常見的土方量計算方法的特點及案例簡析

別聰毅

摘?要：工程建設中，土方量計算的準確性和精確性成為工程預算、施工組織設計及成本控制的重要參考。對于不同的現(xiàn)場條件如何選用合適土方計算方法在此時顯得尤為重要，這也是現(xiàn)場測量工程師們經(jīng)常遇到的問題。本文以南方cass中四種計算^[1]方法為例進行討論。

關鍵詞：土方計算;特點;案例簡析

1 常見的四種土方量計算法

1.1??方格網(wǎng)法

方格網(wǎng)法是在工程建設中應用最廣泛和認可度比較高的方法。在地形起伏較小，坡度變化較緩的區(qū)域（如低矮丘陵及平原地區(qū)）尤其適合應用。此法生成土方計算圖簡明直觀，包含填挖方分界線，各格網(wǎng)地塊的現(xiàn)狀和原始地形高差，變化方量等有效信息，適用于指導土方現(xiàn)場施工，實用性強。由于方格網(wǎng)法采取格網(wǎng)四角點高程取平均值的方法計算推測方量，故格網(wǎng)間距越小、高程測點越多則土方量精確度越高。但是測點的間距必須小于格網(wǎng)間距，否則會造成格網(wǎng)角點高程完全依靠軟件擬合產(chǎn)生，與實際地貌偏差過大造成計算方量精確度變低。其缺點是不適用于起伏較大地形，且土方量的精確度提高必須以高密度外業(yè)測量數(shù)據(jù)為前提。

1.2??DTM法

以DTM常見表現(xiàn)形式 的三角網(wǎng)法為例，不規(guī)則三角網(wǎng)建模是直接利用野外實測的地形特征點（離散點）構造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)結構。不同于方格網(wǎng)法，三角網(wǎng)中的點和線的分布密度和結構完全可以與地表的特征相協(xié)調，直接利用原始資料作為網(wǎng)格結點;不改變原始數(shù)據(jù)和精度;能夠插入地性線以保存原有關鍵的地形特征，以及能很好地適應復雜、不規(guī)則地形，從而將地表特點最大程度的擬合。DTM法適合在任意地形中應用，尤其在起伏較大，陡坡陡坎密布的地區(qū)（如山區(qū)、丘陵地區(qū)等）能顯示出其優(yōu)越特點。其缺點是建模復雜，高程點采集工作量較大。

1.3?斷面法

地塊狹長、挖填深度較大且不規(guī)則的線性工程（如道路、河道等），宜選擇斷面法進行土方量計算。斷面土石方量精度與計算間距L的長度有關，L越小，精度就越高;若是為了減少計算量而加大斷面間隔，就會降低計算結果的精度。故在大范圍不規(guī)則的斷面計算中，外業(yè)測量需要根據(jù)現(xiàn)場情況增加測量斷面數(shù)，并在內業(yè)計算中準確設置對應的斷面計算參數(shù)^[2]，以保證計算精確度。否則其土方量計算的精確度將不易評價。

1.4?等高線法

等高線法可以用于任意兩條等高線之間的土方量計算，實際工作中使用較少，一般用于土方量估算。其優(yōu)點是在缺乏高程點數(shù)據(jù)的情況下利用現(xiàn)有等高線進行快速計算。但是此法應用的前提是等高線必須閉合（如山丘頂部），應用范圍比較小。

2 各計算方法的案例分析

本文分別選擇湖北省中部具有代表性的西北部荊山邊緣丘陵地貌、東南部江漢平原地貌和某地道路改造項目共三地塊進行計算比較，以直觀的反應各計算方法的精度。

由以上各表可以看出，除帶狀地形圖在使用斷面土方計算法精度較高外外， DTM法和方格網(wǎng)法在其他各種地形中計算土方的誤差都相對較小。在計算過程中，縮小斷面間距增加斷面數(shù)量，增加方格網(wǎng)中方格的密度以及增加DTM法中測點的數(shù)量，減小等高距等手段均可在一定程度上提高各種計算方法時的計算精度。

3 結語

在較為平坦的平原和地形起伏不大的地塊適宜采用方格網(wǎng)法，此法采集數(shù)據(jù)量少，占用存儲小，計算速度快;在地形復雜，起伏較大的高山及丘陵區(qū)則適合采用DTM法;在狹長地帶，如河道、道路、河堤宜于采用有針對性的斷面法，在地貌相對突起（山頭）或低洼（沖溝），測區(qū)范圍線剛好被等高線重合或環(huán)繞，則針對性采用等高線法。

綜上所述，在對不同情形下的地塊進行土方計算時，應考慮精度要求及施工成本等方面，選擇合適的計算方法，以求最優(yōu)解決方案。

參考文獻：

[1] 范玉平 ?南方cass在土方計算中的應用[J] ，測繪與空間地理信息 ?2011，34（4）;249-250+254

[2] 劉建英 ???南方cass在土方計算方法的探討及特殊地貌土方量的計算[J]，城市勘測，2008，（5）;108-115