DTM法土方量计算和方格网土方量计算的方法分析.pdf

'DTM法土方量计算和方格网土方量计算的方法分析谭福萍(江西省煤田地质局----N地质队，江西分宜336600)摘要：随着我国城市化进程的加快发展，许多的工程投入到建设当中，其中土方量计算是工程当中一项经常性的不可缺少的工作，通常在整个工程当中，土方工程占有的比例是比较大的。在实际的生产应用的过程中，常用到的土方量计算方法有DTM法以及方格网法，不同的方法在同一场地土方量数量相差是比较大的，不同的方法其计算的精确度以及其应用的范围通常也不相同，所以就有必要对于各个方法的优缺点进行比较分析，找出其适用的范围以及精确度，从而在施工的时候，选择最佳的方式进行工作。关键词：DTM法方格网法土方量计算方法分析在工程施工的过程中，土方量计算精确度的高低将直接的影响了工程建设的工期，并且还会对相应的经济效益造成一定程度的影响。所以在工程施工的过程当中。应该选择最佳的土方量计算的方法，对于土方进行合理的调配，从而降低施工的费用，提升工程施工的速度。所以，对于土方工程中常用的DTM法以及方格网法基本原理以及方法和优缺点进行分析比较是非常必要的，以下就主要的对DTM法土方量计算以及方格网土方量计算的方法做探讨分析，为以后的施工提供参考的依据。1工程土方量计算的原理1．1D11＼^法原理DTM也就是地面数字模型，其主要的是利用大量已知的坐标点对于连续地面的信息、形态以及相应属性的数字表达。DTM法在实际应用的过程中，需要对于计算土方的区域在挖、填前后进行相应的地面点坐标的测录工作，以此来分别分生成挖、填前后的地形表面的信息、形态以及属性的信息，根据相应的数据来计算出挖、填方量。1．2方格网法的原理当施工区域的场地比较规整，相应的地形比较平坦的情况下，场地设计的标高已经确定或者是还没有确定的情况下，都可以采用方格网法进行土方量的计算。此种方法在实际的应用过程中。首先则需要将场地划分成为如干方格，通常是边长为5—20米的正方形，然后从地形图或者是实际的测量数据计算，从而得到每个方格角点的自然的标高，从而就可以根据各点的设计标高和自然标高之差找出零线的位置，以此就可以求出各个方格的工程量，所有的方格的工程量之后也就是整个施工场地的总工程量。2工程土方量的计算方法2．1DTM法的计算方法DTM法土方计算的主要的方法有以下四种：依据坐标数据的文件、依据图上的三角网、依据图上高程点以及计算两期间土方。这几种方法按一般步骤：点击工程应用一DTM法土方计算一选择计算方法—按提示输入就可，一些特殊设定，如没有特殊要求，比如边界差值间隔，边坡设定按默认值输入。前三种方法都需知道平场标高，实际上设计面一般需考虑与道路相连、排水顺畅的关系，很少是水平面的，而两期间土方计算法对于各种复杂设计面皆可以适用。下面重点介绍两期间土方计算方法。计算两期问土方，首先依据第一期地形数据，生成相应的三角网，根据实际情况，对于其三角网进行必要的删除和添加，存储第一期三角网文件；然后依据第二期地形数据。生成相应的三角网，修改三角网，存储第二期三角网文件。而后到工程应用一DTM法土方计算一计算两期间土方—依照提示，依次输入两期三角网，即可得到计算结果。其中边界点的设计高程itg，可以利用方格网法直接得到边界点的设计高程，进而形成所要计算的区域内设计坡面三角网，也可以判断边界点落在哪个三角形平面内，用线性内插法求出边界点的设计高程，再根据计算出的数据形成三角网。2．2方格网法的计算方格网法的计算公式有很多，使用不同的计算的公式，其相应的工作方案以及工作的程序也是不同的。通常情况下会使用水准测量或者是三角高程测量的方法，来测算出相应的方格网点的标高，从而计算方格网的平均标高H以及相应的面积S，其平均标高的计算可以按照以下的两种方法进行计算，首先是算数平均法，其主要的是将格网的四个角点高程之间相加求和，再除以点的总数也就可以得到相应的平均标高。其次是加权平均法，此种方式运算相对的比较复杂，其是将每个方格的四个角点高程取平均也就能够得到该方格的平均的高程，各个方格的平均高程再相加到一起，除以方格的总数，也就得到了该方格网的相应的加权平均高程。其加权的平均高程等于各网点的权乘以该点的高程的总和，除以各点权的总和，其公式表达如下：nH单均=∑HiP；／∑P；，(1)在公式(1)当中，H平均表示为各方格网点的加权平均值；Hi表示的是各方格网点的高程；Pi表示的是各方格网点的权；而n则表示的是方格网点的数量。在实际进行作业的过程当中，计算填、挖方量平衡的设计高程的计算公式如下：H设=(∑H角点×∑H边点×2+∑H拐点X3+∑H中点X4)／·265· 4N，(2)在公式(2)当中，N表示的是方格总数，根据上述的公式就可以求得设计的高程，在使用方格网法进行土方量计算的过程中，其设计面可以是水平的，也可以是倾斜的，还可以是由三角网组成的不规则坡面。3DTM法土方量计算和方格网土方量计算的方法实际应用分析3．1DTM法应用分析DTM法能够很好适应比较复杂以及不规则的地形，能够很好的和地表的特征相协调，并且能够很大程度上提升计算的精确度，以及计算的效率。在实际应用的过程中应该注意，其外业碎部点的采集密度应该能够反映地形细部以及其变换的特征，此外，DTM法在进行计算的过程中，其数据量是比较大的，相应的计算的过程也比较的复杂，会占用比较大的存储的空间，计算时间亦相对较长。3．2方格网法应用分析方格网法在实际应用的过程中，通常就会利用现有的等高线地形图布置相应的方格网，各方格顶点的高程应该根据等高线来进行确定，在实际的应用过程中，等高线是不能够完全的反映出地形的状况，所以各个顶点的高程在运算的过程中会存在一定的误差。所以此种方法通常会应用到工程现场地形起伏不大，并且地面坡度有规律，施工范围比较大的施工场地，同时也适用于平坦地区以及高度不太大的地形。计算时格网间隔愈小，计算值愈准确。一般格网间隔取5—20m之间。因工程施工过程复杂，所以经常需要计算不同时期，不同类型的土方，如设计挖方，已挖方，还需挖方等。需注意的是设计挖方量可以不等于已挖方与待挖方量之和。造成不相等的原因与填方有关，即挖方的土不能堆在需挖土的地方或者堆得比设计坡面的位置高，否则待挖方量就会多计算一定数量的土方。这个结论可以从不同时期方格网法计算图中的填挖分界线变化分析出来。如上图示意，设计挖100，挖掘后，挖了80，其中50填在需挖的地方，30填在需填区域，则挖后，还需挖70，即设计挖≠巳挖+待需挖。·266·另外，方格网法土方计算图，标注了填方值、挖方值、实际高程值、设计高程值、高差，绘有填挖分界线等，对于现场土方工程如何施工，起到了很好的参考作用。4DTM法土方量计算和方格网土方量计算值比较袭llOm方格20m方格计算方法DTM两期法lm方格网法5m方格网法丽法网法值250626．7252152．1252176．2252226．525354Zl(1m—DTM)(5m一删)(10m—DTM)(20m—DTM)公式，／DqM／D，rM／删／哪％$1007o．6090．618O．638I．163计算时间较长长较长短很快表1中，5m方格网法与DTM两期法相比较只差0．618％，还不到1％。在复杂地形使用20m方格网法计算，相差会很大，远远超过5％。5结束语在工程施工的过程中，土方量计算是不可缺少的环节，在实际应用的过程中，应该根据施工地形的特征，设计面的形态，土方量的精度要求，选择合适的土方量计算方法与计算值。可以采用DTM计算值和5m方格网计算值比较的方法来保障其计算的精确度，还可以采用lOm或20m方格网法计算图指导现场如何施工，保障土方工程顺利的进行。参考文献[1]王铁生，程鹏里，赵东保，缑慧娟．方格网法土方量计算及误差影响[J]．测绘通报．2012，02(10)：67—73．[2]朱武．土方量计算模型和计算方法[J]．交通世界(建养．机械)．2011，12(07)：148—152．[3]李向民，王丽椿．CASS土方量计算方格网位置与方向的调整[J]．城市勘测．2012，07(10)：102—107．'