HYPACK在围堰工程中断面图绘制的应用.doc

HYPACK 在围堰工程中断面图绘制的应用王雪帆 汪望明（中交广州航道局有限公司，广州 510221）摘要：本文介绍了 HYPACK 软件在围堰工程中批量地绘制围堰断面图、土方计算的应用关键词：土方计算；HYPACK；绘制断面图1 引言在围堰工程施工过程中，一般需要对围堰进行断面测量并绘制断面图，以便检查施工质量并计算已经完成的工程量本文介绍了 HYPACK 软件绘制围堰断面图的方法：利用 TIN 模型 [2]功能生成三角网，结合围堰断面设计（LWN [3]）文件，通过加载到【横切断面&体积计算】模块来叠加原始泥面断面数据从而生成带有多个断面线的断面图，并将断面图输出 DXF 格式该方法利用了 HYPACK 软件生成断面图、工程量计算表的直观和美观，使得围堰断面更加直观的反应真实断面形态2 外业测量图 1 断面测量特征点示意图对于围堰的断面测量的测点取位（如图 1） ，必需满足的点有以下几个：（1）坡顶 2 个，中间可加密测点；（2）边坡上的点(用来反映边坡比的特征点，可根据现场实际情况加密测点)，如图 1 所示3 HYPACK 数据处理HYPACK 的航道设计可以设计多级边坡在内的各种设计断面，此功能运用于围堰断面设计更加直观、美观。

外业采集数据后,需要处理的步骤如下：(1)将外业采集好的数据转换成 HYPACK 的 XYZ 数据格式(即北坐标,东坐标,高程)；(2)使用 HYPACK 软件中的 TIN 模型生成器,结合设计好的断面线设计 LNW 文件，生成断面数据；(3)在【横切断面&体积计算】模块中导入并查看断面数据(在这个编辑器中可以叠加多个时期的断面数据,如可以将浚前测量断面数据叠加进来)；(4)在【横切断面&体积计算】设置输出图形的比例尺,输出 DXF 断面图文件；(5)利用断面图进行土方计算时,比较同一里程位置断面图形，拾取断面面积乘以里程就可以得出工程量4 绘制出的断面图的精度分析为了验证本方法生成断面数据和准确性,并参考规范文件(疏浚工程土石方计量标准.中 3.0.9.1 要求[4], 对于采用同一测图计算的土石方量两者的差值小于或等于 2%时其土石方量取两者的平均值)以下三组实验数据以手工绘制断面为参考,对 HYPACK 生断面进行精度比对来对软件生成的断面精度进行分析4.1 实验 1实验数据说明：测量点位垂直于围堰轴线，且严格分布在事先设计的断面线上时,分析生成断面的精度数据处理方法:利用测点的平面和高程坐标手工绘制断面和 HYPACK 生成断面进行比较。

表 1.HYPACK 断面与手绘断面数据比较表断面 点号 标高 断面 点号 标高1 3.38 1 3.032 4.38 2 4.273 5.16 3 4.794 5.05 4 4.685 5.06 5 4.636 3.91 6 4.810+2200+2407 3.39按照规范精度评定：手绘断面面积 S=14.59,HYPACK断面面积S'=14.61,差值△S=S-S'=-0.02,差值比例%=△S/S=-0.14%按照规范精度评定：手绘断面面积 S=20.49,HYPACK断面面积S'=20.48,差值△S=S-S'=0.01,差值比例%=△S/S=0.05%断面 点号 标高 断面 点号 标高1 3.37 1 3.22 4.66 2 4.323 4.69 3 4.154 4.56 4 4.145 4.54 5 4.226 3.62 6 2.510+2607 2.980+280轴线 坡 顶 点坡 顶 点绘 制 断 面 线 绘 制 断 面 线典 型 断 面 图按照规范精度评定：手绘断面面积 S=13.57,HYPACK断面面积S'=13.64,差值△S=S-S'=-0.07,差值比例%=△S/S=-0.52%按照规范精度评定：手绘断面面积 S=11.53,HYPACK断面面积S'=11.54,差值△S=S-S'=-0.01,差值比例%=△S/S=-0.09%结论: 断面面积误差〈1%,测量点在计划测量段面线上时,使用软件绘出的断面图与手工绘制断面图的面积相差<2%,符合土疏浚工程土石方计量标准中的工程计量要求。

4.2 实验 2实验数据说明：测量点位垂直于围堰轴线，但分布沿轴线方向距离事先设计的断面线上 1m,2m,4m 时,分析三组数据生成断面的精度数据处理方法:手工绘制参考断面时,先组成三角网,再将三角网与断面线的交点数据由测量数据插值计算得出,由插值后的数据绘制参考断面线，最后与三组数据分别对应的 HYPACK 生成断面进行比较图 3.实验 2 数据平面示意图表 2.实验二数据及精度分析断面 点号 标高 断面 点号 标高1 3.36 1 3.072 3.43 2 4.183 4.37 3 4.314 4.4 4 4.785 5.14 5 4.786 5.13 6 4.687 5.03 7 4.678 5.03 8 4.629 5.04 9 4.6210 5.05 10 4.7811 3.96 11 4.6812 3.88 12 3.410+220距离断面线 1m0+240距离断面线2m13 3.35按照规范精度评定：手绘断面面积 S=14.85,HYPACK断面面积S'=14.85,差值△S=S-S'=0.00,差值比例%=△S/S=0.00%按照规范精度评定：手绘断面面积 S=19.69,HYPACK断面面积S'=19.53,差值△S=S-S'=0.16,差值比例%=△S/S=0.81%断面 点号 标高 断面 点号 标高1 3.36 1 3.112 4.12 2 4.043 4.25 3 4.244 4.49 4 4.15 4.68 5 4.096 4.57 6 4.087 4.66 7 4.18 4.61 8 4.169 4.65 9 4.2110 4.68 10 4.1611 4.24 11 4.0512 3.57 12 2.630+260距离断面线 2m13 2.950+280距离断面线4m13 2.63按照规范精度评定：手绘断面面积 S=14.74,HYPACK断面面积S'=14.68,差值△S=S-S'=0.06,差值比例%=△S/S=0.41%按照规范精度评定：手绘断面面积 S=10.99,HYPACK断面面积S'=11.06,差值△S=S-S'=-0.08,差值比例%=△S/S=-0.73%结论: 断面面积误差〈1%，测量点在事先设计的附近时,使用软件绘出的断面图与手工绘制断面图的面积相差<2%,断面测量 HYPACK 软件生成的断面数据生成的断面图符合土疏浚工程土石方计量标准中的工程计量要求。

4.3 实验 3实验数据说明：测量点位不垂直于围堰轴线，与事先设计断面线呈一侧或两侧离散分布，沿轴线方向距离设计的断面线 1m,2m,4m 时,分析三组数据生成断面的精度数据处理方法:手工绘制断面与实验 2 方法相同图 4. 加入手工连接三角网图 5. HYPACK 生成的三角网表 3.实验 3 数据及结果分析结论: 断面面积误差〈1%，测量点在设计断面线线附近呈一侧或两侧离散分布时,使用软件绘出的断面图与手工绘制断面图的面积相差<2%,断面测量HYPACK 软件生成的断面数据生成的断面图符合土疏浚工程土石方计量标准中的工程计量要求. 5 需要注意的事项根据以上 3 个实验数据，可以肯定的是 HYPACK 绘制围堰断面图的精度是满足要求的，但是也要注意以下事项：(1)在 HYPACK 的 TIN 模型编辑器中,导入数据后,需要设置为“依 LNW 排列 TIN”,来优化因测量数据量不足而产生的三角网空洞，才能使断面测量生成的三角网更附合实际；图 6.（左）自由三角网 （右）依 LNW 排列 TIN(2)做断面线设计时,如果有转弯段弧线,软件自动生成断面线不合理时,可以使用 HYPACK“测线编辑器”手动修改。

3)如遇围堰断面设计复杂时,可以只拾取 HYPACK 生成的断面线,在固定基点的位置加载至设计断面图的AUTOCAD 文件中4)在 HYPACK 土方计算器中输出断面图时,可以根据需要来设置输出断面图的水平和垂直比例，方便打印出图6 方法优点本方法已经在多项围堰工程中试验,与其它方法相比,本方法具有以下几大优点:（1）一次 HYPACK 断面模板设计,根据外业测量数据快速地生成所需的断面图；（2）根据以上 3 个实验结果显示：外业测量时，测量点位分布只需要在断面线附近即可,方便测量；（3）HYPACK【横切断面】模块生成断面图时,可以叠加多个断面线,方便对不同时期测量数据的分析；（4）批量输出断面图,且断面图注记比较全面、美观,减少了人工处理的时间；图 7.HYPACK 输出的断面图7 结束语HYPACK 不仅可以应用于航道疏浚工程中，也可以在围堰工程中快速、方便地生成的断面图,对施工计量和质量检测提供支持该方法节省了大量人工绘制、处理断面图时间，具有很好地应用、推广价值参考文献:[1] 丁树友 .田俊峰.国际水道测量软件的最新技术进展. 中国港湾建设：中国港湾建设股份有限公司,2007 年第 2 期.[2] 上海航道局 .HYPACK MAX 测量和疏浚疏浚软件(02.12A 版)应用手册.2003.7 版[3] HYPACK2010 培训光盘[4] JTJ/T321-96,疏浚工程土石方计量标准 . 人民交通出版社：北京,1997.[5] 陈志新、曹夏辉. CASS50 成图软件在断面图绘制中的应用[R]. 山东省技术开发服务中心：科技信息,2009 年第 29 期.。