浅谈土方量计算方法及其比较.pdf

'经济·管理·综述建材与装饰2016年8月浅谈土方量计算方法及其比较雷先林（江西省宜丰万国矿业有限公司）摘要：国家测绘科学技术的迅速发展提高，测绘技术对土方量测量计算方面要求精度大大高。土方量计算的准确性取决于土方的工程造价管理。在万国矿业阴坑尾矿库初级坝工程建设中，土方量计算的基本方法有方格网法、等高线法、断面法及DEM法对比精度。各种方法基本原理，条件及精度分析。CASS7.0软件对平面图的土方量对各种方法进行解析。关键词：方格网法；断面法；等高线法；DMT法中图分类号：TU198.2文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）33-0088-02土方工程是土木工程施工的主要工种之一，主要作用是通过计算的场地分成若干方格，计算出各方格四角的高程，计算出它挖填土方使得建筑物的平面位置和高程满足设计要求。为了估们的平均高程，根据平均高程和设计高程，求出填挖边界和各方计土方工程的工程量和造价管理，通常在地形图上根据设计标格点的填挖数，最后计算挖填土方量。方格网法常用于平整土高和平面位置进行土方计算。因此准确而快速地计算土方量，对地，塘、河填挖土方计算。开展规划设计，控制总投资及分配资金具有很重要意义。DTM法利用数字高程模型法计算土方量的基本原理，土石土方量的测量和计算一般分为以下种类型：开阔的场地平整方量计算有给定设计标高和没有给定设计标高两种。数字高程以及公路，坝体等工程带状场地定的土方测量计算。土方计算的模型来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（x，y，z）和设计方法也因工程的特性而多样化，准确的计算整个土方量是做不高程，通过生成三角网来计算各一个三棱柱的填挖方量，最后累到得，该怎样去依照工程特殊情况去选择合适的土方测量计算计得到指定范围填方和挖方的土方量。方法，了解各种计算方法的原理，特点是非常必要。DTM法由DTM模型（CASS数字面模型）来计算土方量，按土方量计算基本方法：方格网法、等高线法、断面法、DTM法照实地测出的地点坐标（X，Y，Z）和设计高程，用生成三角网来计和区域土方量平衡法等。仅对方格网法、等高线法、DTM进行简算每个三棱柱的挖方量，最后依次合计得到圈定区域内填方、挖单论述：方分界线。三棱柱体上表面用斜面拟合。下表面就是水平面或参方格网法是土方量计算的基本方法，大部分的场地平整土方h+h+h考对象，计算公式为：V=123×s量计算仍然基于方格网法计算依据进行手工半数字化建模。方3格网法的基本原理是将要平整的项目区场地，根据地物地貌的h1，h2，h3为三角形角点h填挖；s为三棱柱底面积。情况、地形平面图比例尺及精度要求划分成边长为10~40m的方i=nZ+ZS=移1N+1×D格，在平面上形成方格网，各自测出各个网格的4个顶点的H，根I，I+1i=12据地面H和H设计计算各个网GE格挖填高度及泥石土量，然后n为工程设计的线路与DTM各网格边交点；D为与交点之以总格网挖填土方量和边坡土方量，得出场地平整总方量数据。间距离。DTM法土方计算共有两种方法：①由坐标数据文件计方格网基准点0及基准线的表定：0线为方格网内挖方区与算；②依照图上高程点进行计算。下面简述第一种方法。填方区的交线，在该线上施工深度零，0点的表达式为：x1=（1）用多线段画出所要计算土方的区域，并做到闭合。拟合过hh的曲线在进行土方计算时会用折线迭代，会造成计算结果的准1×a，x=2×a。h+h2h+h确性。1212土方工程量计算：计算各方格顶点处的填、挖高度。h填挖方：h（2）点菜单“工程应用（C）”→“dtm法土方计算”→“根据坐标填挖=H地面－H设计。填挖高度写于相应方格顶点的右上方。“±”表示文件”。h填挖方。土石方量等于挖方面积（或填方面积）乘以平均挖、填方（3）选取边界（点击所画的闭合多线段），窗口上弹出土方计高度。若方格内既有填方又有挖方则分别求之，然后再计算挖方算参数设置对话框，设置平场H（m）及边界采样长度（m）。量总和，填方量总和。挖、填方量可根据角点、边点、拐点和中点（4）设置好参数后，CASS窗口将自动生成三角网，得到挖、填方量，命令行显示：挖方量=Xm3，填方量=Xm3。同时图上绘出所分的挖、填方高度，分别代表1/4，2/4，3/4，1方格面积的平均挖、填方高度，故挖、填方量分别按下式计算：角点：h挖（填）方×1/4方格面析的三角网、填挖方的白色分界线。积：边点：h挖（填）方×2/4方格S，拐点：h挖（填）方×3/4方格S，中点：h挖（5）生成土石方计算表。（填）方×1方格S。计算出各点的工程量后，再分别计算挖方量和填DTM法的特点：是在一定区域范围内规则格网点或三角网方量总和，挖、填方量应大致相等。点的平面坐标（x，y）和其地物性在采集数据时，应注意地貌特征方格网法没有充分考虑角点的地形变化，计算的精确程度主点，地形变换点，坎上、坎下、坡顶、坡脚应分别注记高程，高程点要取决于方格的尺寸，角点标高测定值的准确程度，以及土方的要分布均匀，对高程点不足的地方必须根据实地地形注上补测计算公式等。若角点间的地形非直线变化或方格内地形非平面高程点。方格网法的精度取决于采集数据密度的大小，同时和方形状，则与实际情况误差较大。方格网法是土方量计算的代表方格网的大小有关，方格网较小，精度较高。DTM法的计算准确性法，易于操作，在实际工作中应用非常广泛，特别是在传统的手在于地形特征点，特征点必须采集到。用DTM法计算时更好先工计算方法时代更是常用。计算挖填土方量的基本原理是：把要根据高程文件建立三角网，使结果更接近实际地形。从理论分析·88· 2016年8月建材与装饰经济·管理·综述与实际工作检验可知，DTM法测得的数据集合，如果此地物性质是该点的高程z，则此数字地面模型又叫数字高程模型DEM。这个数据集合从微分角度三维地描述了该区域地形的空间分布。由DTM模型来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。DTM法是计算机测绘软件计算土方量的主要计算法，精度高，计算方便。断面法的原理：在地形图上或碎步测量的平面图上，根据土方计算的范围，以一定的间距等分场地，将场地分为若干个相互平行的横截面（当精度要求不高时，可利用地形图去确定断面，图2方格网法若精度要求较高时，应实地测量确定），按照设计高程与地面线所组成的断面图，将所取的每个断面（包括边坡断面）划分为若干个三角形和梯形，计算每个图断面线所围成的面积，以相邻两断面面积的平均值成一等分的间距，得出每相邻两断面间的体积，将各相邻断面的体积加起来，求出总体积，这种方法称为断面法。1V=（A+A）L212图3DTM法距25m），DTM法，等高线计算土方量的结果见表1~2。设最或然值为V（V+V3最或然=DTM方格网）/2=532256.0m表1DTM法、方格网法的土方量图1计算方法填方（m3）挖方（m3）总方量/填挖之和（m3）①解析法方格网法4989991.248471.4547462.6根据实测的数值计算面积的方法，包括几何图形法和坐标法。DTM法468885.748163.7517049.4n用下列公式计算：A=1移X（iYi+1-Yii-1）从表上的数据看出，方格网的挖填差为0.9028，DTM的挖填2i=1表2DTM法跟方格网法的土方量对比②图解法是指从图上直接量算面积的方法。误差%（总方量-最或然值）/计算方法填方m3挖方m3挖填差%（填方-挖方）绘制倾斜面的设计等高线定出设计等高距1m。绘出填挖边总方量方格网法498991.248471.40.90282.99%界线连接同名高程的地形等高线与设计等高线的交点，即得挖DTM法468885.748163.70.89732.7%填边界线。差是0.8973；方格网的挖填差比DTM挖填差多0.055m3，DTM比绘制断面图先确定断面的方向和间距：断面间距应依地形复方格网的土方量少，节省了土方的工程量和费用。对两种方法的杂程度和土方估算精度而定。一般可选择20~40m。土方量分段误差比较，DTM法的误差比方格网法误差小，在简单的地形中，计算相邻断面间的填挖量：Vw=12（Aw1+Aw2）×l，VT=12（AT1+AT2）×l，方格网法简便直观、易于掌握通用性强，适用面广。在复杂的地对于特别复杂的地方可以用任意断面设计方法。断面法土方计形中DTM的精度比方格网精度高，工作量小，操作简单。算主要有：道路断面、场地断面和任意断面三种。结论：等高线法的原理—基本原理是利用已经绘成含有等高线的DEM的土方计算法克服了三种方法（网格法、断面法、等高Z地形图，来进行土方量计算V=Z+Z+3·S，式中Z，Z，Z表示3123123线）作业人员内业工作繁重，计算精度不高，容易出错等缺点，实3现了土方量计算的计算机自动化。一般而言．对平坦地区宜适用相邻两等高线所围的S，S3表示两相邻等高线的h。等高线法的方格网法计算．对带状地形宜使用断面法计算，对起伏大的山地精度不高，一般较适用于工程概算。宜使用DTM法计算。从技术的发展趋势来看．在DTM上直接进Cass软件土方量计算方法的比较以万国矿业阴坑尾矿库初行土方工程量的计算越来越得到实际工程设计者的强项。级坝数据研究，计算挖方和填方量，来比较方格网法，等高DTM法。首先打开CASS软件，展后山的高程点，用工具“工程应用”中参考文献给下拉菜单的方法，分别来对数据进行土方量计算。设目标高程是105m，采样的间距为25m。用多线段将计算圈定区域标定（一[1]程传林.土方量计算方法比较[J].铜陵学院学报，2004（04）.[2]张国良.矿山测量学.中国矿业大学出版社.定要闭合），在工程应用下拉菜单中选中方格网法计算土方，根[3]李兰勋.矿山测量学.中国地质大学出版社.据提示，输入平整H和方格网间距为20m，便于计算出土量的多[4]刘桦.土方量的表格法测算[J].测绘通报，2002（4）：64~65.少，见图2。DTM法的计算在工程应用中，选中DTM法计算土方。根据收稿日期：2016-7-23提示，选中数据文件，可算出范围内土方量，见图3。对宜丰万国矿业阴坑尾矿库初级坝分别用方格网法（方格间·89·'