土方量計(jì)算方法與誤差分析

1、 PAGE28 / NUMPAGES31 學(xué)校代碼: 學(xué)號(hào):畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文土方量計(jì)算方法及誤差分析 姓 名: 專 業(yè):工程測(cè)量技術(shù) 班 級(jí): 指導(dǎo)教師:二一四年六月二十日土方量計(jì)算方法及誤差分析某: 指導(dǎo)老師:摘 要土方量計(jì)算是工程施工和設(shè)計(jì)中一個(gè)經(jīng)常而重要的工作，目前在各種工程建設(shè)中，土方量算精度是大家在土方量算中最關(guān)心的問題,本文是基于對(duì)工程土方量計(jì)算中常用的幾種方法：方格網(wǎng)法、斷面法、等高線法及基于數(shù)字地面模型（DEM）法的基本原理比較分析，探討它們的適用X圍及精度分析。關(guān)鍵詞：方格網(wǎng)法； 斷面法；等高線法； DEM目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc302

2、16 第一章 緒 論1 HYPERLINK l _Toc7960 第二章 土方量計(jì)算的基本方法3 HYPERLINK l _Toc6126 2.1 方格網(wǎng)法3 HYPERLINK l _Toc21639 2.2 等高線法5 HYPERLINK l _Toc24540 2.3 斷面法7 HYPERLINK l _Toc5936 2.4 DTM法7 HYPERLINK l _Toc20269 第三章 誤差分析9 HYPERLINK l _Toc3959 3.1 方格法分析9 HYPERLINK l _Toc20297 3.2 斷面法分析13 HYPERLINK l _Toc8559 3.3 等高線

3、法分析18 HYPERLINK l _Toc31513 3.4 DTM 分析19第四章案例分析及總結(jié) HYPERLINK l _Toc31513 234.1 案例分析 HYPERLINK l _Toc31513 234.2 案例 HYPERLINK l _Toc31513 總結(jié)25 HYPERLINK l _Toc30920 結(jié)束語26 HYPERLINK l _Toc28996 致謝27 HYPERLINK l _Toc9590 參考文獻(xiàn)28第一章 緒 論隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國家根據(jù)需要加大對(duì)工程建設(shè)的投入，無論是公路還是鐵路，城市規(guī)劃中，土方工程是主要項(xiàng)目，土方量計(jì)算是工程設(shè)計(jì)與施工中

4、經(jīng)常遇到的問題，需要精確計(jì)算土方量，土方計(jì)算是這些工程的一個(gè)重要組成部分，也是最關(guān)鍵的一部分，土方量直接關(guān)系到工程造價(jià)，同時(shí)土方量的計(jì)算方法的選取對(duì)施工機(jī)械，人力的配置起直接影響作用，因此對(duì)于土方計(jì)算符合實(shí)際。在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的今天，不斷完善國家基礎(chǔ)建設(shè)和改善人民水平一樣的至關(guān)重要，基礎(chǔ)建設(shè)離不開工程施工，土方量的計(jì)算是水土建筑工程施工的一個(gè)組成部分，工程施工前得設(shè)計(jì)階段必須對(duì)土方量進(jìn)行預(yù)算，直接關(guān)系到工程的費(fèi)用概算和方案選優(yōu)，現(xiàn)實(shí)中的一些工程項(xiàng)目中，因土方量計(jì)算的精確性而產(chǎn)生的糾紛也是常遇到的，如何利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出的地形數(shù)據(jù)或原有的數(shù)字地形數(shù)據(jù)快速而準(zhǔn)確計(jì)算出土方成了人們?nèi)找骊P(guān)心的問題。在

5、當(dāng)今社會(huì)發(fā)展前提下，越來越多未開墾的地區(qū)被國家投入大量的建筑施工計(jì)劃。對(duì)于中國西部一直貧窮落后的狀況，國家投入大量的金錢進(jìn)行改善。西部地區(qū)“十大工程”，青藏鐵路的開工建設(shè)；從西氣東輸，到西電東送工程的穩(wěn)步實(shí)施；從西部地區(qū)大規(guī)模的機(jī)場(chǎng)建設(shè)，到鐵路、公路建設(shè)的全面啟動(dòng)；從大規(guī)模的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，到大面積的退耕還林還草試點(diǎn)。西部開發(fā)這一跨世紀(jì)的偉大工程，正在廣大西部地區(qū)扎扎實(shí)實(shí)地推進(jìn)，土方工程是這些項(xiàng)目中的主體部分，每個(gè)工程的實(shí)施都牽涉到工程費(fèi)用的概算，對(duì)于國家來說，合理安排好各項(xiàng)工程的施工費(fèi)用是關(guān)鍵，國家每年投入西部開發(fā)的費(fèi)用不計(jì)其數(shù)，但對(duì)于一個(gè)發(fā)展中的國家來說，經(jīng)濟(jì)是發(fā)展中的重中之重，對(duì)于一個(gè)

6、經(jīng)濟(jì)赤字的國家來說，發(fā)展無從談起，為了大型施工項(xiàng)目的正常實(shí)工，其工程預(yù)算是必不可少，這無論對(duì)于國家還是個(gè)人都同樣重要。研究現(xiàn)狀：自九十年代以來，隨著基礎(chǔ)建設(shè)需求的加大，土方計(jì)算越來越受人們的重視，傳統(tǒng)的土方計(jì)算方法越來越不能滿足人們的要求，而伴隨著計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的飛速發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)中的圖像處理技術(shù)與土方理論的結(jié)合已成為現(xiàn)今提高土方量計(jì)算精度和效率的新的一個(gè)有效途徑，與此同時(shí)國內(nèi)的研究學(xué)者在提高精度，改進(jìn)公式方面進(jìn)行大量探討。對(duì)于傳統(tǒng)的土方計(jì)算方法，其實(shí)施起來不便利，步驟繁瑣，且精度不高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)土方量計(jì)算方法主要包括斷面法、方格網(wǎng)法、散點(diǎn)法和表格法，但這些土方量計(jì)算方法的適用X圍都受地形條

7、件限制。 基于上述問題，本文提出了工程土方量計(jì)算中常用的幾種方法：方格網(wǎng)法、斷面法、等高線法及基于數(shù)字地面模型（DEM）法，對(duì)其原理和方法進(jìn)行介紹，同時(shí)對(duì)其不同種算法所帶來誤差定性分析。第二章土方量計(jì)算的基本方法常見的方法包括利用DTM數(shù)字化高程法、斷面法、方格網(wǎng)法、等高線法等幾種方法。2.1 方格網(wǎng)法方格網(wǎng)法是土方量計(jì)算的最基本的方法之一，簡便直觀，易于操作，在實(shí)際工作中應(yīng)用非常廣泛。方格網(wǎng)法基本原理是：根據(jù)野外實(shí)地測(cè)定的地面點(diǎn)三維坐標(biāo) (x,y,z) 和設(shè)計(jì)標(biāo)高 h，將方格網(wǎng)的四個(gè)角上的高程相加，取平均值與設(shè)計(jì)高程相減。然后通過指定的方格邊長得到每個(gè)方格的面積，再用長方體的體積計(jì)算公式得到

8、填挖方量，最后累計(jì)求和得到指定X圍內(nèi)填方和挖方的土方量，繪出填挖方分界線。（如果角上沒有高程點(diǎn)，通過周圍高程點(diǎn)內(nèi)插得其高程）高程內(nèi)插算法的基本原理：根據(jù)局部地域已知點(diǎn)的高程，構(gòu)建一局部函數(shù)，將高程值表示為平面位置（x、y坐標(biāo)）的函數(shù)，從而可以求得所需位置點(diǎn)的高程。線性內(nèi)插（平面內(nèi)插）是使用最靠近欲插值點(diǎn)的3個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)，確定一個(gè)平面的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而求出欲插值點(diǎn)的高程，平面方程：雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插是使用最靠近欲插點(diǎn)的4個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)，確定一個(gè)曲面函數(shù)，這樣由4個(gè)已知點(diǎn)構(gòu)成的4邊形內(nèi)一點(diǎn)的內(nèi)插高程就唯一確定了。多項(xiàng)式曲面函數(shù)形式 ：雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插也屬于數(shù)值逼近方法.圖2-1 方格網(wǎng)模型如圖所示：H

9、a,Hb,Hc,Hd 為A, B, C, D 四點(diǎn)高程與設(shè)計(jì)高程的高差。四點(diǎn)的高程與其對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)高程圍成的圖形這里近似等效為高為(Ha+Hb+Hc+Hd)/4 的長方體。方格網(wǎng)法是將現(xiàn)場(chǎng)分成若干正方形方格，確定每個(gè)方格頂點(diǎn)的高程，和設(shè)計(jì)高程比較，可知每個(gè)方格頂點(diǎn)的填、挖的高度，取方格頂點(diǎn)填或挖高度的平均值和方格面積可以計(jì)算土方量。方格網(wǎng)中計(jì)算土方有兩種方法：四角棱柱體和三角棱柱體法（h1、h2、h3、h4方格四然點(diǎn)挖或填的施工高度 a為方格邊長）1.四角棱柱的體積計(jì)算方法。（1）方格四個(gè)角點(diǎn)全部為填或全部為挖，其體積為：由上圖2-1可得:(長方體體積公式)四個(gè)腳點(diǎn)全是填，挖方時(shí)，這是最簡單的情況

10、，此時(shí)的體積V 由四棱柱體積公式可得上式。（2） 方格中三個(gè)角點(diǎn)為挖方，另一角點(diǎn)為填方時(shí)時(shí)，假定1,2，3個(gè)頂點(diǎn)處為挖方量，4處為填方量，其填方部分 4頂點(diǎn)的土方量為： 1,2,3頂點(diǎn)挖方部分土方量為:2.三角棱柱體的體積計(jì)算方法。計(jì)算時(shí)先順地形等高線將各個(gè)方格劃分成三角形，每個(gè)三角形三個(gè)角點(diǎn)的填挖施工高度用h1、h2、h3表示。當(dāng)三角形三個(gè)角點(diǎn)全部為挖或全部為填時(shí)，其挖填方體積為：2.2 等高線法等高線法計(jì)算土方是計(jì)算任意兩條等高線之間的土方量，由于兩條等高線所圍面積可用數(shù)學(xué)方法求得，兩等高線之間的高差即等高距已知，可求出這兩條等高線之間的土方量。 圖2-2 等高線模型如圖2-2 所示：等高

11、線法所圍成的圖形為不規(guī)則柱體，其體積算法:V=(S1+S2) h/2 (1) S1，S2 為相鄰兩等高線所圍面積,h為相鄰兩等高線的高差 A1,A2為閉合等高線的面積，h1,h2 分別為其對(duì)應(yīng)的高程由等高線圍成的圖形形狀不定，如等高線之間所夾體積近似看成臺(tái)體體積則這部分的體積為： V = (S1+S2)/2 (2)如山頂體積為0，則頂層按椎體體積公式計(jì)算： V = Sh/3 (3)2.3 斷面法斷面法土方計(jì)算土方量是根據(jù)縱斷面上某一里程處實(shí)際測(cè)量的地形斷面線與設(shè)計(jì)斷面線，相交后的閉合斷面面積。即可獲得各個(gè)里程處的橫斷面的填挖面積，并由相鄰兩橫段面的間距計(jì)算出土石方量，最終匯總出縱斷面上所有兩相

12、鄰斷面間的土石方量 圖2-3 斷面法模型斷面法是用互相平行的截面去截取假想的地物，地貌，假定由2個(gè)截面S1,S2 所圍成的體積微元設(shè)為Vi，(二截面間的直線距離設(shè)為Di) Vi= (S1+S2)*Di/2假定體積微元Vi已算出，其總體積土方量就等于將每個(gè)部分求出的體積求和：（對(duì)同一片地區(qū)既有挖方，又有填方的情況，應(yīng)先繪出填，挖方零線，分別計(jì)算填方量，挖方量）2.4 DTM法 由DTM模型來計(jì)算土方量是根據(jù)實(shí)地測(cè)定的地面點(diǎn)坐標(biāo)（x，y，z）和設(shè)計(jì)高程 h，通過生成三角網(wǎng)來計(jì)算每一個(gè)三棱錐的填挖方量，最后累計(jì)得到指定X圍內(nèi)填方和挖方的土方量，繪出填挖方分界線。DTM模型法還可以計(jì)算兩期間的土方量，

13、兩期間土方計(jì)算指的是對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行了兩次測(cè)量，利用兩次觀測(cè)得到的高程數(shù)據(jù)疊加，計(jì)算出該區(qū)域兩期之中的土方變化情況第三章誤差分析土方量計(jì)算方法不限上述的四種，在現(xiàn)今社會(huì)，土方算法各式各樣，下面對(duì)其在cass軟件中的幾種算法進(jìn)行探討。學(xué)校外面名為趙家坎的地方，常年地勢(shì)起伏較大，平均海拔在500米左右，今要在此地建一個(gè)高為515.00米高的建筑廠房，要計(jì)算其建設(shè)成本，工程概算等，需要準(zhǔn)確對(duì)這地進(jìn)行土方計(jì)算， 對(duì)于這地區(qū)在工程上是實(shí)施填方還是挖方，都需要土方計(jì)算。野外測(cè)量已用RTK測(cè)定好坐標(biāo)數(shù)據(jù)，存放于111.dat中，詳細(xì)文件見附錄。3.1 方格法分析方格網(wǎng)法計(jì)算土方首先將野外采集數(shù)據(jù)通過展高程點(diǎn)的

14、方式展到軟件特定區(qū)域內(nèi)，這為展繪高程點(diǎn)過程。繪圖處理|展高程點(diǎn)命令，如圖2-4所示：圖2-4 展高程點(diǎn) 圖2-5 方格網(wǎng)土方計(jì)算野外數(shù)據(jù)展繪到圖形區(qū)域后，用復(fù)合線將區(qū)域圈定。點(diǎn)取“工程應(yīng)用命令”下的“方格網(wǎng)法土方計(jì)算，圖2-5所示按照軟件提示，選取復(fù)合線，按鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)取，彈出“方格網(wǎng)土方計(jì)算”圖表，圖2-5 所示，在高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件欄選取“高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件”，在設(shè)計(jì)面內(nèi)選取“平面”，設(shè)定目標(biāo)高程確定后：屏幕彈出總方量消息框。由圖2-5 可知，此次計(jì)算，方格網(wǎng)寬度默認(rèn)選為20米，對(duì)于此調(diào)整方格網(wǎng)為別為5米，10米，40米，80米，依次計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果：（1） 當(dāng)方格網(wǎng)寬度為5米時(shí)：當(dāng)方格網(wǎng)寬度為

15、10米時(shí)方格網(wǎng)寬度為40米時(shí)方格網(wǎng)寬度為80米由以上不同方格網(wǎng)寬度得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，得到結(jié)論：方格網(wǎng)寬度大小影響計(jì)算精度，方格網(wǎng)寬度越小，相比較而言，誤差越小。對(duì)于方格網(wǎng)法基本原理分析如下： C BG F E D A 圖2-7 方格模型如圖2-7所示：假定ABCD 為某方格網(wǎng)的四個(gè)頂點(diǎn)，任意2個(gè)頂點(diǎn)間間距為L，分別在AB，CD之間任意內(nèi)插E,F 2點(diǎn)，在EF間內(nèi)插G ，設(shè)定點(diǎn)F 至D之間的間距為X，Ha,Hb,Hc,Hd 分別為A,B,C,D 四頂點(diǎn)的高程，各頂點(diǎn)精度都為y，由C,D 二點(diǎn)高程，間距可知，DF間距為X ： 由誤差傳播定律可得：設(shè)定點(diǎn)G到F的距離為 Y，則在EF間內(nèi)插點(diǎn)G的高程為：

16、由誤差傳播定律得：綜合上式得：由其G點(diǎn)位置可隨意變動(dòng)，是個(gè)不定點(diǎn)，其精度代表這塊區(qū)域的精度數(shù)值，因此方格網(wǎng)的精度Yg 與方格網(wǎng)四定點(diǎn)的精度成正比關(guān)系，由其四個(gè)定點(diǎn)中的位置點(diǎn)高程是通過高程內(nèi)插而來，所以Yg 的精度和高程點(diǎn)的插值誤差有關(guān)。當(dāng)場(chǎng)地總面積很大，此時(shí)方格網(wǎng)數(shù)目多，分布廣，對(duì)于其精度影響大，地形圖比例尺的大小對(duì)方格網(wǎng)的分布，布設(shè)有一定的影響。場(chǎng)平總面積，地形坡度，地形圖比例尺等因素影響方格網(wǎng)計(jì)算精度。計(jì)算單個(gè)方格的體積時(shí)，有求積誤差的存在。對(duì)于數(shù)據(jù)采集密度而言，方格網(wǎng)計(jì)算精度與其密切相關(guān)。假定野外數(shù)據(jù)采集間距為5米，在軟件展繪高程點(diǎn)時(shí)設(shè)定的高程點(diǎn)間距小于這個(gè)數(shù)值時(shí)，則展點(diǎn)完全，當(dāng)大于這個(gè)

17、數(shù)值時(shí)，則展點(diǎn)不完全，有可能出現(xiàn)架空如圖2-8所示，這樣造成有一部分地形沒有納入土方量的計(jì)算，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果有一定偏小。切割如圖2-9所示，這樣造成多余的地形納入土方量計(jì)算，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大。圖都為縱向圖形，圖2-8 架空 圖2-9 切割方格網(wǎng)計(jì)算精度跟方格邊長有關(guān)。對(duì)于同一個(gè)方格中，即存在填方，又存在挖方的前提下，適當(dāng)減小方格網(wǎng)大小可使這項(xiàng)誤差降到最低。方格網(wǎng)越小，在圖上繪制的方格數(shù)量大，就越接近實(shí)際地貌，在平坦或坡度均勻的地形，方格邊長可取較大值，地形變化越大，計(jì)算的土方量誤差也越大，CASS軟件中不能消除這種誤差，因此方格網(wǎng)法適用于地形起伏較小，坡度變化平緩的地區(qū)。方格網(wǎng)法計(jì)算注意的問題：

18、 進(jìn)行土方計(jì)算之前,大多都需要首先用復(fù)合線畫出計(jì)算X圍,一定要閉合,不要擬合。因?yàn)閿M合過的曲線在進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)會(huì)用折線迭代,影響計(jì)算結(jié)果的精度。 在用方格網(wǎng)法算土方，設(shè)計(jì)面是斜面的情況下，坡度設(shè)置應(yīng)在計(jì)算區(qū)域的坡度的X圍內(nèi)。3.2 斷面法分析繪制斷面圖，起先必須先在軟件生成里程文件，在軟件里提供了5種生成文件方式，其中由縱斷面生成最為常用的生成方式，在坐標(biāo)文件已知的前提下，可采用由坐標(biāo)方式生成。此處由縱斷面生成為例,縱斷面線生成方式較為直觀。第一步，用復(fù)合線圈定閉合區(qū)域，在執(zhí)行操作前，先繪制縱斷面線，用復(fù)合線PL繪制。點(diǎn)取“工程應(yīng)用命令”下的“生成里程文件”|“縱斷面生成”之中的 ”新建“命令

19、，軟件提示選擇“縱斷面線”。選取圖上縱斷面線，彈出“由縱斷面生成里程文件”圖框，在其中的中樁點(diǎn)獲取方式上選取“等分”，設(shè)定其中橫斷面間距，橫斷面左邊長度，橫斷面右邊長度。 圖2-10 繪制橫斷面線 圖2-11 里程文件生成工程應(yīng)用命令|生成里程文件，“縱斷面生成”之中的 ”生成“命令，選取縱斷面線，彈出“生成里程文件”圖框，在高程點(diǎn)數(shù)據(jù)文件名欄錄入已知數(shù)據(jù)dat。生成的里程文件名111，和其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件222，將生成的文件存放。點(diǎn)取“工程應(yīng)用命令”下的“斷面法土方計(jì)算”中，點(diǎn)取“場(chǎng)地?cái)嗝妗秉c(diǎn)擊后彈出對(duì)話框“斷面設(shè)計(jì)參數(shù)”，在“選擇里程文件”一欄，選取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文檔，橫斷面設(shè)計(jì)文件一欄，這欄中

20、的為已知設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，；錄入已知數(shù)據(jù)，在道路參數(shù)中樁設(shè)計(jì)參數(shù)欄，給定所有的已知參數(shù)。點(diǎn)“確定”按鈕后，彈出對(duì)話框“繪制縱斷面圖”，在圖框中定出縱，橫斷面圖的位置，生成斷面圖如果生成的部分設(shè)計(jì)斷面參數(shù)需要修改，用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用斷面法土方計(jì)算修改設(shè)計(jì)參數(shù)”圖2-12 修改設(shè)計(jì)參數(shù)圖 2-13 斷面法模型如圖2-13所示：用互相平行的倆平面ABC，BEF截取場(chǎng)地得到如圖所示圖形，設(shè)定三角形地面邊長AC,DF大小分別為a1,a2 ,三角形ABC,DEF 面積分別為S1，S2，三角形ABC,DEF間間距為L， 其對(duì)應(yīng)高為h1,h2 ,現(xiàn)今用高為dx，地面邊長為 a 的三棱柱微元 M 分割上圖，三棱柱體積

21、設(shè)定為V，距離三角形ABC的長度為x，由三棱柱M體積微元 由三角形ABC的面積 三角形DEF的面積 由三角形ABC,DEF 互相平行，且平行于三棱柱 M 所以得到：由上式得：對(duì)其求積分可得：化簡得到：由給定的截面數(shù)據(jù)的變動(dòng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的精度有影響，因此對(duì)a1h2,a2h1關(guān)系進(jìn)行探討，假定三角形ABC,DEF面積數(shù)據(jù)S1，S2 已知當(dāng) a1 = 0 , 圖形此時(shí)為三棱錐，其體積V 可直接用公式法特定算出：當(dāng) a2 = 0 ,此種類型和第一種情況類似，這里不予討論，當(dāng) a1h2 = a2h1相等的情況下： 可得: 化簡上式得到：由上式得出V的大小隨S1 ，S2 大小變化而變化。（3）當(dāng)a1 = a

22、2, 與此同時(shí) h1 = h2 , 此時(shí)圖形為三棱柱，其體積為：此圖形為三棱柱時(shí)，采用平均斷面法，在其倆縱斷面之間按一定的間距設(shè)置多個(gè)平行斷面，運(yùn)用平均斷面法可大大減小誤差。當(dāng)斷面內(nèi)存在填方，挖方時(shí)，此時(shí)向?qū)?chǎng)地劃分為更細(xì)小的斷面微元S，運(yùn)用下式式計(jì)算，得出V用斷面法計(jì)算土方，其原理是由二斷面的面積乘以二斷面間間距得到結(jié)果，因此在對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行斷面劃分時(shí)，要適時(shí)根據(jù)地形特征注意斷面的選擇和相鄰倆斷面間距數(shù)值的選取，地形起伏較大的增加斷面數(shù)，對(duì)于斷面法算土方，由上式都得：在二斷面面積一定的情況下，相鄰倆斷面間距成了影響土方量結(jié)果的主要因素。斷面法土方計(jì)算主要用在公路土方計(jì)算和區(qū)域土方計(jì)算，適用于地形

23、變化較大，場(chǎng)地狹窄的帶狀地區(qū)。 斷面法計(jì)算注意的問題： 在由斷面法生成里程文件步驟里，在設(shè)置橫斷面左右邊長度時(shí)，設(shè)置數(shù)值不應(yīng)過小，設(shè)定的數(shù)值應(yīng)使生成的橫斷面線長度囊括圖上區(qū)域部分。多出區(qū)域的線用剪切命令適時(shí)刪除。斷面法生成的里程文件以及對(duì)應(yīng)的斷面數(shù)據(jù)文件，只適用于場(chǎng)地?cái)嗝嬗?jì)算土方，對(duì)于道路斷面土方計(jì)算，橫斷面數(shù)據(jù)要是已知，給定的。3.3 等高線法分析在展繪高程點(diǎn)后，用復(fù)合線圈定閉合區(qū)域，得到如下圖所示圖形，等高線法算土方其重點(diǎn)在于等高線的繪制。等高線繪制：等高線|建立DTM 圖2-14 展繪高程點(diǎn) 圖2-15 建立DTM在三角網(wǎng)的建立過程中，軟件提供二種方式，“由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件生成”、“由圖面高

24、程點(diǎn)生成”，野外采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，在建網(wǎng)方式中選取“由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件生成”生成的三角網(wǎng)更符合實(shí)際，接近于地貌。對(duì)于圖面高程點(diǎn)，由于其野外采集的數(shù)據(jù)不一定都展繪到圖框區(qū)，對(duì)于其采樣間距為5，展繪高程點(diǎn)的間超過這數(shù)值的情況，野外采集的數(shù)據(jù)并沒完全展繪到圖框區(qū)，因此對(duì)于用“圖面高程點(diǎn)生成”的三角網(wǎng)與實(shí)際地貌不符合，計(jì)算結(jié)果誤差大。此處選取“由坐標(biāo)文件生成”，繪制三角網(wǎng)，等高線|繪制等高線：圖2-16 繪制等高線繪制多條閉合等高線，點(diǎn)取“工程應(yīng)用命令”下的“等高線法土方計(jì)算”。選擇參與計(jì)算的封閉等高線，可逐個(gè)點(diǎn)取參與計(jì)算的等高線，也可按住鼠標(biāo)左鍵框選。輸入最高點(diǎn)高程,Enter后：屏幕彈出總

25、方量消息框。對(duì)于等高線算土方，其原理是由等高線圍成的面積乘以相鄰等高線的間距，無論是等高線的繪制，還是等高線間距的問題，都與野外采集點(diǎn)的準(zhǔn)確程度相關(guān)。越符合實(shí)際地貌的采集點(diǎn)，用等高線法計(jì)算土方其結(jié)果準(zhǔn)確度也越高。因此等高線法計(jì)算精度與三角網(wǎng)建網(wǎng)方式，野外采集點(diǎn)的準(zhǔn)確度相關(guān)。 在利用DTM法進(jìn)行土方計(jì)算時(shí),應(yīng)該對(duì)已經(jīng)生成的三角網(wǎng)進(jìn)行必要的添加和刪除,使結(jié)果更接近實(shí)際地貌。 計(jì)算任意兩條等高線之間的土方量,所選等高線必須閉合。3.4 DTM 分析Cass7.0 的 DTM 土方計(jì)算方法共有三種，一是由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計(jì)算，二是依照?qǐng)D上高程點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，第三是依照?qǐng)D上的三角網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算。（1）根據(jù)坐標(biāo)文件計(jì)

26、算第一步:用閉合的復(fù)合線圈定所要計(jì)算土方的區(qū)域第二步：“工程應(yīng)用”|DTM土方計(jì)算， 選取“由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件”計(jì)算根據(jù)軟件提示，選擇計(jì)算區(qū)域邊界線第三步：輸入已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，如圖2-17所示，彈出對(duì)應(yīng)圖框，計(jì)算結(jié)果如圖2-18所示。（2）根據(jù)圖上高程點(diǎn)計(jì)算此方法首先是按數(shù)據(jù)文件展繪高程點(diǎn)，然后用閉合的復(fù)合線圈定所要計(jì)算土方的區(qū)域，然后用鼠標(biāo)操作“工程應(yīng)用|DTM 法土方計(jì)算|根據(jù)圖上高程點(diǎn)”，根據(jù)CASS軟件的提示進(jìn)行后面的操作，操作與“根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算”近似。（3）根據(jù)圖上的三角網(wǎng)計(jì)算在計(jì)算區(qū)域先建立DTM 模型，生成三角網(wǎng)，然后根據(jù)地形的實(shí)際情況，對(duì)既有的三角網(wǎng)進(jìn)行必要的添加和刪除，必要時(shí)

27、重組三角形“工程應(yīng)用”|“DTM 法土方計(jì)算”|根據(jù)圖上三角網(wǎng)” 根據(jù)提示，輸入平場(chǎng)標(biāo)高 選取計(jì)算所需的所有三角形回車鍵即得計(jì)算結(jié)果 圖2-20 根據(jù)圖上三角網(wǎng) 圖2-21 圖上三角網(wǎng)DTM算土方原理是基于在三角網(wǎng)的建立方式上，圖上三角網(wǎng)的建立是重點(diǎn)，對(duì)于三種DTM土方算法，“由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計(jì)算”比后二者精度要高， “圖上高程點(diǎn)計(jì)算”“圖上的三角網(wǎng)計(jì)算”的計(jì)算都需要在圖上高程點(diǎn)的建立上，因此等高線算法的精度也在于野外采集點(diǎn)的準(zhǔn)確度有關(guān)。在建網(wǎng)過程中，由于數(shù)據(jù)采集間距和圖上高程點(diǎn)展點(diǎn)的間距相關(guān)的條件下，可能出現(xiàn)架空和切割的情形。如下圖所示：圖2-22 架空模型 圖2-23 切割模型DTM法的精度

28、在于地形特征點(diǎn)必須采集到位。DTM法算土方具有較高的靈活性，能比較好地表現(xiàn)地形起伏，所以DTM模型法適用于設(shè)計(jì)面為平場(chǎng)或單一傾斜場(chǎng)地的情況,對(duì)于非平坦地形,而且成果精度較高的情況下,可以選擇使用DTM模型法。用讀取圖上三角網(wǎng)的方法進(jìn)行土方量計(jì)算時(shí),不要求給定區(qū)域邊界,系統(tǒng)會(huì)分析所有被選取三角形,因此在選擇三角形時(shí)一定要注意不要漏選或多選,否則計(jì)算結(jié)果有誤,且很難檢查出問題所在。計(jì)算兩期間土方 兩期土方計(jì)算前提是將兩期觀測(cè)的數(shù)據(jù)文件存入不同的文件夾。 用復(fù)合線圈定需要計(jì)算的區(qū)域，DTM法土方計(jì)算下的“計(jì)算兩期土方”命令，軟件提示：第一期三角網(wǎng)：（1）圖面選擇（2）三角網(wǎng)文件 選定（2），錄入已知

29、數(shù)據(jù)文件第二期三角網(wǎng)：（1）圖面選擇（2）三角網(wǎng)文件 上述操作完成后，圖幅區(qū)按提示生成如圖2-24的圖形圖2-24 兩期土方第四章 案例分析及總結(jié)4.1 案例分析平原地區(qū)土方量的計(jì)算DTM 法。步驟為工程應(yīng)用y DTM 法土方計(jì)算y 根據(jù)坐標(biāo)文件(圖2)y 選擇邊界線y 選擇坐標(biāo)文件y 輸入平場(chǎng)標(biāo)高y 繪制表格(圖3)。圖2 坐標(biāo)文件結(jié)果表明：最小高程477.000m,最大高程486.200m,目標(biāo)高程480m,總填方275372.0m3,總挖方75903.8m3。方格網(wǎng)法：步驟為工程應(yīng)用y 方格網(wǎng)法土方量計(jì)算(圖4)y 輸入高程坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件y 選擇土方計(jì)算邊界線y 輸入方格寬度y 輸入平場(chǎng)標(biāo)

30、高y 計(jì)算結(jié)果(圖5)。圖3DTM 法土方量計(jì)算結(jié)果圖4 方格網(wǎng)法土方量計(jì)算圖5 方格網(wǎng)法土方量計(jì)算結(jié)果結(jié)果表明：最小高程477.000m,最大高程486.200m,輸入目標(biāo)高程480m,總填方76219.2m3,總挖方276215.1m3。4.2 案例總結(jié)1、DTM 方法計(jì)算土方量精度高，但其計(jì)算過程中數(shù)據(jù)量大，占用大量存儲(chǔ)空間。因此，如果地圖本身數(shù)據(jù)量大時(shí)就應(yīng)慎重考慮是否采用該方法。2、方格網(wǎng)法不論在平原地區(qū)還是在山區(qū)都與DTM 值最接近，且數(shù)據(jù)量小，計(jì)算速度快。因此，在不宜用 DTM 法時(shí)采用該方法較安全。3、斷面法一般用在場(chǎng)地狹長的帶狀地區(qū)，如公路、鐵路方面，其精度在這里不進(jìn)行分析。結(jié)

31、束語通過對(duì)CASS軟件中土方的幾種算法的原理及方法的學(xué)習(xí)，及軟件運(yùn)用過程中遇到問題的合理解決，認(rèn)識(shí)到方格網(wǎng)法、斷面法、DTM法是土方工程中三種常用的土方測(cè)量計(jì)算方法,等高線法對(duì)土方計(jì)算有一定的局限性，等高線法計(jì)算土方要求等高線必須閉合，由于此等高線法在計(jì)算土方量上常規(guī)不被采用，對(duì)于方格網(wǎng)法，由其操作簡單，直觀，是最常用土方算法。對(duì)于復(fù)雜地區(qū)的計(jì)算，如公路、帶狀地地區(qū)，在斷面法土方計(jì)算上，只需在斷面間恰當(dāng)?shù)脑黾訑嗝鏀?shù)，可適當(dāng)提高精度，DEM（數(shù)字高程模型）較上二者算法，精度要高。因此具體選擇哪種方法算土方要根據(jù)具體的地形特確定。對(duì)常用的土方算法誤差分析得到以下結(jié)論：對(duì)于方格網(wǎng)法算土方，方格網(wǎng)寬度

32、，外業(yè)數(shù)據(jù)采集密度，場(chǎng)地面積，地圖比例尺等影響其計(jì)算土方量準(zhǔn)確度。 (2) 對(duì)于斷面法土方算法，相鄰斷面的間距，斷面的面積，以及地區(qū)起伏情況影響其土方量準(zhǔn)確度。 (3)野外采集點(diǎn)的準(zhǔn)確度影響等高線土方算法和DTM算法精度。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，遇到了諸多問題，不過在設(shè)計(jì)過程中卻獲益良多：通過對(duì)土方基本算法的學(xué)習(xí)，對(duì)于其基本原理和在測(cè)繪中的應(yīng)用有了更深入的了解。在文獻(xiàn)資料收集、閱讀和整理、使用；提出論點(diǎn)、綜合論證等基本技能過程中得到鍛煉。對(duì)于運(yùn)用不同種算法在軟件需注意的問題上有深入的認(rèn)知。土方現(xiàn)階段的計(jì)算方法中，雖比起傳統(tǒng)的土方算法，有速度快，便于計(jì)算等特點(diǎn)，但由于其自身存在的誤差不可避免，導(dǎo)致現(xiàn)在

33、的土方算法計(jì)算精度不高，不能很好適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求，因此對(duì)于研究新的，精度更高的另一種土方量算法是必不可需的。繼續(xù)關(guān)注未來土方計(jì)算的發(fā)展，并將更深入的學(xué)習(xí)和研究。致 謝通過這一個(gè)月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個(gè)大專生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝某省某市城市規(guī)劃某里各位前輩督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同事們的支持，讓我按時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許許多多的困難。在此我要感謝我的指導(dǎo)我的前輩給我悉心的幫助和對(duì)我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，我的畢業(yè)論文較為復(fù)雜煩瑣，但是彭總?cè)匀患?xì)心地糾正圖中的錯(cuò)誤。除了敬佩前輩的專業(yè)水平以外

34、，還有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，我才得以解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的種種問題。同時(shí)感謝我院、系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的教導(dǎo)和關(guān)注；感謝大學(xué)三年傳授我們專業(yè)知識(shí)的所有老師。謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)。還有謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂。如果沒有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將變得困難。他們?cè)谖以O(shè)計(jì)中給了我許多寶貴的意見和建議。同時(shí)也要感謝自己遇到困難的時(shí)候沒有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來解決問題。最后，感謝生我養(yǎng)我的父母。謝謝他們給了我無私的愛，為我求學(xué)所付出的巨大犧牲和努力。參考文獻(xiàn)1 . 林觀土，HY

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