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1、第28卷第1期东华理工学院学报Vol128No112005年3月JOURNALOFEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGYMar.2005工程土方量计算比较分析122罗德仁,邹自力,汤江龙(1.中南大学信息物理学院,湖南长沙410012;2.东华理工学院,江西抚州344000)摘要:土方计算的基本方法有断面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型(DEM)法。在实际生产应用中,不同的方法计算的同一场地土方量数量相差较大,所以不同方法土方计算精度不同,适用范围也不一样。本文基于对工程土方量计算中的断
2、面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型(DEM)法的基本原理、方法和优缺点比较分析,从理论上讨论它们的适用范围、条件及精度分析。结果表明,DEM法适用于所有场地,且精度较高,方格网法只适用于平坦场地;断面法适用于特别复杂的狭长带状地形场地。关键词:土方量;断面法;方格网法;等高线法;数字高程模型中图分类号:P271文献标识码:B文章编号:1000-2251(2005)01-059-05在各种工程建设如铁路、公路、港口、城市规划积;以相邻两断面面积的平均值乘以等分的间距,等中,土方量计算是一项经常性的、不可缺少的工
3、得出每相邻两断面间的体积;将各相邻断面的体积作,且在整个工程量中,土方工程常占有较大比例加起来,求出总体积,这种方法称为断面法(图1)。(邹自力,2003)。土方量计算精度的高低直接影响到建设工期、经济效益。需要合理地进行土方调配,节省施工费用,加快工程进度。因此,研究土方量的计算方法、精度及计算方法的实用范围、条件和存在问题是非常必要的。为此,本文对工程土方量计算中的断面法、方格网法、等高线法及基于数字高程模型(DEM)法的基本原理、方法和优缺点进行比较分析,从理论上讨论它们的实用范围、条件图1土方断面示意图及精度
4、分析,进而提出存在问题及结论。Fig.1Demonstrationofearthworktransect根据两相邻的设计段面填挖面积的平均值乘1工程土方量计算原理和方法以两段面的距离,就得到两相邻横段面之间的挖、土方计算的目的主要是计算同一地块开挖(或填土石方的数量。填充)前后的填方量(或挖方量),实际上就是计算1(A)L(1)V=1+A22体积。根据不同情况,土石方计算可选用不同的方式中:A1,A2为相邻两横段面的挖方或填方面积;L法。常用的土石方计算方法有方格网法、段面法、为相邻两横段面之间的距离,一般根据需要选
5、取,等高线法及基于DEM的计算法等方法。面积A1,A2根据横段面测量资料采用下面两种方1.1断面法法:在地形图上或碎部测量的平面图上,根据土方①解析法计算的范围,以一定的间距等分场地,将场地划分根据实测的数值计算面积的方法,包括几何图为若干个相互平行的横截面;按照设计高程与地面形法和坐标法。线所组成的断面图,计算每条断面线所围成的面所谓几何图形法,是根据实地测量有关的边、收稿日期:2003212224角元素进行面积计算的方法。将不规则图形分割作者简介:罗德仁(1966—),男,湖南邵阳人,博士研究生,主要从事地理成简
6、单的矩形、梯形或三角形等简单的几何图形分信息系统应用研究。别计算面积并相加得到所需面积的数据。60东华理工学院学报2005年所谓坐标法,通常是指对一个不规则的几何图形,测出该图形边界转折点的坐标值,再用下列公式计算:n1A=∑Xi(Yi+1-Yi-1)(2)2i=1式中Xi,Yi为转折点的纵横坐标值(土石方计算一般为距离和高程),n为转折点的数目,也即多边形边数,当i+1=n+1时,Xn+1=X1,Yn+1=Y1。②图解法通常是指从图上直接量算面积的方法。在土石方计算之前,根据设计断面和横断面测量资料按图2格网点数据
7、一定比例绘制横断面图,再用各种图解方法量算面Fig.2Datafopanepoint积。实际作业时,计算填挖方量平衡的设计高程的计算1.2方格网法式为:该方法首先将场地划分为若干方格(一般为边长10～20m的正方形),从地形图或实测得到每个H设=(∑H角点×∑H边点×2+∑H拐点×方格角点的自然标高,由给出的地面设计标高,根3+∑H中点×4)/4N(4)据各点的设计标高与自然标高之差,求出零线位式中N为方格总数。置,进而求出各方格的工程量,所有方格的工程量根据上式求得设计高程,在地形图中按内插法之和即为整个场地的工程
8、量。绘出设计高程的等高线,这条等高线就是填挖的分方格网法计算公式很多,用不同的计算公式,界线,又称零线。工作方案和程序便不一样。一般用水准测量或三然后计算各方格顶点的填充高度(即施工高角高程测量方法,测出方格网点的标高,计算方格度)及土方量。网的平均标高H及面积S,平均标高H可按下述几用方格网法计算土方量,设计面可以是水平种方法计算:的,也可以
