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GIS结合Excel在土方计算及调配中的应用研究

作　者: 曲世洁
导　师: 王子茹
学　校: 大连理工大学
专　业: 结构工程
关键词: TIN不规则三角网 Dijkstra算法土方量调配最短路径表上作业法
分类号: P208;TU751
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在土木工程施工中,土地平整、土方量计算及调配是一项重要的工作,它直接影响项目的投资概算和方案优选,因而准确、快速的计算土方量是近几年来土方工程项目中研究的热点问题。目前国内大部分施工工地的土地平整计算及调配还是采用手工计算,这种传统的方法既费时费力、效率低且错误率高。随着计算机技术的快速发展,GIS技术已越来越多的应用于土地平整的计算与调配中。但已有的研究成果表明,利用ArcGIS结合Excel-VBA在土方量计算调配上还很少见到。为优化土方调配方案,本文应用ArcGIS计算场地平整需要的填挖方量及土方量配送的最短路径,结合Excel-VBA所具有的强大数据处理和统计能力,运用表上作业法对最优路径、最优土方调配量等各个因素进行协调,最终提出土方调配的最佳方案,为工程项目的实施提供决策支持。本文主要工作如下：(1)利用ArcGIS的空间分析计算能力,根据场地原始高程点与设计高程点快速的生成等高线,即地面高程模型DEM,并根据TIN不规则三角网格法,按照坡度或者高程作分类显示,比较原始等高线与设计等高线之间的差值,按照三角形棱柱体准确的计算出土地平整所需的填挖方量,并且以不同颜色直观的显示填挖方量的差异,实现了填挖方量的可视化。(2)实现了基于Geodatabase拓扑关系和Dijkstra的最短路径的程序设计。根据Dijkstra算法结合ArcGIS中拓扑网络关系分析计算功能得到各施工工地之间的最短路径,应用表上作业法对ArcGIS中取得的填挖方数据和最短路径的距离数据进行进一步调配,并且,文中所列表格具有通用性；(3) ArcGIS与Excel的结合,将ArcGIS所得出的数据导入Excel中,并借助Excel-VBA对复杂公式快速方便的运算的能力,直接得到土方调配的最优方案及最小运费；(4)建立ArcGIS与Excel-VBA两个软件之间的动态链接,通过该连接直接对Excel表格进行编辑,保存后可以直接反映到ArcMap中,实现ArcGIS上直接查询Excel计算结果。通过对大连市沙河口区的5个施工工地的土地平整土方量进行计算和调配,结果表明,该方法可以方便快速的实现土方调整的最佳方案,弥补了单一软件功能性的不足,有效避免了在人工计算中计算复杂,计算量大,误差较大及效率低等问题,实现了从填挖方施工到运输一体化的可视化计算过程,为土方量计算及调配方案优选提供了一种新方法。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 GIS在土方量计算及寻求最短路径的应用现状  11-13
    1.2.1 国外研究现状  11
    1.2.2 国内研究现状  11-13
  1.3 Excel-VBA在土方调配中的研究现状  13
  1.4 土方计算及调配应用存在的问题  13-14
  1.5 研究目的和意义  14
  1.6 本文研究的主要内容  14-17
    1.6.1 本文的逻辑结构  14-15
    1.6.2 本文的主要内容  15-17
2 基于ArcGIS的土方量计算研究  17-25
  2.1 土方量计算概述  17-19
    2.1.1 土方量计算的基本步骤  17
    2.1.2 场地平整土方量的计算原理  17-18
    2.1.3 场地平整土方量的计算方法  18-19
  2.2 基于ArcGIS的土方量计算  19-22
    2.2.1 ArcGIS介绍  19-20
    2.2.2 基于ArcGIS的土方量计算算法  20-22
  2.3 ArcGIS基于TIN的土方量计算的实现  22-24
  2.4 本章小结  24-25
3 基于ArcMap的最优路径模型  25-37
  3.1 地图矢量数据及拓扑关系介绍  25
  3.2 地图路径拓扑关系的建立  25-28
    3.2.1 ArcGIS拓扑关系介绍  25-26
    3.2.2 拓扑关系的设置规则  26-28
  3.3 基于ArcMap最优路径的算法  28-29
  3.4 基于ArcMap最优路径的实现  29-36
  3.5 本章小结  36-37
4 基于Excel-VBA的土方量最优调配  37-45
  4.1 土方调配原则概述  37
  4.2 土方量调配方案总体流程  37-38
  4.3 Excel-VBA介绍  38-39
  4.4 表上作业法介绍  39
  4.5 使用Excel-VBA计算表上作业法的实现  39-43
  4.6 Excel与ArcGIS对接  43-44
  4.7 本章小结  44-45
5 实例分析  45-68
  5.1 施工工地概况  45-50
  5.2 基于高程点生成等高线  50-52
  5.3 由等高线产生的分类显示图  52-54
  5.4 计算填挖方栅格数据图  54-60
  5.5 ArcGIS计算填挖方数据图  60-65
  5.7 Excel计算最优方案分析  65-66
  5.8 ArcGIS连接Excel查询  66-67
  5.9 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73-74

GIS结合Excel在土方计算及调配中的应用研究

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