复杂区域的多种土方平衡量计算方法的实现与分析.doc

河海大学本科毕业设计论文（专升本） 复杂区域的多种土方平衡量计算方法的实现与分析
摘要
土方量计算是土地整理项目中的一项重要内容，其结果直接关系到工程造价的大小，对工程总投资及资金分配具有重要意义。一些地形比较简单，面积不大的土地整理项目中，土方量的计算较为简单；但在一些区域面积大，地形复杂且有多种地物地貌，如池塘、道路、建筑物、山坡、小河、桥等的工程中，如要建一所学校，一个居民小区，一个公园，开发一个旅游景点等等，要精确快速计算这些区域的土方量，对工程预算和投资乃至整个工程的顺利完成有极其重要的意义。研究内容将以某坡地整理为例研究多种复杂区域的土方平衡量计算方法。

关键字：土方量，平衡计算，精度

Abstract
The calculation of earthwork in land consolidation project is an important content, its result is directly related to the size of the project cost, project total investment and fund allocation has important significance. Some terrain is relatively simple, the small size of the land consolidation project, earthwork calculation is simple; but in some area, landform is complex and has a variety of physiognomy, such as ponds, roads, buildings, rivers, hills, bridges and other projects, such as building a school, a residential district, a park, the development of a tourist attractions and so on, to quick and accurate calculation of these regions of the earthwork, the project budget and investment and the whole project finish smoothly and has extremely important significance. Research content will be a slope consolidation as a case to study a variety of complex regional balanced earthwork quantity calculation method.

Key words: earth volume calculation, balance, accuracy

目录
第一章 绪论 5
1.1 研究目的及研究意义 5
1.2 研究内容 5
1.3 研究方法 5
第二章 土方量计算方法 6
2.1 断面法土方量计算 6
2.2 杨赤中滤波推估法土方量计算 7
2.2.1 杨赤中推估 8
2.2.2 待估点高程值的计算 8
2.2.3 挖（填）土方量区域面积的计算 8
2.3 DTM法土方量计算 10
2.3.1 三角网的构建 10
2.3.2 三角网的调整 10
2.3.3 三角网法计算土方量 12
2.3.4 几种方法的实例比较 13
2.4 地统计法土方量计算 13
2.5 平均高程法土方量计算 14
2.5.1 田面平均高程计算 14
2.5.2 挖填平均深度计算 14
2.5.3 挖填方面积计算 15
2.5.4 挖填土方量计算 15
2.5.5 土方量平衡计算 15
第三章 土方量计算精度 16
第四章 土方量计算方法的优缺点 17
第五章 南方CASS7.0在土方量平衡计算中的应用 18
5.1 方格网法 18
5.2 DTM法 19
第六章 结论 22
参考文献 23
致 谢 24

第一章 绪论
1.1 研究目的及研究意义
在工程建设中，通常需要将自然地貌改造成水平的或者一个或几个坡度的场地，以便适于布置各类建筑物和构筑物，土方量的大小与工程投资直接相关，因此准确、快速的计算土方量对开展规划设计，控制总投资及分配资金具有重要意义。土方量的计算与审核，都涉及工程造价，工程预算等多个部门和学科，因此，能否准确完成合同内容，节约成本也是土方量平衡计算所必须考虑的内容。
1.2 研究内容
1.研究南方CASS7.0及其它插值方法计算土方平衡量的原理及方法。
2.研究提高计算精度方法。如将整个区域分成几小块，高效计算各小块土方量的方法。
3.当某区域中同时有挖方量和填方量时,研究高效计算土方量的方法。
1.3 研究方法
通过几种土方量计算方法对同一假设地域进行计算，从而分析各方法的计算精度和数据处理速度，了解各种土方量计算方法的特点，以便在不同工程建设，不同合同要求下，准确的进行土方量的计算。以便节约成本，减少工期消耗，快速有效的提供计价报表。

第二章 土方量计算方法
2.1 断面法土方量计算
当地形起伏断面较大，或地势狭长、挖填深度较大且不规则的地段宜选择断面法进行土方量计算，以老石山隧道洞口开挖转运土方量计算为例：

图2-1 断面法示意图
其断面的表达式为：
(2-1)
式中，Ai-1，Ai分别为第i单元区段起终断面的填挖面积；Li为区段长；Vi为填挖方体积。例：
令n=3;L1=27.8;L2=24.5;L3=20.4;A3=48.484;A2=45.771;A1=0;A0=-18.300（面积为负值即为断面填方面积）.则应用公式得：
V3=L3×(A3+A2)/2=20.4×(48.484+45.771)/2=961.4010≈961.401
V2=L2×(A2+A1)/2=24.5×(45.771+0)/2=560.6948≈560.694
V1=L1×(A1+A0)/2=27.8×(0+(-18.300))/2=-254.370≈-254.370
V挖=V3+V2=961.401+560.694=1522.095
V填=V1=254.370
VP平衡=V1+V2+V3=V挖+V填=1522.095-254.370=1267.7250
VY运输=（V挖+V填）×i
i为土石自然堆积系数。
由此可以建立如下Excel工作表进行快速计算：

表2-1 土方量计算
土方量计算
里程
距离
挖方面积
挖方方量
填方面积
填方方量
K0+000.0
0.0
0.000

18.300
254.370
K0+027.8
27.8
0.000
0.000
0.000
0.000
K0+052.3
24.5
45.771
560.695
0.000
0.000
K0+072.7
20.4
48.484
961.401
0.000

合计
72.7

1522.096

254.370
平衡
1267.726
土方量计算
里程
距离
挖方面积
挖方方量
填方面积
填方方量
（1）

（13）
（14）
（2）
（5）
（8）
（20）
（15）
（19）
（3）
（6）
（9）
（11）

（4）
（7）
（10）
（12）

合计

（16）

（17）
平衡
（18）

表2-1中（1）、（2）、（3）、（4）为计算断面至初始里程的距离;
（5）=L1;（6）=L2;（7）=L3;（8）=A0;（9）=A2;（10）=A3;（13）=A1;
（15）=A0;（11）=(（3）-（2）)*(（8）+（9）)/2;
（12）=(（4）-（3）)*(（9）+（10）)/2;
（14）=(（2）-（1）)*(（13）+（15）)/2;（16）=sum(（20）:（16）);
（17）=sum(（14）:（19）);（18）=（16）+(-（17）).
2.2 杨赤中滤波推估法土方量计算
对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法。这种方法是将场地划分成若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，从而将所有四棱柱的体积汇总得到总的土方量。在传统的方格网计算中，土方量的计算精度不高。现在我们引入一种新的高程内插的方法，即杨赤中滤波推估法。
2.2.1 杨赤中推估
杨赤中滤波与推估法就是在复合变量理论的基础上，对已知离散点数据进行二项式加权游动平均，然后在滤波的基础上，建立随即特征函数和估值协方差函数，对待估点的属性值（如高程等）进行推估。
2.2.2 待估点高程值的计算
首先绘方格网, 然后根据一定范围内的各高程观测值推估方格中心O的高程值绘制方格时要根据场地范围绘制。
由离散高程点计算待估点高程为：
（2-2）
其中，为参加估值计算的各离散点高程观测值，为各点估值系数。而后进一步求得最优估值系数，进而得到最优的高程估值。
2.2.3 挖（填）土方量区域面积的计算
如果，土方量计算的面积为不规则边界的多边形。那么在面积进行计算时，先对判断方格网中心点是否在多边形内，如果在，那么就要计算该格网的面积，否则可以将该格网面积略去。

图2-2 点与多边形位置判断
如图2-2所示，首先对格网中心点P进行判断，可以采用垂线法，即过P（x0，y0）点作平行于y轴向下的射线
x=x0
y<y0 （2-3）
设多边形任意一边的端点为i(xi，yi),i+1(xi+1，yi+1)，令
δ=(x-xi)(x-xi+1)
y5=yi+λ(yi+1+yi)
λ=(x-xi)/(xi+1-xi) （2-4）
(1)当δ<0时，若y>y5，则射线与该边有交点,否则无交点,若y=y5，则知P在多边形上。
(2)当δ=0时，若x=xi，则当y>yi时，二者有交点(xi，yi)，当y<yi时，不予考虑。当y=yi时，说明P在多边形上。若x=xi+1，方法同上。
(3)当δ>0时，不予考虑。
对多边形各边进行上述判断，并统计其交点个数m，当m为奇数时，则P在多边形内部，否则P不在多边形内部。
通过对图中P1、P2点的判断可以知道，P1位于多边形内，P2位于多边形外。那么，P1所在的格网的面积要进行计算，而P2所在的格网的面积则可以略去。
然后利用杨赤中滤波推估法求得的每个方格网的中心点的高程值与格网面积进行计算。
即： （2-5）
ij表示第i行j列的小方格网，a，b为格网的边长，最后汇总土方量。
方法
倾斜面
马鞍型面
MH
ΔHmax
MH
ΔHmax
杨赤中法
0.92
2.60
1.60
3.80
最小二乘配置法
1.10
3.52
2.11
4.84
克里金法
1.90
4.67
无解
无解
表2-2　杨赤中法与其它方法内插精度比较

2.3 DTM法土方量计算
不规则三角网(TIN)是数字地面模型DTM表现形式之一，该法利用实测地形碎部点、特征点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。
基于不规则三角形建模是直接利用野外实测的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形，组成不规则三角网结构。相对于规则格网，不规则三角网具有以下优点： 三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作为网格结点;不改变原始数据和精度;能够插入地性线以保存原有关键的地形特征,以及能很好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特征表现得淋漓尽致等。因此在利用 T1N 算出的土方量时就大大提高了计算的精度。
2.3.1 三角网的构建
对于不规则三角网的构建在这里采用两级建网方式。
第一步，进行包括地形特征点在内的散点的初级构网。
一般来说，传统的TIN生成算法主要有边扩展法,点插入法,递归分割法等,以及它们的改进算法。在此仅简单介绍一下边扩展法。
所谓边扩展法，就是指先从点集中选择一点作为起始三角形的一个端点，然后找离它距离最近的点连成一个边,以该边为基础,遵循角度最大原则或距离最小原则找到第三个点,形成初始三角形。由起始三角形的三边依次往外扩展, 并进行是否重复的检测，最后将点集内所有的离散点构成三角网，直到所有建立的三角形的边都扩展过为止。在生成三角网后调用局部优化算法,使之最优。
2.3.2 三角网的调整
第二步，根据地形特征信息对初级三角网进行网形调整。这样可使得建模流程思路清晰，易于实现。
⑴ 地性线的特点及处理方法
所谓地性线就是指能充分表达地形形状的特征线地性线不应该通过TIN中的任何一个三角形的内部,否则三角形就会“进入”或“悬空”于地面,与实际地形不符,产生的数字地面模型(DTM)有错。
当地性线与一般地形点一道参加完初级构网后，再用地形特征信息检查地性线是否成为了初级三角网的边，若是，则不再作调整；否则，按图6作出调整。总之要务必保证TIN所表达的数字地面模型与实际地形相符。

(a)处理前 (b)处理后
图2-3 在TIN建模过程中对地性线的处理

如图2-3（a）所示，为地性线，它直接插入了三角形内部，使得建立的TIN偏离了实际地形，因此需要对地性线进行处理，重新调整三角网。
图2-3（b）是处理后的图形，即以地性线为三角边，向两侧进行扩展，使其符合实际地形。
⑵ 地物对构网的影响及处理方法
等高线在遭遇房屋、道路等地物时需要断开，这样在地形图生成TIN时，除了要考虑地性线的影响之外，更应该顾及到地物的影响。一般方法是：先按处理地形结构线的类似方法调整网形；然后，用“垂线法”判别闭合特征线影响区域内的三角形重心是否落在多边形内，若是，则消去该三角形(在程序中标记该三角形记录)；否则保留该三角形。经测试后，去掉了所有位于地物内部之三角形，从而在特征线内形成“空白地”。
⑶ 陡坎的地形特点及处理方法
遭遇陡坎时，地形会发生剧烈的突变。陡坎处的地形特征表现为：在水平面上同一位置的点有两个高程且高差比较大；坎上坎下两个相邻三角形共享由两相邻陡坎点连接而成的边。当构造TIN时，只有顾及陡坎地形的影响，才能较准确的反映出实际地形。
对陡坎的处理如图所示：

(a)处理前 (b)处理后
图2-4 对陡坎的处理

如图2-4（a）所示，点1至4为实际测量的陡坎上的点，每个点其实有两个高程值，不符合实际的地形特征。在调整时将各点沿坎下方向平移了1mm，得到了5至8各点，其高程值根据地形图量取的坎下比高计算得到。将所有的坎上、坎下点合并连接成一闭合折线，并分别扩充连接三角形，即得到调整后的图2-4（b）。
2.3.3 三角网法计算土方量
三角网构建好之后，用生成的三角网来计算每个三棱柱的填挖方量,最后累积得到指定范围内填方和挖方分界线。三棱柱体上表面用斜平面拟合，下表面均为水平面或参考面，计算公式为：
（2-6）
如图2-5所示，Z1，Z2，Z3为三角形角点填挖高差；S3为三棱柱底面积。

图2-5 三角网土方量计算

土方量
方差
TIN法
247561.2
0.0
方格网法
232176.6
6.2
表2-3 两种方法的具体实例比较

表一是对山区的实例比较分析，可以看出，TIN法的精度较高，因为三角网能很好地适应复杂、不规则地形，从而更好地表达真实的地面特征。但是要注意的是TIN方法计算土方量精度高,但其计算过程中数据量大,占用大量存储空间。因此,如果地图本身数据量大时就应慎重考虑是否采用该方法。
2.3.4 几种方法的实例比较
表2-4 平原地区几种方法填挖方量（）

挖方量
填方量
方差
标准差
TIN法
275372.0
75903.8
0.0
0.0
方格网法
276215.1
76219.2
0.3
0.4
平均高程法
268431.7
77986.3
2.5
2.7

2.4 地统计法土方量计算
空间插值法和ArcGIS统计
利用有限数据建立DEM时必然涉及对无值区域高程值的估计，即通过临近实测样点的高程估计待插值点的高程，也就是空间插值。空间插值往往是基于相似相近的原理，即两个物体离得很近，它们的性质就越相似，反之，离得越远则相似性越小。这与土方量计算原理中“地表连续和渐变的假定”是一致的。空间插值的方法很多。如反距离加权（IDW）插值、自然邻点插值、最近邻点插值、克里格插值等。
ArcGIS是由美国环境系统研究所（ESRI）研制的基于窗口的集成地理信息系统和桌面制图系统软件。它支持多类型数据和多种数据库，具有强大的空间分析、统计分析功能。并附带许多扩展模块。ArcGIS计算土方量是利用DEM提供的高程信息，结合ArcGIS的3DAnalyst，Spatial Analyst，叠合分析和系统分析功能共同完成。
2.5 平均高程法土方量计算
平均高程法主要使用于地形平缓，高低起伏较小，面域相对规则，且精度要求较低的土地平整计算。如农田的土地平整，要求挖填土方量平衡计算时，平均高程法的计算就能快速的完成。
其土方量计算流程如下：计算田面平均高程→计算挖填平均深度→计算挖填方面积→计算挖填土方量。
其方法如下： 
2.5.1 田面平均高程计算 
Ha=(H1+H2+...+Hn)/n  （2-7）
式中：Ha为田面平均高程数(m)； 
H1、H2...Hn为实测点高程数(m)； 
n为高程点个数。 
2.5.2 挖填平均深度计算 
挖方区平均挖深：hc=Ha-∑Hc/L 
填方区平均填高：hf=∑Hf/m-Ha 
式中：L为测点读数小于Ha的测点数； 
m为测点读数大于Ha的测点数； 
Hc为测点读数小于Ha读数(m)； 
Hf为测点读数大于Ha读数(m)。 
2.5.3 挖填方面积计算 
挖方面积：Ac=Aa×hf/(hc+hf) 
填方面积：Af=Aa×hc/(hc+hf) 
式中：Aa为测量地块总面积。 
2.5.4 挖填土方量计算 
挖方量：Vc=Ac×hc 
填方量：Vf=Af×hf 
2.5.5 土方量平衡计算
1）确定各田块的面积。
根据沟渠路布局划分田块，以两条相邻的农沟、田埂、田间道（斗沟、或斗渠）所围成的一个区域为一个田块。从1:2000地形图上直接量出各田块面积。
2）确定田块设计高程。
根据各个田块现状高程点，按照与灌排工程设计相结合、使平整土方量最小，同时考虑到耕地本身的排涝要求，挖高填低，适当垫高地势较低处耕地，据此初步拟定各田块设计高程。然后进行土方试算，直至设计的田面高程满足项目区土方平衡要求，也满足田块土方回填量要求。
3）计算各田块土方。
根据测得的地形图上的现状高程点，通过面积加权平均的方法计算土方量。

第三章 土方量计算精度
土方量计算方法的选择也制约着土方量的计算精度，首先要根据业主的设计文件的要求，粗略估计误差允许的范围，对应计量计价部门的意见，给出合理可控的方量调配和运输建议，有计划的采取施测方法和计算方法；其次要根据外业测量特点，有效控制土方量测量的控制点或转点的误差传播，同时考虑在填挖平衡设计和运输过程的自然堆积系数，压实系数等。最后在内业处理时能提供可靠的数据计价参考和定量，提供有效的报表。
土方量计算的设计阶段，应当分析设计方量与实际测量方量的允许范围，以便确定施测方法的可行性和可靠性，方便外业测量和内业计算采取何种有效控制精度和误差范围的措施，根据地貌、通视、仪器设备、测量等级、控制点精度等一系列条件约束测量精度。
土方量的计算精度主要取决于采点的密集程度，包括地形变化点、特殊地貌点、变坡点、坎上坎下、沟渠、陡崖上下等明显标的点。还包括断面间距，网格大小，测量精度，计算精度等的人为控制因素。高程点分布要均匀，对高程不足的地方必须根据实际情况补注高程。
方格网法的精度取决于数据采集的密度大小，同时和方格的大小有关。方格网越小，精度越高。使用计算机软件时可以将网格大小设定为10×10或5×5。
断面法土方量计算要注意横断面数据选择和计算，对地形起伏较大的地方要增加断面数。
等高线法计算土方量的精度主要是由矢量化后可以得到图形的精度决定。一般此方法求得的精度较差，仅做工程概算时使用。
DTM法的精度在于地形特征点必须采集到，使用DTM法计算土方量时要先根据采集的高程数据文件建立网型，对已生成的网型进行必要的添加和删除。

第四章 土方量计算方法的优缺点
1） 断面法
断面法多用于道路、沟渠、管道等呈带状分布且地面起伏明显的土方量计算中。该方法外业操作相对复杂，工作量大，断面对地面描述不连续，精度也难以保证。随着计算机技术在测绘单位的普及，此方法已经逐渐淘汰。
2） 格网法
格网法常用于大面积平坦地块的土方量计算中。一旦确定了方格的边长，方格内起伏较大区域的土方量并未进行统计，这就影响计算成果的精度，这种方法对于大面积的范围，内业数据处理量也比较大。
3） DEM法
数字高程模型（DEM）是地形表面的一个数学（或数字模型），数字高程模型（DEM）是数字地面模型（DTM）的一种，它表示地面上的高程信息，其主要表现方式有规则网格法（GRD）和不规则三角网法（TIN）。此种方法，数据存储量大，对必要测量点的缺失补测要求较高。数据处理流程方便、快捷，计算精度较高。也是各种软件比较青睐的土方量计算方法。
4） 等高线法和平均高程法对外业测点要求较低，测点随意性较强，计算方法简单。但由于精度较低，一般用于工程建设前期的造价估计中。

第五章 南方CASS7.0在土方量平衡计算中的应用
土方工程虽然在整个工程项目造价中所占比例较小，但因其特殊性在方量的计算与造价的控制上有一定的难度，引起的纠纷较多，如何更加客观、准确地计算土方量，减少或避免土方工程的争议，值得我们进行认真的探讨。决定土方量计算精度的因素有很多，其中计算方法是至关重要的一环。南方数码科技有限公司研发的地形地籍成图软件Cass7.0是目前市面上较常见的一套测量软件，其中所包含的土方计算方法如方格网法、DTM法、等高线法等为大家所普遍使用，它不仅上手容易，内业操作简便，而且计算结果准确性良好，可信度较高，为广大使用者所认可。
5.1 方格网法
Cass7.0软件中的方格网法，需要提供计算区域的 “高程点坐标数据文件”作为计算的依据，其具体计算操作如下：首先是导入“高程点坐标数据文件”，然后选择设计面：（1）当设计面为平面时，需要输入“目标高程”，在“方格宽度”一项中输入你需要设置的方格网规格 ，例如输入20米则为采用20m×20m的方格网进行土方计算；（2）当设计面为斜面时，有“基准点”和“基准线”两种方法，其原理是相同的，只是计算条件不同而已。我们以“基准点”法为例，它需要确定斜面的“坡度”，然后是“基准点”，也就是坡顶点的“坐标”和“高程”，再者就是坡线的“下边点”的坐标了，也就是斜坡方向，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。（3）当设计面非平面也非斜面时，这种情况在土方工程中比较常见，场地经开挖或回填后变的杂乱无章就属于这种情况，假如我们有场地前期的“高程点坐标数据文件”，那么我们则可以利用它生成“三角网文件”，然后在设计面选项中选择“三角网文件”，然后导入文件，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。
通过对Cass7.0软件中的方格网法的了解，我们不难看出其计算理论与传统的方格网法是一样的。只是在用户提供相关的计算条件，如设计面高程、坡度、方格宽度、三角网文件等计算条件之后，电脑自动在设计面及待计算场地平面设置相同的方格网，根据“高程点坐标数据文件”、设计面高程、坡度等内插出各方格网角点高程，然后对比相同平面位置上下两期的方格网，计算出该方格网的土方挖填数，最后统计出挖填总方量。
5.2 DTM法
DTM法土方计算以外业所采集的测量数据为基础，通过建立DTM模型，然后通过生成三角网（即相邻的三个点连成互不重叠的三角形）来计算每一个三棱锥的挖填方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。
Cass7.0的DTM土方计算方法共有三种，一是由坐标数据文件计算，二是依照图上高程点进行计算，第三是依照图上的三角网进行计算。前两种算法包含重新建立三角网的过程，第三种方法则是直接采用图上已有的三角网。
（1）根据坐标数据计算：首先用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用\DTM法土方计算\根据坐标文件”，根据电脑提示在图上选取计算区域“边界线”，导入计算区域的坐标数据，这时会弹出土方计算参数设置对话框，填入“平场标高”和“边界采样间距”按确定即可得到土方计算结果。如果计算区域需要进行边坡的处理，那么还可以在参数设置里面进行“边坡设置”，平场高程高于地面高程则设置为向下放坡，反之，则为向上放坡。在计算结束后，电脑会在操作者指定的位置绘制一个“计算结果表格”。
（2）根据图上高程点计算：此方法首先是按数据文件展绘高程点，然后用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用\DTM法土方计算\根据图上高程点”，根据电脑的提示进行后面的操作，操作与“根据坐标数据计算”相同。
（3）根据图上的三角网计算：在计算区域先建立DTM模型，生成三角网，然后根据地形的实际情况，对既有的三角网进行必要的添加和删除，使结果更接近实际地形，最后用鼠标操作“工程应用\DTM法土方计算\根据图上三角网”，根据电脑的提示，输入平场标高，选取计算所需的所有三角形按回车键即得计算结果。
（4）两期间土方计算
两期间土方计算指的是对同一区域进行了两期测量，利用两次观测得到的高程。
DTM法土方计算
由DTM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方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。
DTM法土方计算共有两种方法，一种是进行完全计算，一种是依照图上的三角网进行计算。完全计算法包含重新建立三角网的过程，又分为“根据坐标计算”和“根据图上高程点计算”两种方法；依照图上三角网法直接采用图上已有的三角形，不再重建三角网。下面分述三种方法的操作过程：
1. 根据坐标计算
(1)用复合线画出所要计算土方的区域，一定要闭合，但是尽量不要拟合。因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度。
(2)用鼠标点取“工程应用”菜单下的“DTM法土方计算”子菜单中的“根据坐标文件”。
(3)提示：选择边界线 用鼠标点取所画的闭合复合线。
(4)请输入边界插值间隔(米): 边界插值间隔设定的默认值为20米。
(5)屏幕上将弹出选择高程坐标文件的对话框，在对话框中选择所需坐标文件。
(6)提示： 平场面积= XXXX平方米 注：该值为复合线围成的多边形的水平投影面积。
平场标高(米): 输入设计高程。
(7)回车后屏幕上显示填挖方的提示框，命令行显示：
挖方量= XXXX立方米，填方量=XXXX立方米。
同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。
(8)关闭对话框后系统提示：
请指定表格左下角位置:<直接回车不绘表格> 用鼠标在图上适当位置点击，CASS 7.0会在该处绘出一个表格，包含平场面积、最大高程、最小高程、平场标高、填方量、挖方量和图形。
2.根据图上高程点计算
(1)首先要展绘高程点，然后用复合线画出所要计算土方的区域，要求同DTM法。
(2)用鼠标点取“工程应用”菜单下“DTM法土方计算”子菜单中的“根据图上高程点计算”。
(3)提示：选择边界线用鼠标点取所画的闭合复合线。请输入边界插值间隔(米):<20>边界插值间隔的设定的默认值为20米。
(4)提示：选择高程点或控制点,此时可逐个选取要参与计算的高程点或控制点，也可拖框选择。如果键入“ALL”回车，将选取图上所有已经绘出的高程点或控制点。
(5)提示：平场面积= XXXX 平方米。平场标高(米): 键入设计高程。
(6)回车后屏幕上显示填挖方的提示框，命令行显示：挖方量= XXXX立方米，填方量=XXXX立方米。同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。
(7)关闭对话框后系统提示：请指定表格左下角位置:<直接回车不绘表格> 用鼠标在图上适当位置点击，CASS 7.0会在该处绘出一个表格，包含平场面积、最大高程、最小高程、平场标高、填方量、挖方量和图形。
3.根据图上的三角形计算
(1)对用上面的完全计算功能生成的三角网进行必要的添加和删除，使结果符合实际地形。
(2)用鼠标点取“工程应用”菜单下“DTM法土方计算”子菜单中的“依图上三角网计算”。
(3)提示：平场标高(米): 输入平整的目标高程。请在图上选取三角网: 用鼠标在图上选取三角形，可以逐个选取也可拉框批量选取。回车后屏幕上显示填挖方的提示框，同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。
注意：用此方法计算土方量时不要求给定区域边界，因为系统会分析所有被选取的三角形，因此在选择三角形时一定要注意不要漏选或多选，否则计算结果有误，且很难检查出问题所在。

第六章 结论
通过各种土方量方法的研究，我们知道，不同的设计和合同要求，使用不同的计算方法对计算精度和速度的重要影响，在精度要求较高时，可以采取不同的计算方法进行比较分析，从而得到最理想的结果。因土方量计算的分歧所引发的纠纷一直是工程施工中的重要问题，如何快速、高效、准确、合理的评估土方量、平衡土方量，是工程建设中的重要环节，也是未来土方量计算科学化、精准化、标准化、专业化、自动化、可视化、网络化的发展趋势。

参考文献
[1] 吴小燕等. 基于复杂区域土方计算的研究[J].矿山测量.2009，(5).
[2] 慕永峰等.三角网结构DTM的土方计算及应用[J].测绘工程.2000，(1).
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[4] 李志林.数字高程模型[M].武汉：武汉大学出版社，2001 .
[5] 李军等.基于GIS滑坡风险评价方法中格网大小选取分析[J].遥感学报，2003，7（2）.
[6] 周启明等.数字地形分析[M].北京科学出版社，2006.

致 谢

首先衷心感谢沈阳农业大学高等职业技术学院的马驰老师、李金生老师、刘岩老师、辛立国老师、河海大学王守光老师在学习中的悉心指导和对本论文的撰写给予的关怀和帮助。他们严谨的治 学作风和对科学孜孜不倦的追 求，时刻都在潜移默化地影响着我，这将让我终 生受益。
感谢中铁十九局第二工程公司的各位领导和同事，在本项研究中给予我的支持和帮助。
感谢李敬安老师在工作与生活上的谆谆教导、热情鼓励和巨大帮助。

丁辰
2012 年 5 月 25日

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