CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BẰNG MÔ HÌNH SỐ ĐỊA HÌNH
4.2. Quy trình và kết quả tính toán thực nghiệm các modul của phần mềm tính khối lượng đào đắp
4.2.1. Quy trình và kết quả thực nghiệm modul tạo mô hình số địa hình
* Quy trình thực nghiệm
- Chọn đối tượng từ tập điểm đo;
- Tạo mô hình TIN bằng phần mềm tính khối lượng và phần mềm Topo;
- Vẽ tự động các tam giác tam giác Delaunay và hiển thị trên Autocad;
- So sánh kết quả tạo mô hình tam giác Delaunay giữa phần mềm tính khối lượng và phần mềm Topo.
* Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm tạo mô hình TIN bằng phần mềm tính khối lượng và phần mềm Topo được thể hiện dưới hình 4.1 và 4.2.
Hình 4.2 Mô hình TIN tạo từ phần mềm tính khối lượng đào đắp
59
Hình 4.3 Mô hình TIN tạo từ phần mềm địa hình Topo
4.2.2. Quy trình và kết quả thực nghiệm modul nội suy độ cao điểm địa hình
* Quy trình thực nghiệm
- Từ mô hình số địa hình được tạo bởi phần mềm tính khối lượng và phần mềm Topo chọn 15 điểm nằm trong mô hình có tọa độ được xác định trên bản vẽ Autocad;
- Nội suy cao độ của các điểm đã chọn bằng phần mềm tính khối lượng theo công thức nội suy độ cao (2.2);
- Nội suy cao độ của các điểm đã chọn bằng chức năng “Phát sinh điểm địa hình” của phần mềm Topo;
- Lập bảng so sánh độ cao của các điểm được nội suy bằng phần mềm tính khối lượng và phần mềm Topo.
* Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm nội suy độ cao điểm bằng phần mềm tính khối lượng và phần mềm Topo được thể hiện ở bảng 4.1.
60
Bảng 4.1 Bảng kết quả nội suy độ cao điểm địa hình bằng phần mềm Topo và phần mềm tính toán khối lượng Thứ tự
điểm X(m) Y(m) Znộisuy (m) bằng Topo
Znộisuy (m) bằng PMKL
1 2476942.7 550654.37 894.199 894.199 2 2476948.7 550636.08 892.499 892.499 3 2476917.9 550616.60 884.98 884.98 4 2476910.8 550625.43 885.226 885.226 5 2476920.3 550646.27 890.789 890.789 6 2476902.4 550634.26 884.949 884.949 7 2476886.8 550654.02 881.023 881.023 8 2476892.1 550669.78 885.325 885.325 9 2476900.3 550680.71 889.087 889.087 10 2476894.6 550694.38 887.962 887.962 11 2476901.6 550695.85 889.863 889.863 12 2476887.9 550703.00 884.849 884.849 13 2476888.5 550722.76 889.049 889.049 14 2476902.1 550711.26 890.252 890.252 15 2476889.8 550733.48 889.981 889.981
Từ kết quả thành lập mô hình số địa hình (hình 4.1), (hình 4.2) và kết quả nội suy độ cao điểm từ mô hình số địa hình bằng phần mềm tính khối lượng (bảng 4.1) có thể nhận thấy hai phần mềm cho kết quả giống nhau. Như vậy modul tạo mô hình số địa hình và nội suy độ cao điểm địa hình của phần mềm tính khối lượng có độ tin cậy cao.
4.2.3 Quy trình và kết quả thực nghiệm modul tính khối lượng đào đắp theo phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN trên tập dữ liệu thực nghiệm
* Quy trình thực nghiệm
- Xây dựng mô hình tự nhiên từ tập điểm đo;
- Đặt độ cao mặt thiết kế H0 = 900.00 (m);
61
- Tạo lưới ô vuông với các trường hợp thay đổi kích thước lần lượt là (2 x 2), (5 x 5), (10 x 10),(20 x 20) (mét);
- Nội suy độ cao điểm mắt lưới ô vuông theo công thức nội suy độ cao (2.2);
- Tính khối lượng cho từng ô vuông theo các công thức (3.5), (3.6), (3.7).
- Lập bảng kết quả tính khối lượng giữa các trường hợp thay đổi kích thước ô vuông.
* Kết quả thực nghiệm
Kết quả tính khối lượng bằng phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN đối với mỗi trường hợp lưới ô vuông được thể hiện ở bảng 4.2 Kết quả tính khối lượng cho từng ô lưới được thể hiện ở phụ lục 2.1.
Hình 4.4 Tính khối lượng bằng phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN Bảng 4.2 Kết quả tổng khối lượng đào, đắp theo phương pháp ô vuông nội suy từ mô hình TIN trong các trường hợp cạnh (2 x 2), (5 x 5), (10 x 10), (20 x 20)
Thứ tự Trường hợp
Kích thước ô vuông
(m)
Số ô Thể tích đào Vđào (m3)
Thể tích đắp
Vđắp (m3) Vđào - Vđắp
1 2 x 2 2500 5298.297 40744.16 -35445.9 2 5 x 5 200 4854.96 39889.43 -35034.5 3 10 x 10 100 3932.41 37466.20 -33533.8 4 20 x 20 25 1271.53 29703.65 -28432.1
62
* Nhận xét:
Từ bảng 4.2 có thể nhận thấy kết quả tính khối lượng thay đổi lớn khi giảm kích thước cạnh lưới ô vuông.
4.2.4 Quy trình và kết quả thực nghiệm tính khối lượng bằng phần mềm HS 3.0 trên tập dữ liệu thực nghiệm
* Quy trình thực nghiệm
- Xây dựng mô hình tự nhiên từ tập điểm đo;
- Tính khối lượng bằng phần mềm HS 3.0 trên số liệu thực nghiệm trong các trường hợp thay đổi cạnh lưới ô vuông là (2 x 2), (5 x 5), (10 x 10), (20 x 20) (mét);
- Lập bảng kết quả tính khối lượng.
* Kết quả thực nghiệm
Kết quả tính khối lượng bằng bằng phần mềm HS 3.0 trên số liệu thực nghiệm trong các trường hợp thay đổi cạnh lưới ô vuông lần lượt là (2 x 2), (5 x 5), (10 x 10), (20 x 20) được thể hiện ở bảng 4.3. Kết quả tính khối lượng cho từng ô lưới được thể hiện ở phụ lục 2.3.
Hình 4.5 Tính khối lượng đào đắp theo phần mềm HS 3.0
63
Bảng 4.3 Kết quả tính tổng khối lượng đào, đáp bằng phần mềm HS 3.0 trong các trường hợp cạnh lưới ô vuông là (2 x 2), (5 x 5), (10 x 10), (20 x 20)
Thứ tự Trường hợp
Kích thước ô vuông
(m)
Số ô Thể tích đào Vđào (m3)
Thể tích đắp
Vđắp (m3) Vđào - Vđắp
1 2 x 2 2500 5394.30 40900.82 -35506.5 2 5 x 5 200 5212.64 40675.34 -35462.7 3 10 x 10 100 4863.62 40148.76 -35285.1 4 20 x 20 25 4379.24 40617.10 -36237.9
* Nhận xét:
Từ bảng 4.3 có thể thấy kết quả tính khối lượng ít thay đổi khi giảm kích thước cạnh lưới ô vuông.
4.2.4 Quy trình và kết quả thực nghiệm modul tính khối lượng đào đắp theo phương pháp trực tiếp từ tam giác Dalaunay trên tập dữ liệu thực nghiệm
* Quy trình thực nghiệm
- Xây dựng mô hình tự nhiên từ tập điểm đo;
- Đặt độ cao thiết kế H0 = 900.000 (m);
- Tính khối lượng bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Dalaunay;
- Lập bảng kết quả tính khối lượng.
* Kết quả thực nghiệm
Kết quả tính khối lượng bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Dalaunay trên số liệu thực nghiệm được thể hiện ở bảng 4.4. Kết quả tính khối lượng cho từng ô tam giác được thể hiện ở phụ lục 2.2.
Bảng 4.4 Kết quả tính tổng khối lượng đào, đắp bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay trên tập dữ liệu thực nghiệm
Thứ tự Số ô tam giác Thể tích đào Vđào (m3)
Thể tích đắp
Vđắp (m3) Vđào - Vđắp
1 142 5370.60 40919.50 -35548.9
64
Hình 4.6 Tính khối lượng theo phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay 4.3. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP BẰNG MÔ HÌNH SỐ ĐỊA HÌNH
4.3.1. Phân tích, đánh giá kết quả tính khối lượng bằng phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN và phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay
Từ kết quả thực nghiệm tính khối lượng bằng phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN (bảng 4.2) và kết quả tính khối lượng bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay (bảng 4.4) trên cùng một mô hình số địa hình, So sánh khối lượng đào, đắp tính được bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay với trường hợp tính bằng phương pháp lưới ô vuông khi kích thước cạnh nhỏ nhất là (2 x 2) mét. Kết quả so sánh thể hiện ở bảng 4.6.
Bảng 4.5 Kết quả so sánh tổng khối lượng đào, đắp bằng phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN và phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay
Phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay
Phương pháp lưới ô
vuông nội suy (2 x 2) Chênh lệch đằo đắp Vđào (m3) Vđắp (m3) Vđào (m3) Vđắp (m3) ∆Vđào (m3) ∆Vđắp (m3) 1 5370.60 40919.50 5298.30 40744.16 72.30 175.34
65
* Qua phân tích kết quả trên có thể rút ra nhận xét:
- Chênh lệch thể tích giữa hai phương pháp trong trường hợp kích thước lưới ô vuông có kích thước nhỏ nhất (2 x 2) mét là không đáng kể.
- Từ phân tích trên có thể nói kết quả tính khối lượng bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay có hiệu quả cao hơn phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN.
4.3.2. Phân tích, đánh giá kết quả tính khối lượng bằng phần mềm tính khối lượng và phần mềm HS 3.0
1﴿ So sánh kết quả tính khối lượng theo phương pháp ô vuông nội suy từ mô hình TIN và phần mềm HS 3.0
Từ kết quả thực nghiệm tính khối lượng bằng phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN (bảng 4.2), tiến hành so sánh khối lượng đào, đắp tính được với phần mềm HS 3.0 (bảng 4.3) trong trường hợp cùng kích thước cạnh là (2 x 2) mét.
Kết quả so sánh thể hiện ở bảng 4.6.
Bảng 4.6 Kết quả so sánh tổng khối lượng đào, đắp bằng
phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN và phần mềm HS 3.0 Phương pháp lưới ô
vuông nội suy (2 x 2) bằng PM tính KL
Phương pháp lưới ô vuông nội suy (2 x 2)
bằng HS 3.0 Chênh lệch đằo đắp Vđào (m3) Vđắp (m3) Vđào (m3) Vđắp (m3) ∆Vđào (m3) ∆Vđắp (m3) 1 5298.3 40744.2 5394.3 40900.8 -96.003 -156.66
* Qua phân tích kết quả trên có thể rút ra nhận xét:
- Chênh lệch khối lượng đào, đắp giữa hai phần mềm với cùng kích thước lưới ô vuông (2 x 2) mét là không đáng kể.
- Kết quả tính khối lượng bằng phần mềm tính khối lượng theo phương pháp ô vuông nội suy từ mô hình TIN với kích thước ô lưới nhỏ có thể tin cậy được.
2﴿ So sánh kết quả tính khối lượng theo phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay và phần mềm HS 3.0
66
Từ kết quả thực nghiệm tính khối lượng bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay (bảng 4.4), tiến hành so sánh khối lượng đào, đắp tính được với phần mềm HS 3.0 (bảng 4.3) trong các trường hợp cạnh lưới ô vuông tính bằng phần mềm HS 3.0 có kích thước nhỏ nhất (2 x 2) mét. Kết quả so sánh thể hiện ở bảng 4.7.
Bảng 4.7 Kết quả so sánh tổng khối lượng đào, đắp bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay và phần mềm HS 3.0
Phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay
Phương pháp lưới ô vuông nội suy (2 x 2)
bằng HS 3.0
Chênh lệch đằo đắp
Vđào (m3) Vđắp (m3) Vđào (m3) Vđắp (m3) ∆Vđào (m3) ∆Vđắp (m3) 1 5370.6 40919.5 5394.3 40900.8 -23.7 18.68
* Qua phân tích kết quả trên có thể rút ra nhận xét:
- Chênh lệch khối lượng đào, đắp giữa hai phần mềm là không đáng kể.
- Kết quả tính khối lượng bằng phần mềm tính khối lượng theo phương pháp trực tiếp từ tam giác Delaunay có độ tin cậy cao.
67
KẾT LUẬN
Sau khi nghiên cứu và phân tích các vấn đề về tính toán khối lượng và ứng dụng mô hình số địa hình trong công tác tính toán khối lượng công trình xây dựng tác giả có một số kết luận sau:
- Mô hình số địa hình được biểu diễn, quản lý trên máy tính bằng các thuật toán và các công cụ phần mềm nên có thể dễ dàng khai thác, kết hợp với các hệ thống phần mềm, các dạng dữ liệu khác. Thuận lợi cho công tác quản lí, bổ sung, hiệu chỉnh dữ liệu và thực hiện các bài toán ứng dụng;
- Mô hình TIN được thành lập chủ yếu theo 2 xu hướng là tam giác Delaunay và sơ đồ Voronoi. Có 3 phương pháp xây dựng mô hình TIN nhanh nhất hiện nay là phương pháp tăng dần, phương pháp chia để trị và phương pháp quét mặt phẳng.
Trong nội dung luận văn này tác giả thành lập mô hình TIN dựa trên bài toán ghép biên của phương pháp chia để trị bằng ngôn ngữ lập trình VBA trên nền Autocad 2005;
.- Có nhiều phương pháp tính toán khối lượng trong đó phương pháp tính khối lượng bằng mô hình số địa hình có tính mềm dẻo, linh hoạt trong việc thu thập, cập nhật số liệu khảo sát, phương pháp có thể tính toán bằng các phần mềm máy tính mang tính chất tự động hóa cao và chính xác hơn các phương pháp khác;
- Tính toán khối lượng bằng mô hình số địa hình hiện nay chủ yếu thực hiện theo hai phương pháp chính: Phương pháp lưới ô vuông nội suy trực tiếp từ mô hình TIN và phương pháp tính trực tiếp từ tam giác của mô hình TIN. Tính khối lượng ở khu vực có địa hình biến đổi phức tạp bằng phương pháp trực tiếp từ tam giác của mô hình TIN sẽ cho kết quả tốt hơn phương pháp lưới ô vuông nội suy từ mô hình TIN và tốc độ tính toán cũng nhanh hơn.