土石方量測量計算方法簡析

趙吉明

（宜賓市城鄉規劃建設地理信息中心,四川宜賓644100）

土石方量測量計算方法簡析

趙吉明

（宜賓市城鄉規劃建設地理信息中心,四川宜賓644100）

土石方量測量計算是建筑工程施工設計的重要環節，直接影響整個工程的施工質量和造價控制。為提高土石方量測量計算水平，很多企業積極引用現代化計算機技術，其中CASS軟件得到了廣泛應用，采用CASS軟件中的土方量計算方法提高了土方量的計算精確度，為后期工程的施工成本預算提供了有效依據。基于CASS軟件，對應用較為廣泛的幾種土石方量測量計算方法進行簡單分析，對測量計算精確度和適用范圍作比較，提出土石方量測量計算的幾點注意事項，以供相關工作者參考。

土石方量；測量計算；CASS軟件；精確度；適用范圍

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.005

1 引言

隨著科學技術的不斷進步，工程測量工作加強了對空間技術、通訊技術以及計算機技術的應用力度，在數據采集和處理方面取得了明顯進步。土石方量測量是建筑工程測量的重要組成部分，由于土方量受到場地平整坡度、施工驗收方法、土壤松散系數等因素的影響，計算起來相當復雜，因此必須利用現代化計算機技術提高測量計算的科學性、準確性，例如CASS軟件被應用于涉及土方量計算的諸多施工項目中，為施工過程提供了準確的土方量計算結果。土石方量測量計算方法主要包括DTM法、斷面法、方格網法、等高線法等[1]，在實際工程中，必須根據具體情況合理選取不同的計算方法。

2 土石方量計算方法的基本原理

2.1 DTM法土石方量計算

DTM法是數字地面模型的簡稱，該模型在實際運用中，主要利用實地測量的地面平面坐標和高程設計相應的三維坐標系，用（X,Y,Z）來表示，根據地面點坐標和高程形成的三角網來展現實際的地表形狀，在實際計算過程中，通過計算每條邊形成的三棱錐的挖填方量，來對指定施工范圍內的土石方量進行累加計算，同時根據計算得到的結果來進行挖填方分界線的繪制。用DTM法進行土石方量計算，對測量數據的準確性要求極高，從而保證與實際施工情況相符合，盡量減小誤差，提高計算的精確度[2]。

2.2 斷面法土石方量計算

斷面法主要涉及場地斷面、道路斷面以及一些任意斷面的土石方量的計算，根據不同的工程特點，合理選用不同的計算工具和計算軟件，盡量減少工作量。以某道路工程土石方量計算為例，應用道路斷面法在計算系統中生成相應的里程文件，一般來說生成的里程文件包括縱斷面生成和復合線生成等方式，特殊情況時可以由等高線生成以及三角網生成，其中，縱斷面生成應用較為廣泛，但是要避免出現重合的問題。

2.3 方格網法土石方量計算

方格網法的基本計算原理是將計算范圍劃分為若干個方格，以實際地面和設計面之間的高度差為依據，分別計算每個方格的挖填方量，之后將所有的計算結果進行匯總分析，最終得到整個范圍內的土石方量數值。這種計算方法在運用時，利用多段線來連接各個控制點，從而將各級平臺設置成封閉區域，然后利用CASS軟件，根據軟件頁面中給出的相關提示，輸入相應的計算數據，包括坐標數據、方格網寬度數據、目標高程數據等，然后根據設定的公式計算出土石方量的結果。

2.4 等高線法土石方量計算

等高線法可以根據工程區域內的已有地圖進行數字化轉變，在數字化地圖上繪制出各等高線的高程數值、等高線上的特征點以及各個特征點之間有序排列的平面坐標。在實際工程中，如果掃描該區域的矢量圖難以得到高程數據，這時就要應用等高線法進行土石方計算。運用該方法計算土石方量要注意選用閉合的等高線，然后根據兩條等高線之間形成的封閉區域的面積及已知的高度差，計算出兩條等高線之間的土石方量。這種方法對等高線的繪制技巧要求極高，在繪制過程中必須保證等高線的正確。

3 土方量計算方法的分析比較

3.1 精度分析

1）DTM法的計算精度主要受到地形特點、采樣密度、高程點數目、測量誤差等諸多因素的影響，其中，采樣地點的地形特征的影響作用最大，為保障DTM法的計算精度，需要在高程數據的基礎上建立準確的三角網，并進行嚴謹的處理和分析[3]。

2）斷面法的精度與2個相鄰斷面之間面積的相似度有關，當2個相鄰斷面之間面積相近且間距較小時，可以提高計算精度。為保障斷面法的計算精度，要對橫縱斷面數據進行認真的選擇和準確的計算，對于地形起伏較大的區域，可以通過增加斷面數提高計算精度。

3）方格網法的計算精度主要由方格網的寬度設計和高程點數據的采集密度決定，設計的方格網的寬度越小，高程點的采集密度越低，方格網的計算精度就越高。一般來說，方格網的寬度設計通常采用20m×20m的標準，高程點的采集密度也可以根據場地的大小做出適當的調整。

4）等高線法計算精度的眾多影響因素中，數字化地形圖的精確度起到決定性作用，由于一些施工區域地面起伏較大，并且坡度的變化也較為復雜，只有提高地形圖的精度才能保證等高線法的計算精度。與上述幾種計算方法比較，等高線法的計算精度較低。

3.2 適用范圍

1）DTM法主要適用于設計面為平場及單一傾斜場的土石方量計算，包括3種計算方法，分別以坐標數據、高程點、三角網為依據進行計算，需要結合具體情況選擇合適的計算方法。根據DTM法的計算原理分析得出，當高程點的密度較大時，實際地形的變化細節才能更加準確地表現出來，對起伏較大的山地同樣適用。

2）斷面法的計算原理簡單，計算操作方便，但是由于受到斷面間距的影響，在應用范圍上有一定的局限性，一般可用于高差較大的地區和狹長帶狀地形等，只要掌握斷面面積以及兩端面之間的間距就能夠實現土方量的計算。例如，可應用于道路、溝渠、管道等帶狀工程的土方量計算。

3）方格網法計算起來直觀性較強，一般適用于設計面為斜面、平面、三角網的地形起伏較小、坡度變化平緩的場地，例如塘、河填挖等工程的土方量計算。當設計面為斜面或平面時，只需根據設計中的高程數值或斜面的基準點、基準線、坡度進行計算，便可得出土方量計算結果。

4）等高線法與上述3種計算方法相比，計算過程較為復雜，其主要利用閉合的等高線來計算土方量，但是在實際工程測量中，很難得到準確的閉合等高線，因此該方法具有很大的局限性，一般用于工程概算中。

4 土石方量測量計算的幾點注意事項

4.1 DTM法計算的要點

應用DTM法計算土石方量時，涉及的三角網的連接方法具有隨機性，利用CASS軟件時，針對高程點密度較低的區域，即使兩點之間的距離較大，軟件也會自動參考最近高程點的信息進行連接，由此可見，在生成三角網的過程中往往存在結構不合理的問題。因此，土方量計算過程中要進行適當的刪除，從而保障計算的精度。同時，根據計算需要，可以在合適的地方重組或添加三角形。針對上述問題，具體操作為在軟件的設置中對構網條件加入限制，可以利用CASS軟件的“過濾三角形”菜單進行調整[4]。此外，由于野外地形結構十分復雜，在測量工作中，工作人員可以拍攝現場的照片，并對地形變化較大的地方做出特殊標記，從而為三角網的構建提供可靠的參考，進而做出科學的對比和修改，使三角網與實際地貌更加貼近。

4.2 等高線法計算的要點

應用等高線法進行土石方量的計算要注意盡量選擇比例尺較大的地形圖，以保障計算精度。計算過程中要注意選擇閉合性較強的等高線，同時也要注意等高線的選取數量對計算結果的影響，這種影響在地形較為復雜的區域表現明顯，如圖1和圖2的比較。通過比較可以發現圖2的計算結果更加準確。因此，在應用等高線法進行土方量計算時，要對就算區域內的等高線進行逐一選取。此外，由于等高線的取舍和應用受到人為因素的影響，計算得到的土石方量和實際的土石方量之間可能存在一定的誤差，因此該方法要謹慎使用。

Analysis on Calculation Method of Earthwork Measurement

ZHAO Ji-ming
(Yibin Geographical Information Center of Urban and Rural Planning and Construction,Yibin 644100,China)

Earthwork measurement is an importantpart of construction design,which will directly influence the quality and costcontrol.In order to improve the level of earthwork measurement,many enterprises actively adopted modern computer technology,of which CASS software is used widely.The accuracy of earthwork calculation is improved by using the calculation methods in CASS soft ware,offering valid basis for construction cost budget later.Based on the CASS soft ware,the paper analyzes some common calculation methods widely used in earthwork measurement,compares them from the aspects of accuracy and the scope,and puts forward some tips for earthwork calculation,to offerreference for relevant staff.

earthwork;measurement;CASS software;accuracy;scope

TU198+.6

A

1007-9467（2016）09-0009-03

趙吉明（1972～），男，四川南溪人，工程師，從事工程測量研究。