基于ARCGIS的土石方量计算和调配路径最优化研究.pdf

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1、第5期矿山测量No．52011年1O月MINESURVEYING0ct．2011doi：10．3969／j．issn．1001～358X．2011．05．014基于ARCGIS的土石方量计算和调配路径最优化研究李洪涛，陈建峰，何宏，李芳(沈阳市规划设计研究院土地分院，辽宁沈阳110004)摘要：随着ARCGIS的技术发展，如何利用ARCGIS获取更多信息成为当今研究热点。文中将ARC-GIS与土地整理相结合，先构建项目区设计前后的DEM，利用ARCGIS计算地块的填、挖土石方量，并将各地块抽象为供需点，应用Floyd算法和网路分析原理，实现土石方量调配路径的最

2、优化。关键词：ARCGIS；DEM；土石方量；网络分析；最优路径中图分类号：P208文献标识码：B文章编号：1001—358X(2011)04—0038—02本文结合土地整理项目，重点阐述了ARCGIS法、方格网法、散点法和表格法等等。在土地整理中土石方量计算和土石方量调配路径最DEM的出现为土石方量的计算提供了更新的方法，优化研究。提出了一套解决问题的完整思路。通过建立数字高程模型，可以很方便快捷地计算出典型地块的土石方量。1土石方量的计算与调配路径最优化(2)DEM的构建。1．1土石方量的计算原理此次选用的底图比例尺为1：~0000的项目区纸DEM法土石方

3、量计算实际上是计算原始地表与质地形图及电子版的土地利用现状图(CAD格式)。设计地表之间的体积值⋯。因此，只需在计算区建经过对地形图扫描和格式转换，利用ARCGIS软件立2个DEM，一个为原始地表DEM，另一个为设计进行地形图校正，再进行高程矢量化和属性赋值，并地表DEM，根据2个DEM的差即可求出计算区的土将高程文件格式转化为ARCGIS(}．shape)格式；最石方量。其数学表达式如下：后通过三维分析模块的CreateTINFromFeatures命H(，Y)=h(，y)一h。(，Y)令生成TIN，之后通过格式变换生成项目区DEM。V=j-j-日(，y)d

4、xdy(1)2．3调配路径最优化的Floyd算法式(1)中，日(，Y)为设计地表与原始地表的高有向网络G如图1所示。差，h。(，Y)为设计地表点高程，h(，Y)为原始地表点高程，为地块填、挖土石方量。1．2基于ARCGIS的土石方量计算(1)DEM的概述。数字高程模型是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟或者说是地形表面形态的数字化表示，英文为DigitalElevationModel，简称图1有向网络DEM。由于高程数据常常采用绝对高程或海拔，Floyd算法的基本思路是：从图的带权邻接矩阵DEM也常常称为DTM。基于规则格网的DEMA=[a(i，

5、_『)]开始，递归地进行n次更新，即由矩(GridbasedDEM)和基于不规则三角网的DEM(Ir_阵D’=A，按一个公式，构造出矩阵D‘¨；又由D‘regularTriangulatedNetworkbasedDEM，简称TIN用同样的公式构造出矩阵D；最后又由DI1用同basedDEM)以及等高线模型是目前数字高程模型的样的公式构造出矩阵D。矩阵D’的i行列元三种主要结构。构建DEM的数据源有很多，但最主素是i号定点到．『号定点的最短路径长度，称为JD要的数据源是从现有地形图数字化、地面测量或解为图的距离矩阵，同时可以引入一个后继点矩阵析航空摄影测量得到

6、的数字线化图(DLG)中获path来记录两点建的最短路径。其递推公式为：得。目前计算土石方量的方法很多，诸如断面D(∽：A38第5期李洪涛等：基于ARCGIS的土石方量计算和调配路径最优化研究DDl2==r．Lr．L土石方量如图3所示。¨ddU]J1Jnn●nnD=[四’]⋯，其中印=rain{’，d+d：I1)}其其中中(2)¨ddu其中，d表示中间只允许经过1号顶点，从i到==的路径中最短路径的长度；d’表示中间只允许经mm过1、2n号顶n点，从i到的路径中最短路径的长度；(U：d表0示中l间只允许经过1、2，⋯号顶点，从i到的路径(dn中(d最短路径的长

7、度；⋯⋯；d表示中间只允许经过1、2，⋯rL号顶点，从i到的路径中最短路径图3项目区裁剪区域挖方土石方量计算++dd2．3土方资源调配最优路径的实现的长度f，此_即l-为i到的最短路径长度。把每个地块需要开挖和回填的土石方量抽象为2应用分析供给点和需求点，以点文件的形式标注于地块的重心，等效于无权重最佳路径的生成问题，这种情况2．1项目区DEM的构建下进行的最优路径分析是完全按照网络自身的长短本文以ARCGIS软件为基本操作平台，使用三来确定，没有考虑路面完善程度、通车顺畅程度、道维分析模块的AreaandVolume工具，计算针对设计路车流量等因素。在使用A

8、rcgisNetworkAnalyst