水利水电工程土石方开挖可视化设计分析

水利水电工程土石方开挖可视化设计分析

陈碧玉

（广东金南方新科技股份有限公司，广东 汕头 515061）

摘 要：水利水电工程的建设是发展国计民生的重要环节。在水利水电工程建设过程中，土石方开挖工作的质量和效率应该得到工作人员的重点关注。如今，为了保证水利水电工程建设的有效性，可视化技术逐渐被应用于土石方开挖之中。本文对水利水电工程土石方开挖的可视化设计方法进行了论述，以期为相关工作提供借鉴。关键词：水利水电工程；土石方开挖；可视化技术中图分类号：TV541 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）05-0079-02

对于水利水电工程建设而言，土石方开挖工作具有极为重要的意义。这项工作的开展不仅会对工程的预算管理造成影响，也会对工程整体的质量以及施工进度造成影响。在土石方开挖工作中应用可视化技术，制作出土石方开挖施工状态仿真图，可以让开挖工程决策变得更加科学合理。

1 水利水电工程土石方施工方法作为水利水电工程建设的关键性环节，土石方开挖工作意义重大。如今，土地资源越来越紧张，土石方挖掘工作的质量会对水利水电工程占地的整体规划造成深远影响。目前，比较常见的水利水电工程土石方开挖方法有两种。第一种是爆破施工。传统的土石方施工工艺中，爆破施工一直使用手风钻来完成爆破，如今相关工作人员更乐于使用潜风钻完成爆破。利用潜风钻完成爆破，则爆破工作的科技水平以及施工效率都可以得到显著的提升。第二种是明挖施工。在挖掘工作开展之前，可以先进行微爆破。这样可以保证该工程建设的挖掘工作开展得更加顺利。

如今，为了进一步提高水利水电工程的土石方工作质量，相关工作人员将可视化理念融入其中；经过创新与发展，逐渐找到了工作开展的可视化设计方法，为高效开展水利水电土石方开挖工作提供了新的发展路线。原本，在开挖工作开展之前，相关工作人员需要采用人工计算和手工绘图的方法，完成土石方开挖工作的测绘以及计算工作。这种工作，耗时良久且工作任务极重，在工作之中也表现出工作效率低下、计算不精准、设计不合理等弊端。在此条件之下，人们需要找寻一种能让工作人员更为科学地进行决策的方法。可视化设计的应用，正可以满足水利水电工程建设的需求。可以利用电子技术的计算、分析以及测算能力，弥补传统土石方开挖工作方法的不足，让其设计工作更具有效性。2 水利水电工程土石方开挖的可视化设计方法

2.1 水利水电工程土石开挖可视化设计

的技术支持

（1）地形信息数字化技术。水利水电工程建设需要提前选址。为了选择出适合水利水电工程建设的区域，需要对

施工场地的地形地貌进行监测。开展相关工作，可以让相关设计人员和施工人员，对工程地质条件有初步认识，能对工程建设的施工环境优劣进行简单判断。在侦测施工现场条件的过程中，可应用地形数字化技术。通过地形数字化技术的应用，将所有的地理数据信息以数字化形式保存，而后通过计算机进行智能识别，可以大大提高工作效率。由于该技术的应用，为开展水利水电工程土石方开挖而采集的地理数据信息，能够实现全面数字化；利用计算机操作可以筛选和识别可用的基础数据信息，让工作人员采集到的原始信息变得具价值，加深其精密化水平[1]。还需要利用特殊方法，将数字化信息与数据进行可视化展示和应用，以满足可视化设计要求。

（2）土石方开挖数字化技术。土石方开挖数字化技术与地形信息数字化技术的应用原理大致相同。这种技术的应用，进一步实现了水利水电工程土石方开挖工作的智能化和数字化发展。传统的土石方开挖工作中，施工技术人员会以网格法分化土石方开挖区域，利用网格内的梯形断面，计算出各网点的高程值，然后再进行进一步的计算和分析。这种方法虽然可以完成定点测算，但是受外力影响极大。工作人员在划分网格的过程中，根本无法避免误差的产生。而一旦在网格划分上出现错误，那么计算出的网点高程值准确性也会受到质疑，会拖慢工作开展进度。传统的计算规划方法所表现出的效率地低下和准确性不高等缺陷，导致其无法适应当前的水利水电工程土石方开挖需求，数字化技术得以广泛应用。数字化技术的应用让土石方开挖工作的有效性得到了提升。当相关工作工作人员完成施工地点的信息采集工作，并将这些信息全部为数字化地形信息后，就可以应用土石方开挖数字化技术。根据施工地点的地理数据信息以及水利水电工程土石方开挖需求，计算出开挖体的几何参数，进而计算出相关实体数据的共性和差异[2]。经过计算机的精密计算和分析，可以对开挖后的地形信息进行初步模拟。而根据模拟结果，相关工作人员可以判断出本次水利水电工程的土石方开挖工作成效是否达标。

（3）可视化图形技术。可视化图形技术是水利水电工程土石方开挖可视化设计的关键性技术。土石方开挖可视化设计是要将相关的参数、结果以及模拟成效都实现可视化，让工作人员可以更为直观地了解工程信息，并对工作开展成效进行预判。在可视化图形技术的应用过程中，需要借助于计算机仿真学，完成三维图像向二维图形的转化，进而实现可视化，达到水利水电工程土石方开挖工作的要求。

首先，相关工作人员需要根据所得信息和工程需求，制作土石方开挖形态的三维仿真图。那么就需要工作人员精准地采集相关信息。实践经验表明，开挖施工地点数字地形图的等高线密度与土石方开挖量计算的精度、断面形态真实度和三维仿真形态图的细腻程度成正比。相关工作人员必须在精准地建立数字地面模型，实现土石方开挖技术数字化后，再制作土石方开挖后形态的三维仿真形态图。三维仿真形态图将原本抽象化的信息和数据变得更加具体，为可视化设计奠定了基础。其次，为了让可视化更具真实感，还需要完成对光照模型以及纹理映射的处理。物体表面向视线方向辐射的光亮程度可以决定物体表面的颜色，光照模型可以在计算光强方面发挥巨大的作用。也就是说，利用光照模型，可以计算出物体表面向固定视线方向辐射的光强。相关工作人员应该选择并建立光源，确定好光源所在位置、数量、颜色以及视线方向。开启光源后，对模型表面进行明暗处理。然后利用纹理映射将纹理图形粘贴至模型表面，这样会让其真实感大大增加。如此一来，水利水电工程的土石方开挖可视化设计就可以被实现，开挖后的地质形态以及开挖体的状态都可以直接呈现于计算机屏幕之上。最后，将三维图像转化为二维图形。三维仿真形态图与二维方针形态图之间的转化，是水利水电工程土石方开挖可视化设计中最为重要的一环。工作人员需要利用先进地设备和技术完成转换工作，让三维仿真形态图在准确、真实的基础之上被转化为二维平面透视投影图。其中可以采用隐藏面消隐法去除不可见面，只保留二维形态下的所有可见面，相关工作人员对所见场景进行必要裁剪，修剪掉可见区域外的图形，同时，应该让变换的坐标系与屏幕像素点之间建立联系，进而实现三维模型到二维平面图像之间的转（下转第144页）

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【项目管理】

（2）进度管理。工程进度按照规定期限完成是至关重要的，对整个项目的收益较大，如果能够提前完成就会预先产生收益，因此在工程建设中也不能忽视工程的进度。通过PDCA的管理方法对工程进度进行管理。在项目履约准备阶段，要结合项目的情况与资源的情况，编写指定合理可实施的工程进度计划，并根据批准的这套详细的计划进行资源调配及施工。在施工时，往往会遇到不可预料的外部条件影响，如设计变更、资源供应情况、天气状况等，在施工时，与计划的进度产生偏差是不可避免的，不过要尽量减小偏差，可以对工程进展情况进行及时的跟踪分析，尽快采取合理的措施进行纠正。遇到紧急情况时，可以结合实际情况对原有的进度计划进行适当的调整，来实现工程的进度一直在掌控的范围之内。

3.5 竣工结算阶段的造价控制措施

（1）收集施工过程中全部的合同履约及财务资料、记录以及报表等，依据该工程的合同条款的相关规定审查核实所支出的各项费用情况，还要对各环节的施工质量进行检测。

（2）当施工时。出现设计需要变更

住宅与房地产

的情况，要将设计变更凭证进行整理，分析变更内容，根据合同约定，对修改设计带来的造价变动及资金使用给予核算。

（3）要通过现代核算技术对数据进行分析与计算，最大限度保障造价保证数据的准确性，防止漏算与错算的情况发生。在审核结算时，隐蔽工程在工程中所占比例还相对较大，但在完成工程以后隐蔽工程不可以直接被看到，只可以根据施工时候的有效照片和签证作为审核的依据。建设单位可以在施工时，依照相关的规定和合同进行计量并签证，以便竣工结算审核工作能够很好地进行。建设工程预结算的审核具有一定的繁琐性，而且还是非常的细致工作，稍有不慎就容易出错，因此审核工作者一定要有相关的专业技术知识，如预算技术、建筑设计、施工技术、相应的法律法规与较高的预决算造价能力。建设单位采用聘请第三方造价咨询公司来进行结算审核工作，能够更好地保障该项目工程结算造价的真实性与可靠性。4 结束语

投资决策阶段、设计阶段、施工阶段以及竣工阶段是全过程工程造价管理

2019年5月

的四个阶段。只有能够对建设工程的造价进行合理的控制，才能在发生偏差时及时解决，更好地保障项目投资目标的实现，促进建设项目中能够合理地使用人力、物力和财力，从而得到更高的投资效益。参考文献：

[1]邵晓宝.BIM技术的工程造价管理探析[J].住宅与房地产,2018(27):45.

[2]李斌.建筑工程项目全过程造价控制及其管理方案探究[J].住宅与房地产,2018(30):102. [3]邝芳荣.建筑工程全过程造价的控制手段分析[J].企业技术开发,2018,37(3):48-49+62. [4]李雅英,李雅莉.建筑工程造价全过程控制中存在的问题及有效措施[J].南方农机,2017,48(22):129.

[5]冯锦超.工程造价的全过程管理分析[J].住宅与房地产,2017(33):41.

[6]郑美响.建筑经济管理中全过程工程造价的应用及重要性浅谈[J].居舍,2019(10):163+55.[7]齐炜.论述全过程造价控制在建筑工程领域的应用[J].住宅与房地产,2018(21):57.

（上接第79页）换[3]。从建立三维模型到完成三维变化、实现二维坐标转化和平面图像呈现，其具体操作流程如图1所示。

图1 水利水电工程土石方开挖可视化显示流程

2.2 水利水电工程土石方开挖可视化设

计的应用

以某水利水电工程的土石方开挖工作为例。该工程需要明挖溢洪道并开挖北极和地下厂房的进水口。同时，还需要开挖1条导流洞进出口。为了节约成本，提高土石方开挖工作的质量和效率，

相关工作人员决定采用可视化设计方法，

实现对土石方开挖工程的设计和施工。因此，该工程的相关工作人员先对待施工区域的地理信息进行了采集，并实现了信息数字化。而后，根据相关信息以及施工需求，制作出了土石方开挖区域的数字地面模型。通过三维模拟以及图像转换，让该地区土石方开挖后的地面形态示意图直观地呈现在工作人员面前。依据示意图，工程设计方案可以变得更为合理，而土石方开挖工作开展的有效性也可以得到显著的提升。相关工作人员根据电脑屏幕显示的可视化信息，明确开挖后的地面形态以及选定最适宜的开挖位置；制定出科学性更强、执行力更高的决策，让该水利水电工程的土石方开挖工作变得更加高效。利用可视化技术，能减轻相关工作人员压力，提高测算、建模以及工程规划的合理性。实现工程质量的提升。3 结束语

让水利水电工程土石方开挖实现可视化设计，是水利水电工工程建设朝着

数字化与智能化发展的表现。可视化技术的应用，让土石方开挖工作的合理性得到了大幅提升，这种方法弥补了传统开挖工作的不直观缺陷，让现场施工变得更加直观高效，进而推进水利水电工程建设的高效发展。参考文献：

[1]何丙全.水利水电工程中土石方施工技术的分析[J].住宅与房地产,2017(27):188.

[2]吴美晶,蒋有生.水利水电工程土石方开挖可视化设计方法初探[J].低碳地产,2016,2(18):328.

[3]陈爱,刘澧源.水利水电工程中土石方施工技术研究实践[J].居舍,2018(25):53.

作者简介：陈碧玉（1976—），女，广东汕头人，大专，研究方向：建筑工程技术。

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