土方计算方法.docx

由方格网来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X, Y, Z）和设计高程，通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量,并绘出填挖方分界线系统首先将方格的四个角上的高程相加（如果角上没有高程点,通过周围高程点内插得 出其高程）,取平均值与设计高程相减然后通过指定的方格边长得到每个方格的面积, 再用长方体的体积计算公式得到填挖方量方格网法简便直观,易于操作,因此这一方 法在实际工作中应用非常广泛用方格网法算土方量,设计面可以是平面,也可以是斜面,还可以是三角网,如图8-38所示图8-38 方格网土方计算对话框1、设计面是平面时的操作步骤：■用复合线画出所要计算土方的区域,一定要闭合,但是尽量不要拟合因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代,影响计算结果的精度■选择“工程应用\方格网法土方计算”命令■命令行提示：“选择计算区域边界线”；选择土方计算区域的边界线（闭合复合线）■ 屏幕上将弹出如图8-38方格网土方计算对话框,在对话框中选择所需的坐标文件；在 “设计面”栏选择“平面”,并输入目标高程；在“方格宽度”栏,输入方格网的宽度, 这是每个方格的边长,默认值为20米。

由原理可知,方格的宽度越小,计算精度越高但如果给的值太小,超过了野外采集的点的密度也是没有实际意义的■点击“确定”,命令行提示：最小高程=XX.XXX ,最大高程=XX.XXX总填方=XXXX.X立方米，总挖方=XXX.X立方米同时图上绘出所分析的方格网,填挖方的分界线（绿色折线）,并给出每个方格的填挖方,每行的挖方和每列的填方结果如图8-39所示图8-39方格网法土方计算成果图2、设计面是斜面时的操作步骤： 设计面是斜面的时候的，操作步骤与平面的时候基本相同，区别在于在方格网土方计算 对话框中“设计面”栏中，选择“斜面【基准点】”或“斜面【基准线】”如果设计的面是斜面（基准点），需要确定坡度、基准点和向下方向上一点的坐标，以 及基准点的设计高程点击“拾取”，命令行提示： 点取设计面基准点:确定设计面的基准点； 指定斜坡设计面向下的方向:点取斜坡设计面向下的方向；如果设计的面是斜面（基准线），需要输入坡度并点取基准线上的两个点以及基准线向 下方向上的一点，最后输入基准线上两个点的设计高程即可进行计算 点击“拾取”，命令行提示：点取基准线第一点:点取基准线的一点； 点取基准线第二点:点取基准线的另一点； 指定设计高程低于基准线方向上的一点:指定基准线方向两侧低的一边； 方格网计算的成果如图 8-39。

3、设计面是三角网文件时的操作步骤：选择设计的三角网文件，点击“确定”，即可进行方格网土方计算土方量计算方法的探讨来源：资源网作者：汤雪茜陈天伟发布时间：2008.06.06土方量的计算是建筑工程施工的一个重要步骤工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行 预算,它直接关系到工程的费用概算及方案选优在现实中的一些工程项目中，因土方量计算的精确 性而产生的纠纷也是经常遇到的如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速 准确的计算出土方量就成了人们日益关心的问题比较经常的几种计算土方量的方法有：方格网法、 等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平衡法和平均高程法等1、断面法当地形复杂起伏变化较大，或地狭长、挖填深度较大且不规则的地段，宜选择横断面法进行 土方量计算上图为一渠道的测量图形，利用横断面法进行计算土方量时，可根据渠LL，按一定的长度L 设横断面Al、A2、A3……Ai等断面法的表达式为(1)在（1）式中，Ai-1，Ai分别为第i单元渠段起终断面的填（或挖）方面积；Li为渠段长；Vi 为填（或挖）方体积土石方量精度与间距L的长度有关，L越小，精度就越高但是这种方法计算量大，尤其是在 范围较大、精度要求高的情况下更为明显；若是为了减少计算量而加大断面间隔，就会降低计算结果 的精度；所以断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。

2、方格网法计算对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法这种 方法是将场地划分成若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，从而将所有四棱柱的体积汇总 得到总的土方量在传统的方格网计算中，土方量的计算精度不高现在我们引入一种新的高程内插 的方法，即杨赤中滤波推估法2.1杨赤中推估杨赤中滤波与推估法就是在复合变量理论的基础上，对已知离散点数据进行二项式加权游动 平均，然后在滤波的基础上，建立随即特征函数和估值协方差函数，对待估点的属性值（如高程等） 进行推估2.2待估点高程值的计算■買首先绘方格网，然后根据一定范围内的各高程观测值推估方格中心0的高程值 •绘制方格时要根据场地范围绘制由离散高程点计算待估点高程为其中，"“ 肌……为参加估值计算的各离散点高程观测值，耳 为各点估值系数 而后进一步求得最优估值系数，进而得到最优的高程估值2.3挖（填）土方量区域面积的计算如果，土方量计算的面积为不规则边界的多边形那么在面积进行计算时，先对判断方格网 中心点是否在多边形内，如果在，那么就要计算该格网的面积，否则可以将该格网面积略去图孑点与多边形位瓷的判斷如图3所示，首先对格网中心点P进行判断，可以采用垂线法，即过P 点作平行于y轴向下的射线设多边形任意一边的端点为心讣”)八+15心令几二形4乳£胎41一兀)> ®几二(K- /j )：/'( ：Ti+1-Xj )(1)当6<0时，若y〉》：，则射线与该边有交点，否则无交点，若则知p在多边形上。

开• V - x • v • y ■ V(2 )当6=0时，若x= 3,则当y> '时，二者有交点("')，当y〈'时，不予考虑当y=时，说明P在多边形上若x="i+l，方法同上3)当6>0时，不予考虑对多边形各边进行上述判断，并统计其交点个数m,当m为奇数时，则P在多边形内部，否则P不在多边形内部通过对图中%、卩:点的判断可以知道，几位于多边形内，只位于多边形外那么，％所在的格网的面积要进行计算，而只所在的格网的面积则可以略去然后利用杨赤中滤波推估法求得的每个方格网的中心点的高程值与格网面积进行计算3)即二j表示第i行j列的小方格网，a，b为格网的边长，最后汇总土方量表1杨赤中法与其它方法内插精度比较倾斜閒 马鞍型面MH△日叱MHAHmax杨赤中法0.922.6'01.603.30巖小二乘配置法・1.103.522114.84克里金袪1.904.^7•无解无解'3、DTM法（不规则三角网法）不规则三角网（TIN）是数字地面模型DTM表现形式之一，该法利用实测地形碎部点、特征点进 行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方基于不规则三角形建模是直接利用野外实测的地形特征点（离散点）构造出邻接的三角形，组 成不规则三角网结构。

相对于规则格网，不规则三角网具有以下优点：三角网中的点和线的分布密 度和结构完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作为网格结点；不改变原始数据和精度；能 够插入地性线以保存原有关键的地形特征，以及能很好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特征 表现得淋漓尽致等因此在利用T1N算出的土方量时就大大提高了计算的精度3.1三角网的构建对于不规则三角网的构建在这里采用两级建网方式第一步，进行包括地形特征点在内的散点的初级构网一般来说，传统的TIN生成算法主要有边扩展法，点插入法，递归分割法等，以及它们的改进算 法在此仅简单介绍一下边扩展法所谓边扩展法，就是指先从点集中选择一点作为起始三角形的一个端点，然后找离它距离最 近的点连成一个边，以该边为基础，遵循角度最大原则或距离最小原则找到第三个点，形成初始三角 形由起始三角形的三边依次往外扩展，并进行是否重复的检测，最后将点集内所有的离散点构成三 角网，直到所有建立的三角形的边都扩展过为止在生成三角网后调用局部优化算法，使之最优3.2三角网的调整第二步，根据地形特征信息对初级三角网进行网形调整这样可使得建模流程思路清晰，易 于实现⑴地性线的特点及处理方法所谓地性线就是指能充分表达地形形状的特征线地性线不应该通过TIN中的任何一个三角形 的内部，否则三角形就会“进入”或“悬空”于地面，与实际地形不符,产生的数字地面模型(DTM)有 错。

当地性线与一般地形点一道参加完初级构网后，再用地形特征信息检查地性线是否成为了初 级三角网的边，若是，则不再作调整；否则，按图6作出调整总之要务必保证TIN所表达的数字地 面模型与实际地形相符佔)调整前图4在TIN建模过程中对地性线的处理如图4 (a)所示，为地性线，它直接插入了三角形内部，使得建立的TIN偏离了实际地形, 因此需要对地性线进行处理，重新调整三角网图4(b)是处理后的图形，即以地性线为三角边，向两侧进行扩展，使其符合实际地形⑵地物对构网的影响及处理方法等高线在遭遇房屋、道路等地物时需要断开，这样在地形图生成TIN时，除了要考虑地性线 的影响之外，更应该顾及到地物的影响一般方法是：先按处理地形结构线的类似方法调整网形；然 后，用“垂线法”判别闭合特征线影响区域内的三角形重心是否落在多边形内，若是，则消去该三角 形(在程序中标记该三角形记录)；否则保留该三角形经测试后，去掉了所有位于地物内部之三角形， 从而在特征线内形成“空白地”⑶陡坎的地形特点及处理方法遭遇陡坎时，地形会发生剧烈的突变陡坎处的地形特征表现为：在水平面上同一位置的点 有两个高程且高差比较大；坎上坎下两个相邻三角形共享由两相邻陡坎点连接而成的边。

当构造TIN 时，只有顾及陡坎地形的影响，才能较准确的反映出实际地形对陡坎的处理如图所示：鈿)调整后(a)调整前图5对陡坎的处理如图5 (a)所示，点1 ~4为实际测量的陡坎上的点，每个点其实有两个高程值，不符合实际 的地形特征在调整时将各点沿坎下方向平移了 1mm，得到了 5~8各点，其高程值根据地形图量取的 坎下比高计算得到将所有的坎上、坎下点合并连接成一闭合折线，并分别扩充连接三角形，即得到 调整后的图5 (b)3.3三角网法计算土方量三角网构建好之后，用生成的三角网来计算每个三棱柱的填挖方量，最后累积得到指定范围内 填方和挖方分界线三棱柱体上表面用斜平面拟合，下表面均为水平面或参考面，计算公式为：如图6所示,SSH为三角形角点填挖高差；鸟为三棱柱底面积图6 土方量计算表2两种方法的具体实例比较DTM法247561.20方格列法3321 T&. 66. 2.表一是对山区的实例比较分析，可以看出，DTM法的精度较高，因为三角网能很好地适应复杂、 不规则地形，从而更好地表达真实的地面特征但是要注意的是DTM方法计算土方量精度高,但其计 算过程中数据量大，占用大量存储空间因此，如果地图本身数据量大时就应慎重考虑是否采用该方 法。

4、平均高程法平均高程法测量时隔20 m测1个碎步点，把所有的碎步点高程相加取平均，作为该测区平均高 程该方法通常被施工单位采用，但该方法误差较大5、几种方法的实例比较表3 平原地区几种方法填挖方量（m?）DTM法275372.0739Q3：Eaa方格网法：276.215.176219.^0.3。