浅议MapGIS在土地整治项目土方量计算中应用

'浅议MapGIS在土地整治项目土方量计算中应用摘要：随着GIS技术的发展，MapGIS等GIS软件在土地整治项目中的运用也越来越广泛，目前MapGIS已成为土地整治项目设计中的一个重要工具。本文在前人成果的基础上，探讨了MapGIS在土地整治项目土方量计算中的应用，在实现土方量计算自动化的同时兼顾土方数据的准确性。关键词：MapGIS；土地整治；土方量1前言土地整治是指在一定区域内，按照土地利用总体规划及土地整治规划确定的目标和用途，采取工程和生物措施，对农用地、居民点和工矿废弃地、未利用土地进行田、水、路、林、村综合整治，以增加耕地面积，提高耕地质量为目的，改善农村生产、生活条件与生态环境的活动。土地平整工程是土地整治项目最重要的工程之一，是指为满足灌排及机耕需要，综合考虑表土保护因素而进行的土方挖填与调配等使田面平整的一系列工程措施的总称，其最重要的核心工程量就是土方量。土方量的计算大多采用GIS或CASS软件，MapGIS就是其中精度较高且比较常用的一种。MapGIS是中国具有完全自主知识版权的地理信息系统，实现了遥感处理与GIS的融合，是支持空中、地上、地表、 地下全空间真三维一体化的GIS开发平台。随着MapGIS的发展和推广，其在土地整治设计中的应用也越来越广泛。借助MAPGIS软件，可将土地整治项目实测地形图转化为基于三角网（TIN）的数字高程模型（DEM）计算土方量。2土方量的计算方法2.1土方量的计算规则（1）土地平整工程设计是以挖填土方基本平衡为原则,以农田水利设计的合理、优化为目标。（2）由于MapGIS软件模型与实际地形的误差，结合实际情况，田块间调配土方在30m3左右的属于挖填平衡。2.2计算模型土方量计算应用MapGIS软件，利用测量的现状地形图的高程点（等高线）进行处理，使其能精确地反映土地平整前（现状）的细部地形（如田丘，坑塘，宅基地等），在MapGIS数字地面模型子系统内建立基于三角网（TIN）的数字高程模型（DEM）,算出设计高程和土方量。TIN模型根据区域有限个点集（如处理好的测量现状图中高程点）将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。上面三个图中，20、21、22、23为三棱柱SI、S2的角 点，如果设计一个高程平面A,高程为H,h21、h22、h23是平面A到三棱柱各顶点的高，则在土方工程中，三棱柱S2的挖方为平面A以上部份的体积。此体积可用下列公式计算（三棱柱S2的上表面采用斜平面拟合）。V2=(h21+h22+h23)/3*A2在某个区域内地面高程会较低，这时设计高程平面A在三棱柱之上，也就是填方情况，则V2为负数。在一个设计田块①中，根据TIN模型的精度不同，有不同个数的三棱柱，那么在设计高程平面A的高程为H的情况下，此田块的土方量为：V①二V1+V2+……Vnn为田块①内所有的三棱柱数目如果V①为正，则为挖方，如果V①为负，则为填方。反复调整设计高程平面A的高程H,直到算出的V①接近于0,得到最经济的土方量。2.3计算过程以设计的每个平整单元为土方量计算的基本单位（计算范围），按设计的田块高程给平整单元赋高程值（设计田块高程需反复给定，系统算出此平整单元内给定高程平面与之上的模型体积为挖方量，之下的空岀体积为填方量，如上图所示，直到整个田块挖、填方基本平衡为止，得出最经济土方量，此时的给定高程为本平整单元的计算高程），并依据 设计高程和TIN模型，使用MapGIS二次开发的工具生成土方挖填零线。零线是设计高程和平整前田面的相交线。以零线划分大田块内的挖方区和填方区，算出具体的挖填方量，即算出计算范围内按设计高程平整土地将产生的“挖方量”和“填方量”。根据规划设计布置的渠道的流向来判别规划设计田面高程是否合理，如果影响渠道自流灌溉或排水，则要对田块的设计田面高程或渠道布置方案进行调整，反复重新计算，直到全区农田水利设计合理，以此确定田块的设计高程，并进行田块间土方调配。田块间调配土方又分为调出、调入。根据设计平整工程的调运方案及生成土方挖填区的零线，算出田块内的土方推运距离和田块间的土方调运距离、方量。根据建立的TIN模型和土方量计算方法，根据该田块现状高程，选取设计高程值，依据以上计算方式，依次选取H1、H2……Hx,直到整个田块挖、填方基本平衡为止，得出最经济土方量。通过取值进行比较计算，该田块挖填土方量基本平衡，如果田间调配土方量较小，因此可忽略不计。3计算实例根据某一具体田块现状高程，选取设计高程值，土方计算结果由MapGIS软件自动生成。具体计算过程如下：根据实测高程生成TIN模型，导入TIN模型，依次选取设计高程，当Hl=188.78,田块挖方量=1144.72m3,填方量 =1545.49m3,田间调配方量=400.77m3（调入）；当H2=188.16,田块挖方量=1531.67m3,填方量=1131.91m3,田间调配方量=399.76m3（调出）。依据以上计算方式，依次选取Hl、H2……Hx,直到整个田块挖、填方基本平衡为止，得出最经济土方量。通过取值进行比较计算，得出当Hx=18&47时，该田块挖填土方量基本平衡，因此取设计高程H=188.47,该田块挖方量=1379.57m3；填方量=1379.23m3；田间调配方量=0.34m3（调出），由于田间调配土方量较小，因此可忽略不计。4小结目前，计算土地整治项目土方量的方法很多，MapGIS是其中自动化及精度相对较高的方法之一，前人也对此进行了很多卓有成效的研究和探索。本文在前人的基础上，简要介绍了MapGIS在土地整治项目土方量计算中的应用，相信随着GIS技术的不断发展，MapGIS等GIS软件在土地整治项目中的运用将越来越广泛，大有潜力可挖，参考文献：[1]吴承伦，袁涛.土地开发整理规划理论方法与实践[M].北京：中国大地出版社，2003.[2]MapGIS地理信息系统[M].北京：电子工业出版社，2005.[3]武汉中地信息工程有限公司，武汉中地时代软件工 程有限公司.MapGIS地理信息系统实用教程[M]・北京：电子工业出版社，2002.[1]张新海，何政伟，吴柏清，等.MapGIS技术支持下的典型田块土方量计算及成图[J].测绘科学，2007,5(32)：132—133[2]付道华，赵钢，于海晶.土地平整挖填土方量计算方法选择与应用[J]•水利科技与经济，2011,17(8)：61—62.'