土石方量測量計算方法簡析

王桂利

山東省煙臺經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)規(guī)劃編研與信息中心

土石方量測量計算方法簡析

王桂利

山東省煙臺經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)規(guī)劃編研與信息中心

在工程建設(shè)過程中，根據(jù)土石方量的計算和測量，能夠?qū)こ塘窟M行預(yù)算和編制，對工程中的組織設(shè)計內(nèi)容進行重點的安排，同時也是其重要的依據(jù)。從目前對于土石方量的計算當(dāng)中可以看出，計算方法很多，也具備非常高的研究成果。文章對工程中的土石方量計算方法進行了分別介紹。

土石方量；計算方法；對比

1 土石方量計算方法的基本原理

1.1 DTM法土石方量計算

DTM法是數(shù)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(shè)計相應(yīng)的三維坐標系，用(X，Y，Z)來表示，根據(jù)地面點坐標和高程形成的三角網(wǎng)來展現(xiàn)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(nèi)的土石方量進行累加計算，同時根據(jù)計算得到的結(jié)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(shù)據(jù)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。

1.2 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(jù)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(yīng)用道路斷面法在計算系統(tǒng)中生成相應(yīng)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(fù)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(wǎng)生成，其中，縱斷面生成應(yīng)用較為廣泛，但是要避免出現(xiàn)重合的問題。

1.3 方格網(wǎng)法土石方量計算

方格網(wǎng)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(shè)計面之間的高度差為依據(jù)，分別計算每個方格的挖填方量，之后將所有的計算結(jié)果進行匯總分析，最終得到整個范圍內(nèi)的土石方量數(shù)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(shè)置成封閉區(qū)域，然后利用CASS軟件，根據(jù)軟件頁面中給出的相關(guān)提示，輸入相應(yīng)的計算數(shù)據(jù)，包括坐標數(shù)據(jù)、方格網(wǎng)寬度數(shù)據(jù)、目標高程數(shù)據(jù)等，然后根據(jù)設(shè)定的公式計算出土石方量的結(jié)果。

1.4 等高線法土石方量計算

等高線法可以根據(jù)工程區(qū)域內(nèi)的已有地圖進行數(shù)字化轉(zhuǎn)變，在數(shù)字化地圖上繪制出各等高線的高程數(shù)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。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。

2 土方量計算方法的分析比較

2.1 精度分析

2.1.1 DTM法的計算精度主要受到地形特點、采樣密度、高程點數(shù)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(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立準確的三角網(wǎng)，并進行嚴謹?shù)奶幚砗头治觥?/p>

2.1.2 斷面法的精度與2個相鄰斷面之間面積的相似度有關(guān)，當(dāng)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(shù)據(jù)進行認真的選擇和準確的計算，對于地形起伏較大的區(qū)域，可以通過增加斷面數(shù)提高計算精度。

2.1.3 方格網(wǎng)法的計算精度主要由方格網(wǎng)的寬度設(shè)計和高程點數(shù)據(jù)的采集密度決定，設(shè)計的方格網(wǎng)的寬度越小，高程點的采集密度越低，方格網(wǎng)的計算精度就越高。一般來說，方格網(wǎng)的寬度設(shè)計通常采用20m×20m的標準，高程點的采集密度也可以根據(jù)場地的大小做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.1.4 等高線法計算精度的眾多影響因素中，數(shù)字化地形圖的精確度起到?jīng)Q定性作用，由于一些施工區(qū)域地面起伏較大，并且坡度的變化也較為復(fù)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。

2.2 適用范圍

2.2.1 DTM法主要適用于設(shè)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(shù)據(jù)、高程點、三角網(wǎng)為依據(jù)進行計算，需要結(jié)合具體情況選擇合適的計算方法。根據(jù)DTM法的計算原理分析得出，當(dāng)高程點的密度較大時，實際地形的變化細節(jié)才能更加準確地表現(xiàn)出來，對起伏較大的山地同樣適用。

2.2.2 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(yīng)用范圍上有一定的局限性，一般可用于高差較大的地區(qū)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?qū)崿F(xiàn)土方量的計算。例如，可應(yīng)用于道路、溝渠、管道等帶狀工程的土方量計算。

2.2.3 方格網(wǎng)法計算起來直觀性較強，一般適用于設(shè)計面為斜面、平面、三角網(wǎng)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(dāng)設(shè)計面為斜面或平面時，只需根據(jù)設(shè)計中的高程數(shù)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(jié)果。

2.2.4 等高線法與上述3種計算方法相比，計算過程較為復(fù)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。

3 土石方量測量計算的幾點注意事項

3.1 DTM法計算的要點

應(yīng)用DTM法計算土石方量時，涉及的三角網(wǎng)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(qū)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(wǎng)的過程中往往存在結(jié)構(gòu)不合理的問題。針對上述問題，具體操作為在軟件的設(shè)置中對構(gòu)網(wǎng)條件加入限制，可以利用CASS軟件的“過濾三角形”菜單進行調(diào)整。

3.2 等高線法計算的要點

應(yīng)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(shù)量對計算結(jié)果的影響，這種影響在地形較為復(fù)雜的區(qū)域表現(xiàn)明顯。在應(yīng)用等高線法進行土方量計算時，要對就算區(qū)域內(nèi)的等高線進行逐一選取。

結(jié)束語

綜上所述，通過數(shù)據(jù)的研究和對比，通過格網(wǎng)法來計算土石方量，所用到的數(shù)據(jù)處理上速度非?？?，同時精確程度很高，在一些平坦的位置較為適用。要根據(jù)各地的實際情況，綜合對其精確度進行相應(yīng)的計算，保證所選用的方法能夠最精確地反映出此地情況。

[1]常青.工程土石方量計算方法的對比研究[J].中國勘察設(shè)計，2013，(4)：82-84.

[2]李勇，胡松，李連海，等.幾種土石方量測量計算方法的對比研究[J].北京測繪，2013，(6)：68-72.

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