利用数字地形图计算土石方的方法.pdf

利用数字地形图计算土石方的方法 涂群生裴红艳 黄石理工学院土木建筑工程学院 湖北黄石 4 3 5 0 0 3 摘要介绍一种常用的土石方计算软件 对数字地形图进行土石方计算的方法 该方法比人工计算速度 快 精度高 成果美观 具有很好的应用价值 关键词数字地形图计算土石方C A S S 6 0 中图分类号U 4 1 6 3文献标识码A 1 引言 土石方工程是工程施工单位经常性的 工作 土石方工程测量就是在施工场地平 整前进行土石方测算的测绘工作 测量的 目的是计算工程施工区域的士石方的填挖 数量 土石方的测量 计算是工程施工中工 程量预算 编制施工组织设计和合理安排 施工现场的重要依据 根据施工场地自然 地形的不同 常用的测量计算方法有D T M 法 断面法 方格网法 等高线法等 随着计 算机制图学的发展以及全站仪在测图中的 广泛使用 数字测图已经逐步取代以手工 描绘为主的平板仪测图 采用数字地形图 进行工程规划设计 极大地提高了设计效 率和精度 现在 大型测绘科研单位开发的 计算土石方的软件很多 其中 南方测绘公 司设计的C A S S 6 0 测绘成图软件同时具有 计算土石方量的功能 下面以南方 C A S S 6 O 软件为例 介绍怎样利用数字地 形图进行土石方量的计算 2 土石方的计算 在该软件 工程应用 下拉菜单中提供 了五种土方量的计算方法 即D T M 法土方 计算 断面法土方计算 方格网法土方计 算 等高线法土方计算 区域土方量平衡计 算 下面分别介绍上述五种土石方的计算 方法 2 1D T M 法土方计算 由D 1 渐模型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 通过生成三角网来计算每一个三棱锥 的填挖土方量 最后累计得到指定范围填 方和挖方的土方量 并绘出填挖方分界线 D T M 法土方计算共有3 种方法 根据坐标 文件计算 根据图上高程点计算 根据图 上 收藕日期 2 0 0 7 O l 1 8 1 9 4科技创业月刊2 0 0 7 年第6 期 三角网计算 常用的为根据坐标文件计算 法 D T M 法土方计算要先执行下拉菜单 绘图处理 展高程点 命令 将坐标数据 文件中的碎部点三维坐标展绘到当前图形 中 再用A u t o C A D 的复合线命令P l i n e 绘 制一条闭合多段线作为土方计算的边界 最后执行下拉菜单 工程应用 D T M 法土 方计算 根据坐标文件 命令 按提示选择 边界线 输入边界插值间隔 这时命令行显 示乎场面积 然后按提示输入平场标高 命 令行显示挖方量和填方量 还可以指定表 格左下角位置后 C A S S 5 1 软件将在指定 点处绘制一个如图1 所示的土方计算专用 表格 三角网法 石方计算 一 N 笸沙 罩J j 耐日 4 9 6 8 7m 2 最夺置程 2 7 1 0 0m 最犬甚程 5 8 2 0m 平场目蔫 3 1 5 0 杞5 要 5 2 9 7m 3 幢方置 9 6 8 6 5 一 圈1D T M 法土方计算 根据图上高程点计算是在屏幕上选取 已展绘的高程点来计算土方量 根据图上 三角网计算是在图上选取已经绘出的三角 网来计算 这是与根据坐标文件计算不同 之处 其他操作基本一致 2 2 断面法土方计算 断面法土方计算主要用在公路土方计 算和区域土方计算 对于特别复杂的地方 可以用任意断面设计方法 断面法土方计 算主要有道路断面 场地断面和任意断面 3 种计算土方量方法 断面法土方计算操 作比较复杂 下面以道路断面法土方计算 为例 简介其主要操作步骤 2 2 1 生成里程文件 里程文件用离散的方法描述了实际地 形 生成里程文件常用的有4 种方法 图面 生成 等高线生成 纵断面生成和坐标文件 生成 由纵断面生成是4 种方法中速度最 快的 这种方法只要展出点 绘出纵断面 线 可以在极短的时间里生成所有横断面 的里程文件 2 2 2 选择土方计算类型 用鼠标点取下拉菜单 工程应用 断 面法土方计算 道路断面 弹出断面设计 参数对话框 道路的所有参数都是在这个 对话框中设置的 2 2 3 给定计算参数 在 断面设计参数 对话框中输入道路 的各种参数 确定后命令行提示输入绘制 断面图的横向比例和纵向比例 在屏幕指 定横断面图起始位置 即可绘出道路的纵 断面图及每一个横断面图 如图2 2 2 4 计算工程量 执行下拉菜单 工程应用 断面法土 方计算 图面土方计算 命令 按命令行提 示 选择要计算土方的断面图和指定土方 计算表位置 系统自动在图上绘出土石方 计算表 如图3 2 3 方格网法土方计算 由方格网法计算土石方量 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正方体 的填挖土石方量 最后累计得到指定范围 内填方和挖方的土石方量 并绘出填挖方 万方数据 3 雾 i l 垂直 尉虱引翻 刮引引到 l 高留 翻到剽窝 到引割割 图2 桩号为K O 4 0 0 0 的横断面图 K D 4 0 0 D T A 0 O OW A j 7 9 3 中 u 高 m 磺断面积 m平均面鞠 呐拒离总教量 呐 里程 埔挖堵挖埴挖 m 墒挖 K O 0 O O3 1 56 74 1O O O 3 58 642 82 0 O O7 1 7 1 38 56 3 K 0 2 0 O OO 1 04 3 18 5 6 21 5 2 3 2 42 0 0 0 4 30 64 6 4 8 9 K O 4 0 O O13 90 0 03 79 3 00 04 1 4 52 0 O O0 0 08 2 8 9 2 K O 6 0 O O16 4O O O4 49 7 O0 04 90 92 0 O O0 0 09 8 18 6 K 0 8 0 O O19 1O 0 05 3 2 2 合计 7 6 0 1 92 3 6 13 0 图3 断面法土石方计算表 分界线 该软件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 取平均值与设计值相 减 然后通过指定的方格边长得到每个方 格的面积 再用正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 用方格网法计算土方量 设计面可以 是水平的 可以是倾斜的 也可以是施工后 高低不平的不规则的曲面 用复合线画出 所要土方的区域 一定要闭合 执行 工程 应用 菜单下的 方格网法土方计算 然后 按命令行提示操作 命令行提示 设计面是 平面 斜面 数据文 件 选1 后 输入设计高程 回车后命令行 显示 总填方 m 3 总挖方 m 3 同时 图上绘出所分析的方格网和填 挖方的分界线 白色点线 并给出每个方 格的填挖方量 每行的挖方和每列的填方 计算出总填方和总挖方 结果如图4 所示 选2 后 按命令行提示输入 高程相等 的基准线上两点 基准线设计高程 斜面的 坡度 当操作 指定高程高的方向 后 图上 绘出所分析的方格网 每个方格顶点的地 面高程和计算得到的设计高程 填挖方的 分界线 白色点线 并给出每个方格的填 方 T 挖方 W 每行的挖方和 每列的填方 选3 后 输入目标高程数据文件名 同 样回车后命令行显示 总填方 x m 3 总挖方 x m 3 2 4 等高线法土方 计算 用户将白纸图 扫描矢量化后可以 得到数字地形图 但 这样的图都没有高 程数据文件 所以无 法用前面的几种方 法计算土方量 这种 情况下可采用等高 0O 文 5 0 j 8土 h m 烈L 4 5 95 芒 t 8 9 D 妇一 聃 5 D 2 63 1 日确9 7 2 08 I e 3 7 8 08 l e 伤1 8 7 9 3 6 l f 嘎曩3 6 0 图4 方格网法土方计算成果圈 线计算法计算土方量 用此方法可计算任 意两条等高线之间的土方量 但所选等高 线必须闭合 由于两条等高线所围面积可 求 两条等高线之间的高差已知 可求出这 两条等高线之间的土方量 执行下拉菜单 工程应用 等高线法土方计算 命令 选 择参与计算的等高线 再在屏幕指定表格 左上角位置 系统将在该点绘出计算成果 表格 如图5 从表格中可以看到每条等 高线围成的面积和两条相邻等高线之间的 土方量 另外 还有计算公式等 2 5 区域土方量平衡计算 大多数工程要求挖方量和填方量大致 相等 这样可以大幅度减少运输费用 降低 工程造价 计算指定区域填挖平衡的设计 高程和土方量时 执行下拉菜单 工程应用 断面法土方计算 区域土方量平衡 命 令 回车后命令行显示 请选择 1 根据坐标文件计算 2 根 据图上高程点 1 E n t e r 在弹出的对话框 中选择文件 系统完成响应后 C A S S 5 1 在指定点 绘制一个土方量专用表格 如图6 计算日期l2 0 0 6 年12 月11 日叶算 沫群主 偷 计算公式 V A 1 A 2 A 1 A 2 h 2 h 1 3 A 1 卉米 h 2 米 A 2 平方米 h l f 米 V 立寿米 3 2 9 4 6 72 90 0 08 9 50 23 2 o o5 9 0 69 8 9 50 23 20 0 04 6 00 93 3o o O6 6 56 4 6 00 93 30 0 02 5 14 03 40 0 03 5 0S 2 5 14 0 0 0 9 82 53 50 0 06 89 9 8 2 33 50 0 01 6 4 05 6 o o5 1 6 1 64 03 60 0 0O7 45 70 0 069 自H7 1 5 04 图5 等商线法士方计算成果示意图 三角网法土石方计算 圈6 区域土方量平衡成果图 3 结语 通过以上介绍和图例可知 该软件计 算土方的方法较多 适合各种土方计算的 情形 它与传统的人工计算土方的方法相 比 可避免人工内插高程点的误差 计算精 确 方便 打印出来的成果直接 美观 极大 地提高了工作效率 该软件与普通的土方 计算软件相比较 它最大的优点是 能一次 计算出设计面或施工后不是在同一个平面 的情形下的土方 这在实际工作中 具有非 常广泛的应用价值 该软件的不足之处是 在D T M 法土方计算中 只有计算结果 图 中没有显示每个三角形的土方量 不能被 土方施工单位查询 在等高线法土方计算 中 高于最上面一根等高线的土方量没有 计算在内 在等高线较密的地方 软件会自 动删除掉 在图面上不美观 责任编辑晓天 P I o N E E R I N GW l T HS C I E N C E T E C H N O L o G YM O N T H L Y D 62 0 0 71 9 5 万方数据 利用数字地形图计算土石方的方法利用数字地形图计算土石方的方法 作者 涂群生