土石方量测量计算方法简析

赵吉明

（宜宾市城乡规划建设地理信息中心,四川宜宾644100）

土石方量测量计算方法简析

赵吉明

（宜宾市城乡规划建设地理信息中心,四川宜宾644100）

土石方量测量计算是建筑工程施工设计的重要环节，直接影响整个工程的施工质量和造价控制。为提高土石方量测量计算水平，很多企业积极引用现代化计算机技术，其中CASS软件得到了广泛应用，采用CASS软件中的土方量计算方法提高了土方量的计算精确度，为后期工程的施工成本预算提供了有效依据。基于CASS软件，对应用较为广泛的几种土石方量测量计算方法进行简单分析，对测量计算精确度和适用范围作比较，提出土石方量测量计算的几点注意事项，以供相关工作者参考。

土石方量；测量计算；CASS软件；精确度；适用范围

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

1 引言

随着科学技术的不断进步，工程测量工作加强了对空间技术、通讯技术以及计算机技术的应用力度，在数据采集和处理方面取得了明显进步。土石方量测量是建筑工程测量的重要组成部分，由于土方量受到场地平整坡度、施工验收方法、土壤松散系数等因素的影响，计算起来相当复杂，因此必须利用现代化计算机技术提高测量计算的科学性、准确性，例如CASS软件被应用于涉及土方量计算的诸多施工项目中，为施工过程提供了准确的土方量计算结果。土石方量测量计算方法主要包括DTM法、断面法、方格网法、等高线法等[1]，在实际工程中，必须根据具体情况合理选取不同的计算方法。

2 土石方量计算方法的基本原理

2.1 DTM法土石方量计算

DTM法是数字地面模型的简称，该模型在实际运用中，主要利用实地测量的地面平面坐标和高程设计相应的三维坐标系，用（X,Y,Z）来表示，根据地面点坐标和高程形成的三角网来展现实际的地表形状，在实际计算过程中，通过计算每条边形成的三棱锥的挖填方量，来对指定施工范围内的土石方量进行累加计算，同时根据计算得到的结果来进行挖填方分界线的绘制。用DTM法进行土石方量计算，对测量数据的准确性要求极高，从而保证与实际施工情况相符合，尽量减小误差，提高计算的精确度[2]。

2.2 断面法土石方量计算

断面法主要涉及场地断面、道路断面以及一些任意断面的土石方量的计算，根据不同的工程特点，合理选用不同的计算工具和计算软件，尽量减少工作量。以某道路工程土石方量计算为例，应用道路断面法在计算系统中生成相应的里程文件，一般来说生成的里程文件包括纵断面生成和复合线生成等方式，特殊情况时可以由等高线生成以及三角网生成，其中，纵断面生成应用较为广泛，但是要避免出现重合的问题。

2.3 方格网法土石方量计算

方格网法的基本计算原理是将计算范围划分为若干个方格，以实际地面和设计面之间的高度差为依据，分别计算每个方格的挖填方量，之后将所有的计算结果进行汇总分析，最终得到整个范围内的土石方量数值。这种计算方法在运用时，利用多段线来连接各个控制点，从而将各级平台设置成封闭区域，然后利用CASS软件，根据软件页面中给出的相关提示，输入相应的计算数据，包括坐标数据、方格网宽度数据、目标高程数据等，然后根据设定的公式计算出土石方量的结果。

2.4 等高线法土石方量计算

等高线法可以根据工程区域内的已有地图进行数字化转变，在数字化地图上绘制出各等高线的高程数值、等高线上的特征点以及各个特征点之间有序排列的平面坐标。在实际工程中，如果扫描该区域的矢量图难以得到高程数据，这时就要应用等高线法进行土石方计算。运用该方法计算土石方量要注意选用闭合的等高线，然后根据两条等高线之间形成的封闭区域的面积及已知的高度差，计算出两条等高线之间的土石方量。这种方法对等高线的绘制技巧要求极高，在绘制过程中必须保证等高线的正确。

3 土方量计算方法的分析比较

3.1 精度分析

1）DTM法的计算精度主要受到地形特点、采样密度、高程点数目、测量误差等诸多因素的影响，其中，采样地点的地形特征的影响作用最大，为保障DTM法的计算精度，需要在高程数据的基础上建立准确的三角网，并进行严谨的处理和分析[3]。

2）断面法的精度与2个相邻断面之间面积的相似度有关，当2个相邻断面之间面积相近且间距较小时，可以提高计算精度。为保障断面法的计算精度，要对横纵断面数据进行认真的选择和准确的计算，对于地形起伏较大的区域，可以通过增加断面数提高计算精度。

3）方格网法的计算精度主要由方格网的宽度设计和高程点数据的采集密度决定，设计的方格网的宽度越小，高程点的采集密度越低，方格网的计算精度就越高。一般来说，方格网的宽度设计通常采用20m×20m的标准，高程点的采集密度也可以根据场地的大小做出适当的调整。

4）等高线法计算精度的众多影响因素中，数字化地形图的精确度起到决定性作用，由于一些施工区域地面起伏较大，并且坡度的变化也较为复杂，只有提高地形图的精度才能保证等高线法的计算精度。与上述几种计算方法比较，等高线法的计算精度较低。

3.2 适用范围

1）DTM法主要适用于设计面为平场及单一倾斜场的土石方量计算，包括3种计算方法，分别以坐标数据、高程点、三角网为依据进行计算，需要结合具体情况选择合适的计算方法。根据DTM法的计算原理分析得出，当高程点的密度较大时，实际地形的变化细节才能更加准确地表现出来，对起伏较大的山地同样适用。

2）断面法的计算原理简单，计算操作方便，但是由于受到断面间距的影响，在应用范围上有一定的局限性，一般可用于高差较大的地区和狭长带状地形等，只要掌握断面面积以及两端面之间的间距就能够实现土方量的计算。例如，可应用于道路、沟渠、管道等带状工程的土方量计算。

3）方格网法计算起来直观性较强，一般适用于设计面为斜面、平面、三角网的地形起伏较小、坡度变化平缓的场地，例如塘、河填挖等工程的土方量计算。当设计面为斜面或平面时，只需根据设计中的高程数值或斜面的基准点、基准线、坡度进行计算，便可得出土方量计算结果。

4）等高线法与上述3种计算方法相比，计算过程较为复杂，其主要利用闭合的等高线来计算土方量，但是在实际工程测量中，很难得到准确的闭合等高线，因此该方法具有很大的局限性，一般用于工程概算中。

4 土石方量测量计算的几点注意事项

4.1 DTM法计算的要点

应用DTM法计算土石方量时，涉及的三角网的连接方法具有随机性，利用CASS软件时，针对高程点密度较低的区域，即使两点之间的距离较大，软件也会自动参考最近高程点的信息进行连接，由此可见，在生成三角网的过程中往往存在结构不合理的问题。因此，土方量计算过程中要进行适当的删除，从而保障计算的精度。同时，根据计算需要，可以在合适的地方重组或添加三角形。针对上述问题，具体操作为在软件的设置中对构网条件加入限制，可以利用CASS软件的“过滤三角形”菜单进行调整[4]。此外，由于野外地形结构十分复杂，在测量工作中，工作人员可以拍摄现场的照片，并对地形变化较大的地方做出特殊标记，从而为三角网的构建提供可靠的参考，进而做出科学的对比和修改，使三角网与实际地貌更加贴近。

4.2 等高线法计算的要点

应用等高线法进行土石方量的计算要注意尽量选择比例尺较大的地形图，以保障计算精度。计算过程中要注意选择闭合性较强的等高线，同时也要注意等高线的选取数量对计算结果的影响，这种影响在地形较为复杂的区域表现明显，如图1和图2的比较。通过比较可以发现图2的计算结果更加准确。因此，在应用等高线法进行土方量计算时，要对就算区域内的等高线进行逐一选取。此外，由于等高线的取舍和应用受到人为因素的影响，计算得到的土石方量和实际的土石方量之间可能存在一定的误差，因此该方法要谨慎使用。

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

赵吉明（1972～），男，四川南溪人，工程师，从事工程测量研究。