淺析各類土方計算方法優(yōu)缺點

淺析各類土方計算方法優(yōu)缺點1.土方量計算的原理求取地表物質(zhì)體積差是土方量計算的目標，而其關(guān)鍵在于對原始地形和改造后地形的表述。改造后地形是人為設(shè)計的結(jié)果，而且往往是規(guī)則的，易于清楚、準確地表述出來。原始地形的表述則存在一個矛盾：地表是由無數(shù)個點組成的表面，而我們所獲得的只是離散的有限數(shù)據(jù)。因此對于原始地形的任何表述只能是模擬和近似。各種模擬和近似的方法，都是基于地表連續(xù)和漸變的假定，這也是連續(xù)和漸變這一樸素的哲學思想在地理學領(lǐng)域的應(yīng)用。2.土方計算方法現(xiàn)以計算土方流行軟件南方CASS軟件里所描述的土方計算方法進行淺析。2.1

DTM法土方計算由DTM模型來計算土方量是根據(jù)實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設(shè)計高程，通過生成三角網(wǎng)來計算每一個三棱錐的填挖方量，最后累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線。DTM法土方計算共有3種方法，一種是由坐標數(shù)據(jù)文件計算，一種是依照圖上高程點進行計算，第三種是依照圖上的三角網(wǎng)進行計算。前兩種算法包含重新建立三角網(wǎng)的過程，第三種方法直接采用圖上已有的三角形，不再重建三角網(wǎng)。對于這種方法筆者以為最好運用第三種，即建立三角網(wǎng)，然后很直觀地根據(jù)實地情況判斷三角網(wǎng)的正確性，通過修改三角形建立合理準確的三角網(wǎng)，最后再通過已有三角網(wǎng)進行計算，從而保證計算結(jié)果的準確性。2.2

用斷面法進行土方量計算斷面法土方計算主要用于公路土方計算和區(qū)域土方計算，對于特別復雜的地方可以用任意斷面設(shè)計方法。斷面法土方計算主要有：道路斷面、場地斷面和任意斷面3種計算土方量的方法。2.3

方格網(wǎng)法土方計算由方格網(wǎng)來計算土方量是根據(jù)實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設(shè)計高程，通過生成方格網(wǎng)來計算每一個方格內(nèi)的填挖方量，最后累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線。系統(tǒng)首先將方格的4個角上的高程相加（如果角上沒有高程點，通過周圍高程點內(nèi)插得出其高程），取平均值與設(shè)計高程相減，然后通過指定的方格邊長得到每個方格的面積，再用長方體的體積計算公式得到填挖方量。方格網(wǎng)法簡便直觀，易于操作，因此這一方法在實際工作中應(yīng)用非常廣泛。用方格網(wǎng)法算土方量，設(shè)計面可以是平面，也可以是斜面，還可以是三角網(wǎng)。這種方法只限于地勢變化平緩、無陡坎、斜坡，高程點密度與分布能反映真實地形條件;或者有陡坎、斜坡，但是地性線處理得當，高程點密度與分布亦能反映實際地形的條件。2.4

等高線法土方計算用戶將白紙圖掃描矢量化后可以得到圖形。但這樣的圖都沒有高程數(shù)據(jù)文件，所以無法用前面的幾種方法計算土方量。一般來說，這些圖上都會有等高線，所以，南方CASS軟件開發(fā)了由等高線計算土方量的功能，專為這類用戶設(shè)計。用此功能可計算任意兩條等高線之間的土方量，但所選等高線必須閉合。由于兩條等高線所圍面積可求，兩條等高線之間的高差為已知，即可求出這兩條等高線之間的土方量。2.5

區(qū)域土方量平衡土方平衡的功能常在場地平整時使用。當一個場地的土方平衡時，挖掉的土石方剛好等于填方量。以填挖方邊界線為界，從較高處挖得的土石方直接填到區(qū)域內(nèi)較低的地方，就可完成場地平整。這樣可以大幅度減少運距，從而使工程費用最省。基于以上所述，筆者以為土方計算從原理上分為3種：即方格法土方計算、DTM法土方計算、斷面法土方計算。3.土方計算流程場地分析———地形實測資料分析———設(shè)計資料分析———施工方法分析———選擇土方計算方法———依據(jù)軟件設(shè)計程序進行土方計算———設(shè)計施工圖紙———土方計算報告。4.主要應(yīng)用軟件介紹可以用于土方量計算的軟件可以分成兩大系列：AutoCAD系列;遙感和GIS系列。前者代表傳統(tǒng)和成熟技術(shù)，仍是主流，這與AutoCAD圖形文件格式是當前國內(nèi)測繪產(chǎn)品的通用格式文件有關(guān);后者是在土方量計算領(lǐng)域是新興技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊。4.1

AutoCAD系列可以在AutoCAD中直接編程解決土方量計算問題，也可以開發(fā)出計算土方量的應(yīng)用軟件，杭州家園科技有限公司開發(fā)的HTCAD軟件就是其中之一。專業(yè)測繪軟件南方CASS提供了功能強大的土方量計算模塊，是目前最具代表性的基于AutoCAD計算土方量的技術(shù)。以南方CASS8.0為例，它提供了DIM法、斷面法、方格網(wǎng)法、等高線法和區(qū)域土方量平衡計算五種功能模塊。4.2

遙感和GIS系列遙感和GIS軟件以ERDAS和ArcGIS最具代表性。利用遙感軟件ERDAS的SpatialModeler模塊，通過對遙感圖像的處理建立數(shù)字高程模型，基于格網(wǎng)法對土地整理中進行土方量計算。利用ArcGIS進行了土方量計算，是從地統(tǒng)計的角度出發(fā)，以GeostatisticalAnalyst模塊為平臺，通過克里格法空間插值建立DEM，基于格網(wǎng)法進行了土方量計算。5.關(guān)于傳統(tǒng)的方格法、斷面法與三角法土方計算方法的比較：5.1

方格網(wǎng)法對于大面積的土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度變化平緩的場地適宜用格網(wǎng)法。這種方法是通過實測資料將場地劃分成若干個正方形格網(wǎng)，然后將高程值內(nèi)插到每個正方形頂點，從而通過計算所有四棱柱的體積，求和得出總的土方量。5.2

斷面法采用相鄰兩斷面的面積和其間距計算土石方量的，適用于地形為狹長地帶的土地平整測量，特別是線路的土方測量，但計算的數(shù)據(jù)格式要符合計算軟件的要求，增加不少工作量。5.3

DTM法（不規(guī)則三角網(wǎng)法）不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）是數(shù)字地面模型DTM表現(xiàn)形式之一，該法利用實測地形碎部點、特征點進行三角構(gòu)網(wǎng)，對計算區(qū)域按三棱柱法計算土方。相對于規(guī)則格網(wǎng)，不規(guī)則三角網(wǎng)具有以下優(yōu)點：三角網(wǎng)中的點和線的分布密度和結(jié)構(gòu)完全可以與地表的特征相協(xié)調(diào)，直接利用原始資料作為網(wǎng)格節(jié)點;不改變原始數(shù)據(jù)和精度;能夠插入地性線以保存原有關(guān)鍵的地形特征;能很好地適應(yīng)復雜、不規(guī)則地形，從而將地表的特征表現(xiàn)得很真實等。因此利用TIN算出的土方量就大大提高了計算的