土方量計算方法與誤差分析

1、 PAGE28 / NUMPAGES31 學(xué)校代碼: 學(xué)號:畢業(yè)（設(shè)計）論文土方量計算方法及誤差分析 姓 名: 專 業(yè):工程測量技術(shù) 班 級: 指導(dǎo)教師:二一四年六月二十日土方量計算方法及誤差分析某: 指導(dǎo)老師:摘 要土方量計算是工程施工和設(shè)計中一個經(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,本文是基于對工程土方量計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，土方工程是主要項目，土方量計算是工程設(shè)計與施工中

4、經(jīng)常遇到的問題，需要精確計算土方量，土方計算是這些工程的一個重要組成部分，也是最關(guān)鍵的一部分，土方量直接關(guān)系到工程造價，同時土方量的計算方法的選取對施工機(jī)械，人力的配置起直接影響作用，因此對于土方計算符合實際。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，土方量的計算是水土建筑工程施工的一個組成部分，工程施工前得設(shè)計階段必須對土方量進(jìn)行預(yù)算，直接關(guān)系到工程的費用概算和方案選優(yōu)，現(xiàn)實中的一些工程項目中，因土方量計算的精確性而產(chǎn)生的糾紛也是常遇到的，如何利用現(xiàn)場測出的地形數(shù)據(jù)或原有的數(shù)字地形數(shù)據(jù)快速而準(zhǔn)確計算出土方成了人們?nèi)找骊P(guān)心的問題。在

5、當(dāng)今社會發(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劃。對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)步實施；從西部地區(qū)大規(guī)模的機(jī)場建設(shè)，到鐵路、公路建設(shè)的全面啟動；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。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)扎扎實實地推進(jìn)，土方工程是這些項目中的主體部分，每個工程的實施都牽涉到工程費用的概算，對于國家來說，合理安排好各項工程的施工費用是關(guān)鍵，國家每年投入西部開發(fā)的費用不計其數(shù)，但對于一個發(fā)展中的國家來說，經(jīng)濟(jì)是發(fā)展中的重中之重，對于一個

6、經(jīng)濟(jì)赤字的國家來說，發(fā)展無從談起，為了大型施工項目的正常實工，其工程預(yù)算是必不可少，這無論對于國家還是個人都同樣重要。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，土方計算越來越受人們的重視，傳統(tǒng)的土方計算方法越來越不能滿足人們的要求，而伴隨著計算機(jī)編程技術(shù)的飛速發(fā)展，通過計算機(jī)中的圖像處理技術(shù)與土方理論的結(jié)合已成為現(xiàn)今提高土方量計算精度和效率的新的一個有效途徑，與此同時國內(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。對于傳統(tǒng)的土方計算方法，其實施起來不便利，步驟繁瑣，且精度不高等特點，傳統(tǒng)土方量計算方法主要包括斷面法、方格網(wǎng)法、散點法和表格法，但這些土方量計算方法的適用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，對其原理和方法進(jìn)行介紹，同時對其不同種算法所帶來誤差定性分析。第二章土方量計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)法是土方量計算的最基本的方法之一，簡便直觀，易于操作，在實際工作中應(yīng)用非常廣泛。方格網(wǎng)法基本原理是：根據(jù)野外實地測定的地面點三維坐標(biāo) (x,y,z) 和設(shè)計標(biāo)高 h，將方格網(wǎng)的四個角上的高程相加，取平均值與設(shè)計高程相減。然后通過指定的方格邊長得到每個方格的面積，再用長方體的體積計算公式得到

8、填挖方量，最后累計求和得到指定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，通過周圍高程點內(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的高程。線性內(nèi)插（平面內(nèi)插）是使用最靠近欲插值點的3個已知數(shù)據(jù)點，確定一個平面的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而求出欲插值點的高程，平面方程：雙線性多項式內(nèi)插是使用最靠近欲插點的4個已知數(shù)據(jù)點，確定一個曲面函數(shù)，這樣由4個已知點構(gòu)成的4邊形內(nèi)一點的內(nèi)插高程就唯一確定了。多項式曲面函數(shù)形式 ：雙線性多項式內(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 四點高程與設(shè)計高程的高差。四點的高程與其對應(yīng)設(shè)計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)場分成若干正方形方格，確定每個方格頂點的高程，和設(shè)計高程比較，可知每個方格頂點的填、挖的高度，取方格頂點填或挖高度的平均值和方格面積可以計算土方量。方格網(wǎng)中計算土方有兩種方法：四角棱柱體和三角棱柱體法（h1、h2、h3、h4方格四然點挖或填的施工高度 a為方格邊長）1.四角棱柱的體積計算方法。（1）方格四個角點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)四個腳點全是填，挖方時，這是最簡單的情況

10、，此時的體積V 由四棱柱體積公式可得上式。（2） 方格中三個角點為挖方，另一角點為填方時時，假定1,2，3個頂點處為挖方量，4處為填方量，其填方部分 4頂點的土方量為： 1,2,3頂點挖方部分土方量為:2.三角棱柱體的體積計算方法。計算時先順地形等高線將各個方格劃分成三角形，每個三角形三個角點的填挖施工高度用h1、h2、h3表示。當(dāng)三角形三個角點全部為挖或全部為填時，其挖填方體積為：2.2 等高線法等高線法計算土方是計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算： V = Sh/3 (3)2.3 斷面法斷面法土方計算土方量是根據(jù)縱斷面上某一里程處實際測量的地形斷面線與設(shè)計斷面線，相交后的閉合斷面面積。即可獲得各個里程處的橫斷面的填挖面積，并由相鄰兩橫段面的間距計算出土石方量，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部分求出的體積求和：（對同一片地區(qū)既有挖方，又有填方的情況，應(yīng)先繪出填，挖方零線，分別計算填方量，挖方量）2.4 DTM法 由DTM模型來計算土方量是根據(jù)實地測定的地面點坐標(biāo)（x，y，z）和設(shè)計高程 h，通過生成三角網(wǎng)來計算每一個三棱錐的填挖方量，最后累計得到指定X圍內(nèi)填方和挖方的土方量，繪出填挖方分界線。DTM模型法還可以計算兩期間的土方量，

13、兩期間土方計算指的是對同一區(qū)域進(jìn)行了兩次測量，利用兩次觀測得到的高程數(shù)據(jù)疊加，計算出該區(qū)域兩期之中的土方變化情況第三章誤差分析土方量計算方法不限上述的四種，在現(xiàn)今社會，土方算法各式各樣，下面對其在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，常年地勢起伏較大，平均海拔在500米左右，今要在此地建一個高為515.00米高的建筑廠房，要計算其建設(shè)成本，工程概算等，需要準(zhǔn)確對這地進(jìn)行土方計算， 對于這地區(qū)在工程上是實施填方還是挖方，都需要土方計算。野外測量已用RTK測定好坐標(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)法計算土方首先將野外采集數(shù)據(jù)通過展高程點的

14、方式展到軟件特定區(qū)域內(nèi)，這為展繪高程點過程。繪圖處理|展高程點命令，如圖2-4所示：圖2-4 展高程點 圖2-5 方格網(wǎng)土方計算野外數(shù)據(jù)展繪到圖形區(qū)域后，用復(fù)合線將區(qū)域圈定。點取“工程應(yīng)用命令”下的“方格網(wǎng)法土方計算，圖2-5所示按照軟件提示，選取復(fù)合線，按鼠標(biāo)左鍵點取，彈出“方格網(wǎng)土方計算”圖表，圖2-5 所示，在高程點坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件欄選取“高程點坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件”，在設(shè)計面內(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，此次計算，方格網(wǎng)寬度默認(rèn)選為20米，對于此調(diào)整方格網(wǎng)為別為5米，10米，40米，80米，依次計算數(shù)據(jù)結(jié)果：（1） 當(dāng)方格網(wǎng)寬度為5米時：當(dāng)方格網(wǎng)寬度為

15、10米時方格網(wǎng)寬度為40米時方格網(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)寬度大小影響計算精度，方格網(wǎng)寬度越小，相比較而言，誤差越小。對于方格網(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)的四個頂點，任意2個頂點間間距為L，分別在AB，CD之間任意內(nèi)插E,F 2點，在EF間內(nèi)插G ，設(shè)定點F 至D之間的間距為X，Ha,Hb,Hc,Hd 分別為A,B,C,D 四頂點的高程，各頂點精度都為y，由C,D 二點高程，間距可知，DF間距為X ： 由誤差傳播定律可得：設(shè)定點G到F的距離為 Y，則在EF間內(nèi)插點G的高程為：

16、由誤差傳播定律得：綜合上式得：由其G點位置可隨意變動，是個不定點，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)四定點的精度成正比關(guān)系，由其四個定點中的位置點高程是通過高程內(nèi)插而來，所以Yg 的精度和高程點的插值誤差有關(guān)。當(dāng)場地總面積很大，此時方格網(wǎng)數(shù)目多，分布廣，對于其精度影響大，地形圖比例尺的大小對方格網(wǎng)的分布，布設(shè)有一定的影響。場平總面積，地形坡度，地形圖比例尺等因素影響方格網(wǎng)計算精度。計算單個方格的體積時，有求積誤差的存在。對于數(shù)據(jù)采集密度而言，方格網(wǎng)計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，在軟件展繪高程點時設(shè)定的高程點間距小于這個數(shù)值時，則展點完全，當(dāng)大于這個

17、數(shù)值時，則展點不完全，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算，導(dǎo)致計算結(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算，導(dǎo)致計算結(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)計算精度跟方格邊長有關(guān)。對于同一個方格中，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)法計算注意的問題：

18、 進(jìn)行土方計算之前,大多都需要首先用復(fù)合線畫出計算X圍,一定要閉合,不要擬合。因為擬合過的曲線在進(jìn)行土方計算時會用折線迭代,影響計算結(jié)果的精度。 在用方格網(wǎng)法算土方，設(shè)計面是斜面的情況下，坡度設(shè)置應(yīng)在計算區(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，和其對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件222，將生成的文件存放。點取“工程應(yīng)用命令”下的“斷面法土方計算”中，點取“場地斷面”點擊后彈出對話框“斷面設(shè)計參數(shù)”，在“選擇里程文件”一欄，選取存儲數(shù)據(jù)的文檔，橫斷面設(shè)計文件一欄，這欄中

20、的為已知設(shè)計數(shù)據(jù)，；錄入已知數(shù)據(jù)，在道路參數(shù)中樁設(shè)計參數(shù)欄，給定所有的已知參數(shù)。點“確定”按鈕后，彈出對話框“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)計斷面參數(shù)需要修改，用鼠標(biāo)點取“工程應(yīng)用斷面法土方計算修改設(shè)計參數(shù)”圖2-12 修改設(shè)計參數(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：對其求積分可得：化簡得到：由給定的截面數(shù)據(jù)的變動對計算結(jié)果的精度有影響，因此對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 h1 = h2 , 此時圖形為三棱柱，其體積為：此圖形為三棱柱時，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，此時向?qū)龅貏澐譃楦?xì)小的斷面微元S，運(yùn)用下式式計算，得出V用斷面法計算土方，其原理是由二斷面的面積乘以二斷面間間距得到結(jié)果，因此在對場地進(jìn)行斷面劃分時，要適時根據(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。斷面法土方計算主要用在公路土方計算和區(qū)域土方計算，適用于地形

23、變化較大，場地狹窄的帶狀地區(qū)。 斷面法計算注意的問題： 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，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刪除。斷面法生成的里程文件以及對應(yīng)的斷面數(shù)據(jù)文件，只適用于場地斷面計算土方，對于道路斷面土方計算，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 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)更符合實際，接近于地貌。對于圖面高程點，由于其野外采集的數(shù)據(jù)不一定都展繪到圖框區(qū)，對于其采樣間距為5，展繪高程點的間超過這數(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)，因此對于用“圖面高程點生成”的三角網(wǎng)與實際地貌不符合，計算結(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，點取“工程應(yīng)用命令”下的“等高線法土方計算”。選擇參與計算的封閉等高線，可逐個點取參與計算的等高線，也可按住鼠標(biāo)左鍵框選。輸入最高點高程,Enter后：屏幕彈出總

25、方量消息框。對于等高線算土方，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，都與野外采集點的準(zhǔn)確程度相關(guān)。越符合實際地貌的采集點，用等高線法計算土方其結(jié)果準(zhǔn)確度也越高。因此等高線法計算精度與三角網(wǎng)建網(wǎng)方式，野外采集點的準(zhǔn)確度相關(guān)。 在利用DTM法進(jìn)行土方計算時,應(yīng)該對已經(jīng)生成的三角網(wǎng)進(jìn)行必要的添加和刪除,使結(jié)果更接近實際地貌。 計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 土方計算方法共有三種，一是由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計算，二是依照圖上高程點進(jìn)行計算，第三是依照圖上的三角網(wǎng)進(jìn)行計算。（1）根據(jù)坐標(biāo)文件計

26、算第一步:用閉合的復(fù)合線圈定所要計算土方的區(qū)域第二步：“工程應(yīng)用”|DTM土方計算， 選取“由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件”計算根據(jù)軟件提示，選擇計算區(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，彈出對應(yīng)圖框，計算結(jié)果如圖2-18所示。（2）根據(jù)圖上高程點計算此方法首先是按數(shù)據(jù)文件展繪高程點，然后用閉合的復(fù)合線圈定所要計算土方的區(qū)域，然后用鼠標(biāo)操作“工程應(yīng)用|DTM 法土方計算|根據(jù)圖上高程點”，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)計算”近似。（3）根據(jù)圖上的三角網(wǎng)計算在計算區(qū)域先建立DTM 模型，生成三角網(wǎng)，然后根據(jù)地形的實際情況，對既有的三角網(wǎng)進(jìn)行必要的添加和刪除，必要時

27、重組三角形“工程應(yīng)用”|“DTM 法土方計算”|根據(jù)圖上三角網(wǎng)” 根據(jù)提示，輸入平場標(biāo)高 選取計算所需的所有三角形回車鍵即得計算結(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，對于三種DTM土方算法，“由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計算”比后二者精度要高， “圖上高程點計算”“圖上的三角網(wǎng)計算”的計算都需要在圖上高程點的建立上，因此等高線算法的精度也在于野外采集點的準(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展點的間距相關(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)計面為平場或單一傾斜場地的情況,對于非平坦地形,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)行土方量計算時,不要求給定區(qū)域邊界,系統(tǒng)會分析所有被選取三角形,因此在選擇三角形時一定要注意不要漏選或多選,否則計算結(jié)果有誤,且很難檢查出問題所在。計算兩期間土方 兩期土方計算前提是將兩期觀測的數(shù)據(jù)文件存入不同的文件夾。 用復(fù)合線圈定需要計算的區(qū)域，DTM法土方計算下的“計算兩期土方”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)土方量的計算DTM 法。步驟為工程應(yīng)用y DTM 法土方計算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)法土方量計算(圖4)y 輸入高程坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件y 選擇土方計算邊界線y 輸入方格寬度y 輸入平場標(biāo)

30、高y 計算結(jié)果(圖5)。圖3DTM 法土方量計算結(jié)果圖4 方格網(wǎng)法土方量計算圖5 方格網(wǎng)法土方量計算結(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 方法計算土方量精度高，但其計算過程中數(shù)據(jù)量大，占用大量存儲空間。因此，如果地圖本身數(shù)據(jù)量大時就應(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，計算速度快。因此，在不宜用 DTM 法時采用該方法較安全。3、斷面法一般用在場地狹長的帶狀地區(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量計算方法,等高線法對土方計算有一定的局限性，等高線法計算土方要求等高線必須閉合，由于此等高線法在計算土方量上常規(guī)不被采用，對于方格網(wǎng)法，由其操作簡單，直觀，是最常用土方算法。對于復(fù)雜地區(qū)的計算，如公路、帶狀地地區(qū)，在斷面法土方計算上，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。對常用的土方算法誤差分析得到以下結(jié)論：對于方格網(wǎng)法算土方，方格網(wǎng)寬度

32、，外業(yè)數(shù)據(jù)采集密度，場地面積，地圖比例尺等影響其計算土方量準(zhǔn)確度。 (2) 對于斷面法土方算法，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)計中，遇到了諸多問題，不過在設(shè)計過程中卻獲益良多：通過對土方基本算法的學(xué)習(xí)，對于其基本原理和在測繪中的應(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、綜合論證等基本技能過程中得到鍛煉。對于運(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)階段的計算方法中，雖比起傳統(tǒng)的土方算法，有速度快，便于計算等特點，但由于其自身存在的誤差不可避免，導(dǎo)致現(xiàn)在

33、的土方算法計算精度不高，不能很好適應(yīng)社會的發(fā)展需求，因此對于研究新的，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 謝通過這一個月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計已接近尾聲，作為一個大專生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，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，讓我按時完成了這次畢業(yè)設(shè)計。在畢業(yè)論文設(shè)計過程中，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)計中遇到的種種問題。同時感謝我院、系領(lǐng)導(dǎo)對我們的教導(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，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。他們在我設(shè)計中給了我許多寶貴的意見和建議。同時也要感謝自己遇到困難的時候沒有一蹶不振，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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