用Auto CAD技术计算土方工程量方法浅析

1、用 Auto CAD 技术计算土方工程量方法浅析李洪平（江苏省金坛市审计局）【时间：2011年12月12日】【来源：】【字号：大中小】内容提要：随着固定资产投资审计的不断深化，传统的审计技术有时会力所不达。尤其在审计大型土、 石方工程、水下工程、大面积不规整图形计量等工程项目。因限于审计手段，无法使用皮尺、测距仪获得 长度、距离、高度、面积、体积等现场实测数据，会对审计结果的准确性、公信性提出了挑战，也将给审 计质量埋下隐患。我们在审计城南湿地公园假山土方工程时，通过把集成了 GPS数据的图形运用Auto CAD， 精确、直观地获得长度、高度、面积等工程量数据，使两个土方标段的核减额分别高出采用传统审计方法 的3倍和3.29倍，工程核减率分别高达56.76%和43.92%，顺利为国家节约建设资金2635.32万元。关键词：CAD计算土方量方法一、问题的提出2010年11月，我局对本市城南湿地公园（现名：南洲公园）第一、二两个假山土方堆筑和道路 工程标段进行审计。由于假山占地面积大、图形极不规则、原始地貌复杂、堆坡造型后根本无法使用皮尺、 测距仪等工具实地测量、复核假山的长度、高度、弧度

2、、面积等数据。审计人员在初审时，按传统方法：首先根据施工图和图示的形状、长度、宽度等数据，近视计算假山 图形的面积；然后根据施工图中各点的高程，汇总、计算假山的平均高程数据；最后将面积和高度的积近 视作为假山的体积。审计时中我们发现图纸中高点处的高程数据相当密集、而低点处较稀疏，为确保平均 数值的准确性，在计算平均高程时适当删减了高点的高程数据，以使平均堆土高度相对精确。按此方法， 我们得出城南湿地公园第一、二两个标段土方工程的初步审计结果：一标段核减工程造价1008.21万元（其 中：土方227.19万元，木桩护坡、道路、雨污管及其他781.02万元）、二标段核减260.48万元（其中： 土方156.79万元，道路、雨污管及其他103.69万元），核减率分别为30.78%和14.75%。但是，将该初审 结果与施工方核对时施工方提出了诸多异议：一是图上的长、宽、数据是当时现场测量并经过甲乙方和监 理签字确认的，不同意审计人员按相应密度权数删除高点的标高后计算平均高程；二是一标段项目部认为 其土方核减明显高于二标段，原因是审计人员在现场测量山体的长、宽、高数据时测量的点没有科学性， 造成

3、人为核减。无法像道路、雨污管那样可以精确得出审计结果。两个标段对土方工程的初步审计结果均 不肯签字确认。审计进入进退两难的境地。二、新思路的产生（一）数据基础施工单位提供的高程数据是业主（建设单位）聘请测绘所在工程竣工后用GPS全站仪实测的数据，属 于第三方数据，因此数据的可信度较高。源图由规划部分提供。（二）技术储备对复杂图形测量技术的发展给审计技术创新提供技术支撑。目前我们的技术储备包括：1. GPS图形测量技术（1）GPS的概念GPS又称为“全球定位系统”（Global Positioning SystemGPS），是一个由覆盖全球的24颗卫星组 成的卫星系统。这个系统可以保证在地球上任意一点，都可以在任意时间通过观测到的4颗卫星，确定该 点的经、纬度、高度、速度、时间等信息。该项技术包括空间、地面控制和用户设备3个部分组成。（2）GPS技术在图形测量中的应用与审计相关的用户设备是GPS全站仪，用于GPS信号接收和测量数据的程式计算，属于GPS与现代通 信相结合的技术。该技术实现了测量点间的通视，并可使几何图形任意化，比常规测量方法更加灵活、方 便。能够快速、高效、准确地提供点、

4、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精 度、自动化、高效益等显著特点，在精度、效率、成本等方面显示出巨大的优越性。现已广泛应用于军事、 民用交通（船舶、飞机、汽车等）导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以 及日常生活（人员跟踪、休闲娱乐）等不同领域。2. CAD技术CAD即“计算机辅助设计（Computer Aided Design的英文缩写），是目前国内最流行的辅助制图软 件系统，广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空 航天、轻工化工等诸多领域。在效果图应用中，CAD的作用主要在于精确制图。一是平面的参考，在很多 园林景观平面效果图中，用来绘制精确的地形；二是绘制复杂图形，在制作效果图的过程中遇到较为复杂、 或者要求精确的图形在3D中难以完成时，就要使用CAD来帮忙；三是部分模型库的使用。CAD的大量专业 应用模块和软件决定了在某个领域和方面有其快捷和方便的特性，不客观对待是不对的。（三）打开思路我局在2009年跟踪审计“沈渎垃圾填埋场”工程时，曾经与建设单位商定聘请测绘部门现场测绘、计 算填

5、埋场土方工程量。受其启发，我们从相关单位获取了带GPS高程数据的竣工图和该宗地块原始地形图 的电子数据。运用Auto CAD2006轻松获得审计所需要的长度、高度、面积等计算假山堆方体积的数据。为了确定计算精度，我们从图中分别获取一段直道和弯道的长度数据，然后到现场用轮式测距车、激 光测距仪实地丈量比对，发现数据及其精准，充分肯定了这一思路的准确性。三、审计结果获得重大突破根据上述思路我们及时调整审计方案，确定把集成了 GPS数据的图形用Auto CAD软件获得长度、高度、 面积等数据。再根据数学公式计算确定假山土方工程量。该方案经过与建设、施工、监理等单位充分论证, 获得认同。于是，便很顺利地完成了对城南湿地公园第一、二两个标段中土方工程量的审计工作。得到的 审计结果是：一标段核减工程造价1859.49万元（其中土方核减908.20万元），二标段核减造价775.83 万元（其中土方核减672.14万元），核减率分别高达56.76%和43.92%。与初审结果相比，土方工程分别 新增核减额681.01万元和515.35万元，分别是初审核减额的3.998倍和4.29倍。而且审计工作进展相当

6、 顺利，施工单位信服地在审计结果上予以签字确认（见图1）。图2图1四、运用Auto CAD确定假山土方工程量的步骤和方法为直观起见，此处以西山（见图2西南角杨红色框部分）土方的具体计算过程为例，介绍如何将集成了 GPS数据的图形，运用AutoCAD软件获取审计所需数据，计算确定假山土方工程量。具体的步骤和方法如下:（一）获取数据我们向建设单位获取了带GPS高程数据的竣工图电子版，同时从市规划测绘院调取了该宗地块的原始地形图电子版。将这两个图导入AutoCAD2006软件，生成带GPS基点、等高线等图层的“竣工图”（见图2）和带GPS基点数据和图层的“原始地形图”（见图3）。!；.二鴻碾戟:亦莊睡念蛀夏巍二X： ：独樓廡警建謬爨錢當裁磁东1為芯忑加必止麻；洸*攻癒.口慚.込蠣.昭.谗 ” 1 mr 、n 、n 、r、n m * r “ * ”Hjx. JU；斑如：“ui IW m U 4 d 3 叫 U U 叫叫 WJMAAWJ&wC齐址咲 J. 3 : : .：.：. ：.f： ：竝 ic riXjklX1 1 aXBJ ； iKii i； iiii iii Mjii-iii i-ii

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8、4）,将其中的土方分成绿色的山体基础 （黄海标高-0.05+5.00）和灰色的山体（黄海标高+5.00以上）两个部分。图4通过图4,对西山进行三维分析：（1）北山山顶是一个锥体，应使用锥体体积的计算公式计算体积；（2）其他山体部分有等高线，每上下两个等高线之间都是一个多棱台，应采用多棱台体积的数学公式 （V=1/3（S1+S2+（S1*S2） A1/2），计算确定每一个台体的体积。（3）将全部体积进行汇总，就可以得到西山的总体积。3. 假山土方工程量的计算方法取得共识后，确定将图4中的假山土方工程分成黄海标高-0.05+5.00 山体基础（绿色部分）、黄海标高+5.00以上山体（灰色）两个部分分别进行计算。其中：（1）基础部分：首先，运用计算体积的数学公式（柱体、台体），计算基础的全部体积。然后，计算原始地形图中的小岛、圩堤、河岸等土方的体积，扣减假山基础的体积。将二者的差作为基础堆方总量。（2）山体部分：按照数学公式（台体、锥体）直接计算南、北两个山体的体积，作为堆方总量。（三）审计步骤1、打开竣工图（见图2），找到西山地形图（见图5），检查每条等咼线是否封闭，对未封闭的等咼 线使用AotoCAD的相关工具进行线段闭合（见图5中的红框），通过“特性”工具（也可采用“面域”、 输入CAD命令等其他方式）获得面积、长度等数据（见图5中杨红框）。2、计算图5中各条等高线的长度、面积数据，将所获得的数据逐条填入下列Excel表（见图6）,然 后在图6的“V体积”栏（图中的红框）中输入相应数学公式，得出每个计算部位的体积（对应绿色、灰 色部分），并汇总计算出总体积（红圈部分）。图63、运用Auto CAD在图3中计算西山所在部位原地形处圩堤、小岛等的面积、周长等相关指标（见图7）。将图7中获得的数据运用电子表格Excel，计算出原地形中圩堤、河岸、小岛土方作为扣除假山体积的依据（见图8）。该部分与图6中第4拦蓝色线段标注部分“扣减原地形土方量” 41591.07M3的结果相 对应。孕如卩Mt! MAfliM-U fk -.j /，/Mil.Il*11 A U I 1IT 許=N3 *戸 4A-pi-AH戈吐QLiDft1.J

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