически вычисленные габариты сетки не устраивают пользователя. Для этого нужно установить на форме соответствующий режим и ввести в поля X,Y координаты левого нижнего и правого верхнего угла сетки в метрах на местности.

В диалоге задачи отдельно настраиваются типы подписей для каждой позиции и вариант размещения подписей на плане (какую подпись в какую позицию выводить). По умолчанию для позиции А установлена «Рабочая отметка», для позиции Б – «Проектная отметка», для В – «Отметка рельефа», для Г – «Объём земляных масс». В диалоге предусмотрена возможность отключения нанесения каждой из позиций. План земляных работ наносится на выходную карту графическими объектами. Для улучшения читаемости плана подписи типа Г – «Объём земляных масс» наносятся синим цветом, линия нулевых работ наносится зелёным цветом.

Между углами квадратов с рабочими отметками разных знаков вычисляются координаты точек нулевых работ. После соединения точек нулевых работ получается линия нулевых работ. В зависимости от наличия на сторонах квадрата точек нулевых работ различают 2 типа квадратов:

 - однородные, когда для всех углов знаки рабочих отметок совпадают, а по всему квадрату должна быть выполнена либо насыпь, либо выемка. Вычисленный объем выводится в центр квадрата;

 - неоднородные, когда знаки рабочих отметок у различных вершин не совпадают и квадрат делится линией нулевых работ на участки выемки и насыпи. Вычисленные объемы выводятся в центры участков.

Если в одной из вершин квадрата хотя бы в одной из матриц высота не определена, то квадраты, примыкающие к этой вершине, не обрабатываются.

Вычисленные объемы (объем положительных значений, объем отрицательных значений, арифметическая сумма и абсолютная сумма) выводятся в соответствующие поля диалогового окна задачи.

При расчете объемов по рабочим отметкам для однородного квадрата объем земляных масс V0 определяется как объем призмы, имеющей площадь основания P, равную площади квадрата, и высоту, равную среднему арифметическому из рабочих отметок h всех четырех углов

                         V0 = P * (h1+h2+h3+h4)/4.

Объемы земляных масс в неоднородных квадратах определяются после разделения их линией нулевых работ и вспомогательными линиями (на плане не показываются) на отдельные фигуры – прямоугольные треугольники, прямоугольники, трапеции и т.п. Объем работ Vr в отдельных фигурах вычисляют по формуле

                         Vr = Pr*hср,

          где Pr – площадь отдельной фигуры; hср – средняя рабочая отметка этой фигуры.

При расчете объемов по элементам матрицы сначала строится поверхность (матрица) качеств, содержащая разность проектной матрицы и матрицы рельефа, с шагом равным половине минимального шага одной из входных матриц высот. После чего вычисляются объемы каждого элемента матрицы качеств, принадлежащей данному квадрату, по формуле Vэлем = h * Pэлем, где h – значение матрицы качеств.

При выборе одновременно двух вариантов расчета вычисленные значения выводятся на карте одно над другим: сверху по рабочим точкам, под ним в скобках – по элементам матрицы. В неоднородных квадратах объем, вычисленный по элементам матрицы, дублируется в каждый участок квадрата.

В неоднородном квадрате с двумя нулевыми линиями (разделен на три части) значение, вычисленное по элементам матрицы, выводится общее для двух частей с одинаковым знаком в левую верхнюю часть квадрата.