土方量計(jì)算方法的分析與比較

許丞　彭正泉　侯青青

（1.贛州贛南測繪院江西贛州　3410002.江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)江西贛州　3410003.江西有色地質(zhì)勘查二隊(duì)江西贛州　341000）

土方量計(jì)算方法的分析與比較

許丞1彭正泉2侯青青3

（1.贛州贛南測繪院江西贛州3410002.江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)江西贛州3410003.江西有色地質(zhì)勘查二隊(duì)江西贛州341000）

南方CASS成圖軟件是基于AutoCAD平臺技術(shù)的數(shù)字化測繪數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要包括地形成圖、地籍成圖、工程應(yīng)用三大領(lǐng)域，其中，工程測量模塊中提供以上四種土方計(jì)算的功能，本文探討應(yīng)用CASS7．0軟件進(jìn)行土方測量計(jì)算的方法和過程，可為日后工程土方測量計(jì)算提供借鑒作用。

南方CASS；AutoCAD；土方計(jì)算

1　引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，各種工程項(xiàng)目不斷增多，工程施工前的土地平整也相應(yīng)增多。土地平整中常常需要計(jì)算土方量，以便控制施工進(jìn)度，同時(shí)作為預(yù)算的依據(jù)。常見內(nèi)業(yè)計(jì)算有方格法、等高線法、斷面法和數(shù)字地面模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM）法等。不同的計(jì)算將產(chǎn)生不同的結(jié)果。如何規(guī)范土方計(jì)算[1]，需要對計(jì)算過程進(jìn)行研究，特別是現(xiàn)在，測量儀器越來越先進(jìn)，計(jì)算機(jī)也已經(jīng)全面普及，各種土方計(jì)算軟件更是層出不窮。評價(jià)軟件的計(jì)算結(jié)果，具有現(xiàn)實(shí)意義。CASS7.0成圖軟件是基于AutoCAD平臺技術(shù)的數(shù)字化測繪數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要包括地形成圖、地籍成圖、工程應(yīng)用三大領(lǐng)域，其中，工程測量模塊中提供以上四種土方計(jì)算的功能，本章探討應(yīng)用CASS7.0軟件進(jìn)行土方測量計(jì)算的方法和過程，可為日后工程土方測量計(jì)算提供借鑒作用。

研究思路：

研究所使用的儀器為2”級全站儀，計(jì)算軟件為廣州南方測繪儀器公司研制的地形地籍成圖軟件（CASS7.0）。實(shí)驗(yàn)前，對所用的全站儀進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方用于數(shù)據(jù)采集。選擇一代表性地形，用全站儀測量其特征點(diǎn)的地面坐標(biāo)和高程，通過CASS7.0軟件下載至計(jì)算機(jī)，保存成*.dat數(shù)據(jù)文件，利用CASS7.0生成數(shù)字化地形圖[1]，在數(shù)字化地形圖上分別用方格法、等高線法、斷面法和DEM法[1]計(jì)算相同面積和設(shè)計(jì)高程的土方量，并比較不同過程（如采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長的變化）對計(jì)算結(jié)果的影響。

2　斷面法計(jì)算

在計(jì)算范圍內(nèi)，按照CASS7.0格式，生成斷面圖數(shù)據(jù)格式，仿照道路設(shè)計(jì)參數(shù)，給出設(shè)計(jì)文件，在工程應(yīng)用中，選中斷面法計(jì)算土方。

3DTM法計(jì)算

在工程應(yīng)用中，選中DTM法計(jì)算土方。根據(jù)提示，選中數(shù)據(jù)文件，可算出范圍內(nèi)填、挖土方量。

4　方格網(wǎng)法計(jì)算

用復(fù)合線將計(jì)算范圍標(biāo)定，在工程應(yīng)用下拉菜單中選中方格網(wǎng)法計(jì)算土方，根據(jù)提示，輸入平整高程，和方格網(wǎng)邊長，即可計(jì)算出土方量的大小。

5　等高線法計(jì)算

在等高線下拉菜單中，建立DTM，生成等高線。在工程應(yīng)用中，選中等高線法計(jì)算土方。

6　結(jié)果與分析

6.1土方量計(jì)算結(jié)果

將全站儀測量的地面高程數(shù)據(jù)，分別采用斷面法、DTM法、方格網(wǎng)法、等高線法計(jì)算在相同平整面積和高程情況下土方量的大小，結(jié)果見表1。

表1　四種計(jì)算方法的最或是值和觀測值中誤差

從表1中可以看出，相同的外業(yè)測量數(shù)據(jù)，不同的計(jì)算方法，其結(jié)果會不同。即使用同一種方法計(jì)算，但用不同采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長，其計(jì)算結(jié)果也不同，采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長越短，計(jì)算結(jié)果均越大。

6.2結(jié)果分析

全站儀測量高程的精度由距離誤差和高程誤差決定，研究結(jié)果表明，全站儀采樣位置的平面點(diǎn)位中誤差為mD=±0.02m。土方計(jì)算的高程中誤差是數(shù)字化地形圖通過的插求點(diǎn)的高程中誤差。一般認(rèn)為影響數(shù)字化地形圖高程的精度的主要因素有：地形類別、內(nèi)插方法、采樣方式和粗差剔除程度等。

四種計(jì)算方法中，采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長不同，其計(jì)算結(jié)果也不同，測量學(xué)認(rèn)為，對某一量進(jìn)行多次觀測，觀測值中誤差越小，其離散程度越小則越可靠，所以認(rèn)為其精度就越高，因此，判別觀測值中誤差的大小可以反映其計(jì)算的精度高低。從表4～5可知，以DTM法計(jì)算的觀測值中誤差最小，其次是等高線法，斷面法，最后是方格法，說明DTM法的計(jì)算結(jié)果的離散程度小，精度最高。

相同的外業(yè)數(shù)據(jù)，計(jì)算精度的高低主要根高程點(diǎn)的內(nèi)插有關(guān)，DEM法和等高線法采用三角網(wǎng)的插點(diǎn)式計(jì)算地面高程，其擬合效果較接近地面高程，所以精度較高，方格法中方格頂點(diǎn)的高程通過按比例計(jì)算，受地形復(fù)雜因素的影響，其計(jì)算精度不高，所以土方計(jì)算的精度不高。通過實(shí)驗(yàn)，數(shù)字化地形圖上方格頂點(diǎn)的高程中誤差達(dá)到mh=±0.35m。斷面法通過提取橫斷面圖計(jì)算兩斷面間的土方，相對于方格法計(jì)算結(jié)果，其計(jì)算結(jié)果較接近實(shí)際土方量，所以其精度較方格法高。

[1]錢業(yè)宏.利用數(shù)字化地形圖進(jìn)行土方計(jì)算的方法[J].四川測繪，2005（03）.

[2]張婷婷，王鐵良.土方量計(jì)算方法研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（22）.

[3]CASS7.0用戶使用手冊.

TU751

A

1673-0038（2015）48-0128-01

2015-11-14