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1、龙岩学院龙岩学院 资源工程学院毕业论文资源工程学院毕业论文 题 目： 浅析三维高程建模在土石方计算中的应用 专 业： 测 绘 工 程 班 级： 2007 级测绘班 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 讲师 资源工程学院资源工程学院 开题报告开题报告 2011 年 4 月 7 日 论文（设计）题目：浅析三维高程建模在土石方计算中的应用 姓名年级07 级所在院系资源工程学院 专业测绘工程指导教师 开展本课题的意义及工作内容： 课题意义：课题意义：土石方量是工程前期投资的重要指标，计算精度关系着投资风险和项目双方的 利益。传统的土石方量计算方法主要有断面法、方格网法、等高线法和不规则三角网法等，
2、 但这些传统的方法在计算地形复杂情况下的土石方量会显得繁琐、耗工期、精度不足，不 能满足工程进展需要。本文提出利用 Surfer 软件实现三维可视化方法计算土石方量，通 过实际土方工程的应用表明这种方法在计算过程中会显得更形象直观, 简单高效,精度高。 工作内容：工作内容：（1）传统土石方计算方法；（2）土石方计算的三维可视化；（3）土石方量 计算精度分析；（4）三维建模在工程实例中的应用。 总体安排及进度： 1、3 月 25 日4 月 10 日：收集整理资料，完成开题报告，形成论文初步构思 2、4 月 11 日4 月 15 日：整理分析资料及数据，列出论文提纲并开始着手论文写作 3、4 月
3、16 日4 月 30 日：根据论文提纲完成论文初稿 4、5 月 01 日5 月 15 日：根据指导老师的指导修改论文 5、5 月 16 日5 月 25 日：完成论文终稿，提交论文，准备论文答辩 课题预期达到的效果： 通过课题的研究实现利用Surfer软件在复杂情况下土石方量计算的三维可视化。该方 法形象直观，简单高效，计算精度高，能在实践中已经取得较好的计算效果。同比方格网 法，能较准确的反应地表情况，同时在计算过程中简化了内业的处理，从繁琐的数据处理 中演化成简单的软件应用。Surfer软件还提供了scriper软件编辑器，通过编程可以更好的 利用surfer软件的各项功能，更规范化和系统化
4、的生成三维模型，更准确地应用于工程土 石方计算。 指导教师意见： 签名： 资源工程学院 测绘工程专 【摘要摘要】：土石方量是工程前期投资的重要指标，计算精度关系着投资风险和项目双方的利益。传统的土石 方量计算方法主要有断面法、方格网法、等高线法和不规则三角网法等【1】，但这些传统的方法在计算地形复杂情 况下的土石方量会显得繁琐、耗工期、精度不足，不能满足工程进展需要。本文提出利用Surfer 软件实现三维可 视化方法计算土石方量，通过实际土方工程的应用表明这种方法在计算过程中会显得更形象直观, 简单高效,精度 高。 【关键词关键词】：土石方工程，方格网法；Surfer；三维可视化 目 录 1.
5、前言- 1 - 2.传统土石方计算方法- 1 - 2.1 方格网法- 1 - 2.2 断面法- 1 - 2.3 不规则三角网法- 2 - 2.4 三种方法的优缺点对比- 2 - 3.土石方计算的三维可视化- 2 - 3.1 数字地面模型（DTM）- 2 - 3.2 Surfer软件 - 3 - 3.3 平整场地原始地貌三维表面的生成- 4 - 3.4 几种土石方计算类型- 6 - 4.土石方量计算精度分析- 7 - 4.1 方格网法计算精度分析- 7 - 4.2 三维建模计算精度分析- 8 - 5.应用实例- 8 - 6.结束语- 10 - 7.致谢语- 11 - 参考文献- 11 - 1.前
6、言 随着国家经济的繁荣发展，各类工程建设遍地开花。工程建设需要对复杂的地形表面进行整平， 整平工作涉及大范围的填（挖）土，需要投入大量的资金。土石方量的测算理所当然成了工程建设的 重点项目。工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行预算,它将直接关系到工程的费用概算及方案选 优。在现实中的一些工程项目中，因土石方量计算的精确性和最优性而产生的纠纷也是经常遇到的， 因此能否及时、准确的测量数据并计算土石方量直接关系到工程造价和建设工程项目的盈亏情况。现 代建筑的规模越来越大，对土地利用范围逐渐向城市外围扩建，造成的待弃土石方量也越来越大，对 弃土场工程测量质量和精度要求越来越高，如何利用测量仪器现场
7、测出的地形数据或利用原有的数字 地形数据快速准确的计算出土石方量就成了人们日益关心的问题，常规的土石方量计算方法主要有方 格网法、断面法、等高线法和数字高程模型方法2。在一些工地上往往会形成地形复杂的填（挖）土 区，区域范围较大，需要测算土石方量较大，这时传统的计算方法在整个作业过程中就会显得费时、 精度不足，使得计算出来的方量跟实际的土石方量有较大的出入，不能满足工程的需要。本文主要介 绍利用Surfer软件建立三维地形模型，并计算土石方量的方法。探讨土石方量计算方法中常用的方格网 法与三维可视化方法的基本原理、方法和优缺点，从理论上和实际工程应用中讨论并总结它们的适用 范围、条件及精度,寻
8、求在复杂地形条件下选用较高精度和准度的土石方量计算方法。 2.传统土石方计算方法 土石方工程作为工程建设的一项重要内容，它的精确程度关系到整个工程的投资情况及经济指标。 多年来实践总结出多种计算方法，各种地形最适用的计算方法各不相同。传统的土石方计算方法有方 格网法、断面法、不规则三角网法、等高线法等。 2.1 方格网法 根据地形图来量算平整土地区域的填（挖）土石方，方格网法是常用的方法之一。方格网法的原 理就是把项目区域划分成边长为 10-40m 的正方形方格网，通常以 20m 居多，如果是复杂地形还需考 虑边长为 10m 的方格网。再将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格角上，场地设计
9、标高与自 然地面标高的差值即为各角点的施工高度（填或挖），习惯以“+”号表示填方，“-”号表示挖方。 将施工高度标注于角点上，然后分别计算每一方格的填挖土石方量，并算出场地边坡的土石方量，如 图 2-1。将挖方区（或填方区）所有方格计算的土石方量和边坡土石方量汇总，即得到场地挖方量和 填方量的总土石方量，HTCAD 土方计算软件提供了快速又精确的方格网计算法。 图 2-1 方格网计算示例图 - 2 - 2.2 断面法 断面法主要应用于测定沿线路、条形地带的纵横断面，根据实测断面线和设计线计算每条断面的 面积，利用断面之间的距离来计算相邻断面的填、挖方量，再累加计算每条线路的填方、挖方量。用 平行截取的断面描述地面状况，然后利用断面面积及相应的数学公式进行土石方量的计算，公
