T-CCTAS 247-2025 疏浚工程三维模型开挖量计算指南

疏浚工程三维模型开挖量计算指南Guidelineforexcav中国交通运输协会发布I I1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4总则 45.1原则 45.3获取 5.4数据集 46三维模型构建 6.1三维地形模型 6.2三维地质模型 6.3三维挖槽模型 7开挖量计算 7.1分类计算 67.2总量计算 6附录A(资料性)三维模型数据交换格式示例 7附录B(规范性)开挖量计算软件接口要求 9本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国交通运输协会交通工程设施分会提出。本文件由中国交通运输协会标准化技术委员会归口。本文件起草单位：天津大学、中交天津航道局有限公司、中交(天津)生态环保设计研究院有限公司、中国建筑第六工程局有限公司、深圳大学、武汉理工大学、深圳市水务工程检测有限公司、广东和协建设工程检测有限公司、长江重庆航运工程勘察设计院、中交水运规划设计院有限公司、中交华南勘察测绘科技有限公司、中交第一航务工程勘察设计院有限公司、上海中交水运设计研究有限公司、宁波中交水运设计研究有限公司、广西交通设计集团有限公司、中交一航局第三工程有限公司、四川岷江港航电开发有限责任公司、中交第一航务工程局有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司。本文件主要起草人：李明超、秦斌、任秋兵、田会静、刘晓敏、余流、韩帅、秦亮、董必钦、田桂平、王琰帅、孔锐、陈永、马正勇、周俊龙、樊书刚、白硕、苏东升、张晓健、高源、吴文鑫、赵幸焕、尹杨特、李永科、李华山、白万里、杨长义、侯伟、覃昌佩、黄湘、徐宾宾、代浩、曾林、钟有、潘伟、侯晋芳、吕迎雪、周树高、陈琦、常纪磊、王铮、吴殿春、刘乐平。3本文件提供了疏浚工程三维模型开挖量计算的总则、数据、三维模型构建、开挖量计算的指导和建本文件适用于航道、港口以及河湖等疏浚工程。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T30317地理空间框架基本规定GB55017工程勘察通用规范GB55018工程测量通用规范JTS181-5疏浚与吹填工程设计规范JTS207疏浚与吹填工程施工规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。三维地形模型3Dterrainmodel基于水深点数据及剖面地形线进行空间插值，构建表达疏浚区域地形起伏特征的数字高程模型。三维地质模型3Dgeologicalmodel基于钻孔数据、剖面数据及地质解释规则构建用于表征工程区域内岩性界面、土层沉积序列及构造特征的数字化层状实体模型。三维挖槽模型3Dexcavationtrenchmodel基于挖掘边界、设计深度、边坡坡度等疏浚工程设计参数构建的三维数字化模型。所有待开挖区域的最小三维凸多面体。3.5体素网格voxelgrid三维空间中用于离散化表示地质模型的多面体单元。4总则44.3钻孔数据宜与水深点数据和二维剖面数据联合使用。水深点数4.4开挖量通过依次建立三维地形模型、三维地质模型、三维挖槽模型后进行计算。5.1原则5.1.1水深点测量在预设均匀分布的测量网格点上进行，数据密度宜满足GB/T30317要求。5.1.3土质类别按JTS181-55.1.4采用统一的国家大地坐标系进行坐标转换，精度按GB55018执行。5.1.6异常数据处理应记录修正原因及方法5.2.1记录水深点的具体位置，包括经纬度坐标和水深值，同时记录5.2.2清理和校正水深点数据中的异常值，如测量误差、设备故障导致的不正常读数等。5.2.3对水深数据进行潮位校正，将5.2.4将水深点数据整理成结构化数据，包括水深点5.2.5钻孔样本点宜涵盖钻孔编号、坐标、孔口标高、采样深度、土质类别、物理性质等信息。5.2.6记录剖面数据的地质特征，如土层厚度、岩性变化、断层及褶皱等。5.3.2宜通过地质勘探在预布设位置进行取样，按GB55017获取钻孔数据。a)采用德劳内(Delaunay)三角剖分算法生成三角网，遍历三角网边缘边，构建初始凸包轮廓，b)对初始凸包边界进行分段贝塞尔曲线拟合，单段曲线控制顶点数量应根据边界曲率动态调整，优化后边界顶点间距不宜大于设计疏浚网格尺寸的1.5倍，曲线平滑度满足曲率连续性要求；c)采用反距离权重法(IDW)或克里金法对凸包边界内的原始水深点数据进行空间插值，插值网f)采用自动化工具计算相邻边界顶点平面距离，生成顶点间距统计文件，对间距超限的顶点，重a)将钻孔数据整理为结构化文本表格，包含钻孔编号、坐标、孔口标高、土层编码及岩土物理参5b)钻孔数据长度单位为米，坐标精度保留至厘米级，若工程项目有特殊要求，可根据实际需求调a)剖面数据宜采用GIS支持的shapefile格式，包含坐标序列、土层厚度、岩性分布及构造特征；b)岩土物理性质数据宜采用Z-score法标准化，剖面数据宜补全土性变化描述；c)将钻孔数据转为可直接读取的文本格式，剖面数据以坐标序列存储。6.1.1基于BIM、GIS等专业软件，集成符合5.4.1要求的建模区域水深点数据集。6.1.2凸包边界和水深点插值网格尺寸宜根据b)读取数据集内的凸包边界及水深点坐标，生成覆盖疏浚区域的连c)对地形曲面进行光滑处理，消除数据拼接处的不连续起伏；针对礁石、暗滩等特殊地形区域，e)将优化后的地形面与工程区域轮廓体进行布尔运算，形成工程区有效地形模型。a)直接拉伸建模法：将二维地质剖面数据导入专业软件，统一坐标系至工程基准；沿垂直于剖面b)点线混合建模法：整合钻孔数据与二维剖面数据，统一坐标系至工程基准；以钻孔点位为控制c)网络线拟合建模法：预处理交叉剖面数据，建立空间索引及层位对应关系；在专业建模软件中d)边界线封闭建模法：提取地层顶面、底面、断层等边界线，检查其闭合性及几何正确性；在专6.2.2.1四种三维地质建模方法适用场景可按表1选择。点线混合建模法网络线拟合建模法具有大量交叉剖面数据包含完整、连续且几何特性合理的边界线6.2.2.2在建立三维地质模型的基础上，根据疏浚工程规划、初步设计、施6.2.2.3在专业软件中实现三维地质建模过程，具体软66.2.3.2根据模型区域大小，选取一定数量的典型评价点，按式(1)进行模型精度评价：Zk—第k个点的测量高程，单位为米(m);6.3.5底面形状宜基于笛卡尔坐标系建立底面角点平面方6.3.6整合挖槽几何参数、属性参数等信息，进行三维挖槽模型信息的存储和管理。7.1.1各土质开挖区域的三维模型通过6.3获取。7.1.2不同土质的开挖量宜依据微积分原理和高斯-勒让德公式计算，如式(2)所示：V—开挖区域第i类土质的体积，单位为立方米(m³);Ω—开挖区域第i类所围成的闭区域；S—Ω对应于xoy的平面区域。7.2.1宜考虑三维挖槽的超深和超宽对开挖总量和开挖成本的影响，超深和超宽值可参考JTS207进7.2.2总开挖体积通过各土层分类体积求和得出，如式(3)所示：V—开挖区域第i类土质的体积，单位为立方米(m³)。7(资料性)A.1使用GeoJSON格式存储三维地形模型数据。三维地形模型数据交换格式示例如下所示：//更多顶点坐标，按照顺时针或逆时针顺序排列}A.2对于三维地质模型，采用VTK(VisualizationToolkit)格式或其他支持体素网格表示的格式。三#vtkDataFileVersion4.2//更多点坐标CELLSnum_cellsnum_celll_num_pointspoint_index1point_index2...pcell2_num_pointspoint_indexMpoint_indexM+1..point_ind//更多单元格连接信息//更多单元格类型信息8//更多点的土质类型值A.3选用STEP(StandardfortheExchangeofProductmodeldata)格式或其他支持三维挖槽模型表示的#2=SHAPE_REPRESENTATION(",'GEOMETRIC_REPRESENTATION_C#3=GEOMETRIC_REPRESENTATION_CONTEXT(3,1.0E-#4=ADVANCED_FACE(",#5=CARTESIAN_POINT((x1,y#6=CARTESIAN_POINT((x2,y//更多定义挖槽几何形状的点、面等元素9(规范性)开挖量计算软件接口要求B.1软件可读取附录A规定的三维模型数据格式，接收疏浚工程参数，如超深、超宽值，土质开挖单