[摘要]工程测量中，土石方计算是一个综合性的问题，既需要外业采集数据，又需要内业建立数字高程模型，还需要选取合适的方法进行计算。本文从各个方面综合分析土石方量计算过程的各个环节和精度影响的因素。  [关键字]工程测量 土石方计算  　　1　前言  　　土石方施工是建筑工程施工的一个基本环节，但是如何较为准确的计算土石方量则是工程测量中一个值得探讨的问题。在许多建筑工程施工中都有土石方工程，土石方量的计算是工程费用概算及方案选优的重要因素。特别是在大型工程建设中，如何准确的计算土石方量，它关系到施工进度的掌握、工程量的计算和资金的结算。  　　2　传统计算方法  　　（1）断面法适用于河流或道路等带状地形或者不规则边界的场地。沿场地中心做出纵断面桩位，再在纵断面上取若干个相互平行的断面，一般都采用10m或20m截取平行的横断面（精度要求不高的时候可采用更长的距离），再在横断面上根据现场地形变化按需要测量点位高程制图，并计算出各横断面和设计面围成的面积，用两断面的平均面积和距离相乘得到两断面间的土方量，最后累加计算出总的土方量。  　　（2）方格网法土方计算适用于工业建筑区、住宅小区等规则边界的场地。首先建立坐标方格网，方格网的一边与场地坐标网平行，边长大小根据地形变化的复杂程度和设计要求的精度确定，一般常采用10m×10m或20m×20m，如局部地形变化较大可在局部使用小方格网。再在现场测出方格各个角点的自然标高、设计标高以及施工高程。然后采用方格四个角点的平均施工高程和面积相乘得到每个方格的土方量，最后累加计算出总的土方量。  　　由于传统计算方法都需要现场进行大量的放样工作再进行数据采集，如果需要进行收方计算还要进行二次放样工作，外业工作量相当的大，特别是复杂地形无论是方格网法还是断面法都不可能做到很精确的计算，严重的影响计算的精度。  　　3　现代计算方法  　　3.1 DTM--数字地面模型  　　DTM（Digital　Terrain　Model）--数字地面模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。DTM最基础的应用是求DTM范围内任意点的高程，在此基础上进行地形属性分析。由于已知有限个格网点的高程，可以利用这些格网点高程拟合一个地形曲面，推求区域内任意点的高程。  　　3.2计算方法及精度比较  　　在DTM的基础上，可以在DTM模型中使用传统的断面法和方格网法进行计算，断面法和方格网法所需点位高程可以在DTM中插值求出，故可以不受限制的采集其中的数据，无论是多次计算还是采用不同方向不同大小的计算方式都可以迅速的得到结果。  　　在使用规则图形计算的基础上，不规则图形计算法也开始应运而生，比较有代表的就是三角网法和等高线法。三角网法计算土方量是直接根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过每三个点生成一个三棱锥来计算填挖方量，累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。等高线法是根据地形图计算任意两条等高线之间的土方量，由于两条等高线所围面积可求，两条等高线与设计高之间的高差已知，可求出这两条等高线之间的土方量，累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。  　　方格网法和断面法属于采用规则图形结构，三角网法和等高线法属于采用不规则图形结构。规则图形结构有以下优点：（1）计算简单，可以采用手工计算的方法，直接使用计算器等简易工具对图形面积和方量进行计算，且比不规则图形计算量小。（2）可以根据精度需要自行选择合适的图形，合理的对图形观测点进行取舍。（3）生成图形直观易懂，能够直观的反应出现场需要挖或填的高度，且每个图形大小较为统一，可以合理的摆放计算结果。不规则图形有以下优点：（1）省去了规则图形结构中由直接观测数据到网格点的数据转换，尤其是三角网法点数据就是直接观测数据，精度只与实地采集数据的准确度有关，高于经插值得到的规则图形点数据精度，但其存储数据量和计算量大，数据结构复杂和难以建立，手工计算难以推广，随着计算机技术的广泛发展得以逐步推广。（2）直接利用原始数据点插补等值点位置，能较好地顾及地貌特征点、线，逼真地表示复杂地形起伏特征，对很小的特征点都能参与计算，几何算法简单，可靠。而规则图形法如果把格点设计得太大，当某一特征点（如最高点）刚好位于格点中间时，就不能参加土方量的计算如果，如果把网格设计得过小又要大量的增加计算量。  　　断面法和方格网法能反应主要的施工特征，很难反映施工的细部特征，使得测出的土方量与实际的土方量有一定的出入，但是由于其生成图纸和计算数据较为直观，容易理解，还是现在采用最多的方法。三角网法和等高线法构成的计算系统性能最优，能很好的反应地形特征，精度高于方格网法和断面法精度，但其存储数据量大，数据结构复杂和难以建立，而且由于图形不规则，计算过程不容易表达，一般用于单纯对量的计算。  　　4结束语  　　随着测绘技术和计算机三维制图技术的发展，在野外进行地形图测绘内业建立现场的地形模型的方法得到普及。而且随着近景摄影测量、低空无人机摄影测量及三维激光扫描技术的发展，现场采集数据变得更加简单和准确，能够比较完整的恢复现场的地貌。在内业上，由于不再受到点位放样和数据采集效率的影响，可以使用任意大小的断面和方格网，也可同时使用多种不同的计算方法进行计算，精度也得到很大提高。  　　文章由中恒信青岛工程造价公司整理 文章由中恒信青岛工程造价公司整理 参考文献  　　[1]　张正禄　编著《工程测量学》[M].武汉.武汉大学出版社 2005  　　[2]周霞，周国华.浅析不规则三角网结构（DTM）法土方量计算[J].合肥.《安徽建筑》2011年第03期　86～87  　　[3]黄少谷　.CASS与HTCAD的土方计算比较[J].武汉.《城市勘测》2009年第02期　95～96  　　[4]陈黎阳.土方测量计算方法比较研究[J].南京.《现代测绘》2010年第05期　25～26  

tag标签：