土石方量计算方法和精度研究

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1、土石方量计算方法和精度研究　　摘要：本文主要介绍了土石方量计算中常用的断面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型（DEM）法四种方法基本原理，并使用Cass9.1计算出同一区域各种方法下的土石方量，通过求取各个结果的最或是值与中误差，分析和研究得出计算土石方量的最优方案。由于实际的土石方量无法准确计算，因此在研究时，从具有代表性的地区实地获取碎部点。关键词：土石方量；方格网法；等高线法；数字高程模型（DEM）法；南方Cass9.1；中图分类号：TU198文献标识码：A引言土石方量计算在工程测量中经常遇到，工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行预算,它直接关系到工程的费用概算及方案选优

2、。如何快速准确的计算出土石方量是人们关心的问题。在实际生产应用中，不同方法计算的同一场地土石方量不同有时相差还比较大，因此分析确定土方计算方法的使用范围和精度就显得十分重要。土石方量计算方法简介本文主要介绍断面法、格网法、等高线法和数字地面模型（DTM）法土石方计算方法的原理及各自的优缺点。82.1断面法计算土石方量在地形图上或碎部测量的平面图上，根据土石方计算的范围，以一定的间距等分场地，将场地划分为若干个相互平行的横截面；按照设计高程与地面线所组成的断面图，计算每条断面线所围成的面积；以相邻两断面面积的平均值乘以等分的间距，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

3、体积，这种方法称为断面法利用断面法计算土石方量，只需要知道两端横断面的积，因而计算很简单。但如果施工场地范围很大，那么求面积的工作量将会非常大，而且容易出错，同时大量的数据容易在计算时带来较大的误差，特别是地形较复杂时，算出的面积值误差会很大。所以断面法一般只适用于山地及高差变化比较大、自然地面较复杂的地段或地形狭长的地带，在道路、管道等狭长带状地形应用甚广。断面法土石方量计算主要有：道路断面、场地断面和任意断面三种计算土石方量的方法。2.2方格网法计算土石方量8方格网法通常是将场地划分为边长5ｍ-30ｍ的正方形方格网，通常以10ｍ居多。再将场地设计标高和原始地面标高分别标注在方格角上

4、，场地设计标高与原始地面标高的差值即为各角点的施工高度（挖或填），通常以“＋”号表示填方，“一”表示挖方。将施工高度标注于角点上，然后分别计算每一方格的填挖土石方量，并算出场地边坡的土石方量。将挖方区（或填方区）所有方格计算的土石方量和边坡土石方量汇总，即得场地挖方量和填方量总土石方量。为了了解整个测区的挖填区域分布状态，计算前应先确定“零线”的位置。零线即挖方区与填方区的分界线，在该线上的施工高度为零。零线的确定方法是：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点的位置，将各相邻的零点连接起来即为零线。零线确定后，便可进行土石方量计算。8方格网法一般是利用现成的绘有等高

5、线的地形图布置方格网，各方格顶点的高程根据等高线确定，而地形图上的等高线是由一系列等高程的点连线而成的，所以等高线不能详细地反映地形，求出的各方格顶点的高程必然存在误差。然而随着人们对土方工程的要求越来越高，这种在地形图上选取点的方法已不能满足实际的精度要求。而今人们常用的方法是提前设计好方格网的边长，使用RTK或全站仪测出每个方格顶点的实际高程，为了使碎部数据能够较好地反映出实际地形，还需要对地形起伏较大的局部区域进行单独测量。这样，方格网法得到的土石方量精度便能够得到进一步的提高。但是，使用本方法总是假设两点之间的坡度是均匀的。显然这是一个为了计算而作的假没，实际情况并非如此。所以

6、本方法一般适用于地形起伏不大，且地面坡度有规律，范围比较大的施工场地，也适合平坦地区及高差不太大的地形场地平整时使用。因此，确定方格网的边长也尤为重要。2.3等高线法当测区起伏较大、坡度变化复杂时，可以采用等高线法计算土石方量，尤其是当地形图精度较高时更为合适。等高线法的工作内容与步骤和方格网法基本相同，不同的是计算场地平均高程的方法。其计算方法如下：按等高线分别计算出它们所包围的面积，相邻等高线的体积可近似看成台体，其体积为相邻等高线各自围成的面积之和的平均值乘以这两条等高线间的高差（即等高距），得到各等高线间的土石方量；然后再求出测区所有相邻等高线所围体积的总和，最后求出设计高程，

7、接下来的工作方法可按找方格网法或断面法进行。使用Cass9.1进行等高线法计算土石方量，前提是，参与土石方量计算的等高线都必须是闭合的。2.4数字地面模型（DTM）法由DTM模型（数字地面模型）来计算土石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个三棱柱的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方分界线。利用数字高程模型法可以采用类似于积分的方式计算土石方量，其原理是把施工高度（网格的高度与设计高度之差）作为