土方量计算方法的分析与比较

许丞　彭正泉　侯青青

（1.赣州赣南测绘院江西赣州　3410002.江西省地矿局赣南地质调查大队江西赣州　3410003.江西有色地质勘查二队江西赣州　341000）

土方量计算方法的分析与比较

许丞1彭正泉2侯青青3

（1.赣州赣南测绘院江西赣州3410002.江西省地矿局赣南地质调查大队江西赣州3410003.江西有色地质勘查二队江西赣州341000）

南方CASS成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统，主要包括地形成图、地籍成图、工程应用三大领域，其中，工程测量模块中提供以上四种土方计算的功能，本文探讨应用CASS7．0软件进行土方测量计算的方法和过程，可为日后工程土方测量计算提供借鉴作用。

南方CASS；AutoCAD；土方计算

1　引言

随着国民经济建设的发展，各种工程项目不断增多，工程施工前的土地平整也相应增多。土地平整中常常需要计算土方量，以便控制施工进度，同时作为预算的依据。常见内业计算有方格法、等高线法、断面法和数字地面模型（Digital Elevation Model，简称DEM）法等。不同的计算将产生不同的结果。如何规范土方计算[1]，需要对计算过程进行研究，特别是现在，测量仪器越来越先进，计算机也已经全面普及，各种土方计算软件更是层出不穷。评价软件的计算结果，具有现实意义。CASS7.0成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统，主要包括地形成图、地籍成图、工程应用三大领域，其中，工程测量模块中提供以上四种土方计算的功能，本章探讨应用CASS7.0软件进行土方测量计算的方法和过程，可为日后工程土方测量计算提供借鉴作用。

研究思路：

研究所使用的仪器为2”级全站仪，计算软件为广州南方测绘仪器公司研制的地形地籍成图软件（CASS7.0）。实验前，对所用的全站仪进行检验，检验合格后方用于数据采集。选择一代表性地形，用全站仪测量其特征点的地面坐标和高程，通过CASS7.0软件下载至计算机，保存成*.dat数据文件，利用CASS7.0生成数字化地形图[1]，在数字化地形图上分别用方格法、等高线法、断面法和DEM法[1]计算相同面积和设计高程的土方量，并比较不同过程（如采样间距、断面间距、等高距和方格边长的变化）对计算结果的影响。

2　断面法计算

在计算范围内，按照CASS7.0格式，生成断面图数据格式，仿照道路设计参数，给出设计文件，在工程应用中，选中断面法计算土方。

3DTM法计算

在工程应用中，选中DTM法计算土方。根据提示，选中数据文件，可算出范围内填、挖土方量。

4　方格网法计算

用复合线将计算范围标定，在工程应用下拉菜单中选中方格网法计算土方，根据提示，输入平整高程，和方格网边长，即可计算出土方量的大小。

5　等高线法计算

在等高线下拉菜单中，建立DTM，生成等高线。在工程应用中，选中等高线法计算土方。

6　结果与分析

6.1土方量计算结果

将全站仪测量的地面高程数据，分别采用断面法、DTM法、方格网法、等高线法计算在相同平整面积和高程情况下土方量的大小，结果见表1。

表1　四种计算方法的最或是值和观测值中误差

从表1中可以看出，相同的外业测量数据，不同的计算方法，其结果会不同。即使用同一种方法计算，但用不同采样间距、断面间距、等高距和方格边长，其计算结果也不同，采样间距、断面间距、等高距和方格边长越短，计算结果均越大。

6.2结果分析

全站仪测量高程的精度由距离误差和高程误差决定，研究结果表明，全站仪采样位置的平面点位中误差为mD=±0.02m。土方计算的高程中误差是数字化地形图通过的插求点的高程中误差。一般认为影响数字化地形图高程的精度的主要因素有：地形类别、内插方法、采样方式和粗差剔除程度等。

四种计算方法中，采样间距、断面间距、等高距和方格边长不同，其计算结果也不同，测量学认为，对某一量进行多次观测，观测值中误差越小，其离散程度越小则越可靠，所以认为其精度就越高，因此，判别观测值中误差的大小可以反映其计算的精度高低。从表4～5可知，以DTM法计算的观测值中误差最小，其次是等高线法，断面法，最后是方格法，说明DTM法的计算结果的离散程度小，精度最高。

相同的外业数据，计算精度的高低主要根高程点的内插有关，DEM法和等高线法采用三角网的插点式计算地面高程，其拟合效果较接近地面高程，所以精度较高，方格法中方格顶点的高程通过按比例计算，受地形复杂因素的影响，其计算精度不高，所以土方计算的精度不高。通过实验，数字化地形图上方格顶点的高程中误差达到mh=±0.35m。断面法通过提取横断面图计算两断面间的土方，相对于方格法计算结果，其计算结果较接近实际土方量，所以其精度较方格法高。

[1]钱业宏.利用数字化地形图进行土方计算的方法[J].四川测绘，2005（03）.

[2]张婷婷，王铁良.土方量计算方法研究[J].安徽农业科学，2006（22）.

[3]CASS7.0用户使用手册.

TU751

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1673-0038（2015）48-0128-01

2015-11-14