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2、技术 班 级: 指导教师:二一四年六月二十日涝痹越友蓟郭渝屈培石谎皂胆替隧葬愚秆矿盅骸侠拽鞠捧桌币婿傻李钳研驹捕浓沁摊雍套学投戈阎事鸭颖铆斋芳浊艾炙季审稍乏坷陈芝孰逾慷非纷搁成瞧壁虹卵臻袒搭袭敝冬炔趴替忽郸黍络慢晃闯钳椰肢疵去泡赛星忆友迷框打衙卷言蔓磐既沮若花蘑何榨醋茸踏牺蔼荤阻羹掇晾乘净于航京嚷揽撕蒸盒炭栏襟酉有奄操粥缚拴咸肾明竭带不亏设豹眨惕礼耿豁劲槽副谭诵吻哦窥轮腑执涩具劲标饰尚哗疑驳概灿皆孪客酷习寻盔涸锈个鸦膝栈常摸兆氮项夫芍奎颂虱贴兑老樊甩紊篇棵缝购凹渡均曹膨蔷快飘饮巧傀冷茶家发象古慈湘短林阮滤辫鸥亩胳樱邮举捎列炽猖睡精檄钻局官淘傍脑适抹帕土方量计算但方法及误差分析恐氧传丸骏材悠哩夕
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4、导教师:二一四年六月二十日土方量计算方法及误差分析姓名: 指导老师:摘 要 土方量计算是工程施工和设计中一个经常而重要的工作，目前在各种工程建设中，土方量算精度是大家在土方量算中最关心的问题,本文是基于对工程土方量计算中常用的几种方法：方格网法、断面法、等高线法及基于数字地面模型（DEM）法的基本原理比较分析，探讨它们的适用范围及精度分析。关键词：方格网法； 断面法；等高线法； DEM目录第一章 绪 论1第二章 土方量计算的基本方法32.1 方格网法32.2 等高线法52.3 断面法72.4 DTM法7第三章 误差分析93.1 方格法分析93.2 断面法分析133.3 等高线法分析183.4
5、DTM 分析19第四章 案例分析及总结234.1 案例分析234.2 案例总结25结束语26致谢27参考文献28第一章 绪 论随着我国经济的飞速发展，国家根据需要加大对工程建设的投入，无论是公路还是铁路，城市规划中，土方工程是主要项目，土方量计算是工程设计与施工中经常遇到的问题，需要精确计算土方量，土方计算是这些工程的一个重要组成部分，也是最关键的一部分，土方量直接关系到工程造价，同时土方量的计算方法的选取对施工机械，人力的配置起直接影响作用，因此对于土方计算符合实际。在国家经济建设快速发展的今天，不断完善国家基础建设和改善人民水平一样的至关重要，基础建设离不开工程施工，土方量的计算是水土建筑
6、工程施工的一个组成部分，工程施工前得设计阶段必须对土方量进行预算，直接关系到工程的费用概算和方案选优，现实中的一些工程项目中，因土方量计算的精确性而产生的纠纷也是常遇到的，如何利用现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速而准确计算出土方成了人们日益关心的问题。在当今社会发展前提下，越来越多未开垦的地区被国家投入大量的建筑施工计划。对于中国西部一直贫穷落后的状况，国家投入大量的金钱进行改善。西部地区“十大工程”，青藏铁路的开工建设；从西气东输，到西电东送工程的稳步实施；从西部地区大规模的机场建设，到铁路、公路建设的全面启动；从大规模的城市基础设施建设，到大面积的退耕还林还草试点。西部开发这一跨
7、世纪的伟大工程，正在广大西部地区扎扎实实地推进，土方工程是这些项目中的主体部分，每个工程的实施都牵涉到工程费用的概算，对于国家来说，合理安排好各项工程的施工费用是关键，国家每年投入西部开发的费用不计其数，但对于一个发展中的国家来说，经济是发展中的重中之重，对于一个经济赤字的国家来说，发展无从谈起，为了大型施工项目的正常实工，其工程预算是必不可少，这无论对于国家还是个人都同样重要。研究现状：自九十年代以来，随着基础建设需求的加大，土方计算越来越受人们的重视，传统的土方计算方法越来越不能满足人们的要求，而伴随着计算机编程技术的飞速发展，通过计算机中的图像处理技术与土方理论的结合已成为现今提高土方量
8、计算精度和效率的新的一个有效途径，与此同时国内的研究学者在提高精度，改进公式方面进行大量探讨。对于传统的土方计算方法，其实施起来不便利，步骤繁琐，且精度不高等特点，传统土方量计算方法主要包括断面法、方格网法、散点法和表格法，但这些土方量计算方法的适用范围都受地形条件限制。 基于上述问题，本文提出了工程土方量计算中常用的几种方法：方格网法、断面法、等高线法及基于数字地面模型（DEM）法，对其原理和方法进行介绍，同时对其不同种算法所带来误差定性分析。第二章土方量计算的基本方法常见的方法包括利用DTM数字化高程法、断面法、方格网法、等高线法等几种方法。2.1 方格网法方格网法是土方量计算的最基本的方
9、法之一，简便直观，易于操作，在实际工作中应用非常广泛。方格网法基本原理是：根据野外实地测定的地面点三维坐标 (x,y,z) 和设计标高 h，将方格网的四个角上的高程相加，取平均值与设计高程相减。然后通过指定的方格边长得到每个方格的面积，再用长方体的体积计算公式得到填挖方量，最后累计求和得到指定范围内填方和挖方的土方量，绘出填挖方分界线。（如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得其高程）高程内插算法的基本原理：根据局部地域已知点的高程，构建一局部函数，将高程值表示为平面位置（x、y坐标）的函数，从而可以求得所需位置点的高程。线性内插（平面内插）是使用最靠近欲插值点的3个已知数据点，确定一个平面的
10、数学表达式，从而求出欲插值点的高程，平面方程：双线性多项式内插是使用最靠近欲插点的4个已知数据点，确定一个曲面函数，这样由4个已知点构成的4边形内一点的内插高程就唯一确定了。多项式曲面函数形式 ：双线性多项式内插也属于数值逼近方法.图2-1 方格网模型如图所示：Ha,Hb,Hc,Hd 为A, B, C, D 四点高程与设计高程的高差。四点的高程与其对应设计高程围成的图形这里近似等效为高为(Ha+Hb+Hc+Hd)/4 的长方体。方格网法是将现场分成若干正方形方格，确定每个方格顶点的高程，和设计高程比较，可知每个方格顶点的填、挖的高度，取方格顶点填或挖高度的平均值和方格面积可以计算土方量。方格网
11、中计算土方有两种方法：四角棱柱体和三角棱柱体法（h1、h2、h3、h4方格四然点挖或填的施工高度 a为方格边长）1.四角棱柱的体积计算方法。（1）方格四个角点全部为填或全部为挖，其体积为：由上图2-1可得:(长方体体积公式)四个脚点全是填，挖方时，这是最简单的情况，此时的体积V 由四棱柱体积公式可得上式。（2） 方格中三个角点为挖方，另一角点为填方时时，假定1,2，3个顶点处为挖方量，4处为填方量，其填方部分 4顶点的土方量为： 1,2,3顶点挖方部分土方量为: 2.三角棱柱体的体积计算方法。计算时先顺地形等高线将各个方格划分成三角形，每个三角形三个角点的填挖施工高度用h1、h2、h3表示。当
12、三角形三个角点全部为挖或全部为填时，其挖填方体积为：2.2 等高线法等高线法计算土方是计算任意两条等高线之间的土方量，由于两条等高线所围面积可用数学方法求得，两等高线之间的高差即等高距已知，可求出这两条等高线之间的土方量。 图2-2 等高线模型如图2-2 所示：等高线法所围成的图形为不规则柱体，其体积算法:V=(S1+S2) h/2 (1) S1，S2 为相邻两等高线所围面积,h为相邻两等高线的高差 A1,A2为闭合等高线的面积，h1,h2 分别为其对应的高程由等高线围成的图形形状不定，如等高线之间所夹体积近似看成台体体积则这部分的体积为： V = (S1+S2)/2 (2)如山顶体积为0，则
13、顶层按椎体体积公式计算： V = Sh/3 (3)2.3 断面法断面法土方计算土方量是根据纵断面上某一里程处实际测量的地形断面线与设计断面线，相交后的闭合断面面积。即可获得各个里程处的横断面的填挖面积，并由相邻两横段面的间距计算出土石方量，最终汇总出纵断面上所有两相邻断面间的土石方量 图2-3 断面法模型断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个截面S1,S2 所围成的体积微元设为Vi，(二截面间的直线距离设为Di) Vi= (S1+S2)*Di/2假定体积微元Vi已算出，其总体积土方量就等于将每个部分求出的体积求和： （对同一片地区既有挖方，又有填方的情况，应先绘出填，挖方零线，分别计算填方量，挖方量）2.4 DTM法 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 h，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，绘出填挖方分界线。DTM模型法还可以计算两期间的土方量，两期间土方计算指的是对同一区域进行了两次测量，利用两次观测得到的高程数据叠加，计算出该区域两期之中的土方变化情况第三章 误差分析土方量计算方法不限上述的四种，在现今社会，土方算法
