黃艷立

(莆田學(xué)院土木工程學(xué)院，福建莆田351100)

對一個(gè)工程來說，土方計(jì)算是整個(gè)工程的一個(gè)重要部分，是一個(gè)工程的基礎(chǔ)。因此，怎樣快速、精確地計(jì)算出工程土方量，對于整個(gè)工程計(jì)算是至關(guān)重要的。CASS軟件中DTM法和方格網(wǎng)法均可在平坦場地或是地面起伏較小的情況下使用，對同一塊場地同時(shí)采用兩種方法計(jì)算，結(jié)果會(huì)有什么不同呢？

1 DTM法土方計(jì)算

當(dāng)所需計(jì)算土方量的設(shè)計(jì)平面為平面場地、單一方向傾斜場地或不規(guī)則面時(shí)，可選擇DTM法來計(jì)算。用DTM法計(jì)算土方量，是在CASS中根據(jù)地形圖建立模型并且生成不規(guī)則三角網(wǎng)，利用在工程測量中獲得的坐標(biāo)點(diǎn)和設(shè)計(jì)高層，計(jì)算每一個(gè)三棱錐的填方量和挖方量，最后通過計(jì)算、累加，進(jìn)而得到地形圖范圍內(nèi)的填挖方量，并且在圖上畫出填挖分界線。DTM法土方計(jì)算包括完全計(jì)算和直接根據(jù)圖上的三角網(wǎng)計(jì)算在內(nèi)的兩種方法[1]。而完全計(jì)算法中又包括“根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算”和“根據(jù)圖上高程點(diǎn)計(jì)算”這兩種方法，使用這兩種方法都需要重新建立三角網(wǎng)，而直接采用圖上的三角網(wǎng)則不再需要重建三角網(wǎng)，直接采用圖上已有的三角網(wǎng)計(jì)算即可。

不管是使用三種方法中的任意一種，都需要先將所需計(jì)算土方量的區(qū)域范圍用復(fù)合線在CASS中已導(dǎo)入的高程點(diǎn)網(wǎng)中繪制出來，注意一定要使所繪制的復(fù)合線閉合，但是也盡量不要使其擬合。這是因?yàn)樵谕练接?jì)算中，擬合過的曲線會(huì)被折線代替，從而使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差，所以在計(jì)算土方數(shù)量時(shí)盡量不要將所畫復(fù)合線擬合，以免影響所計(jì)算土方數(shù)量的精確性。畫出區(qū)域范圍之后，點(diǎn)擊工具欄中的工程應(yīng)用，在下拉菜單中選擇“DTM法計(jì)算土方”，在它提供的3種計(jì)算方法中選擇一種。下面以“根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算”為例說明，然后在提示“選擇邊界線”的指示下，用鼠標(biāo)選取所畫的閉合復(fù)合線，彈出“DTM土方計(jì)算參數(shù)設(shè)置”對話框，根據(jù)工程設(shè)置平場標(biāo)高和邊界采樣間距，設(shè)置好參數(shù)之后，點(diǎn)選確定平場標(biāo)高和邊界采樣間距，設(shè)置好參數(shù)之后，點(diǎn)選確定，屏幕中會(huì)顯示挖填方提示框，命令行會(huì)顯示：“挖方量=XXXXX立方米，填方量=XXXXX立方米”，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成三角網(wǎng)并繪制出填方和挖方的分界線。土方計(jì)算結(jié)果根據(jù)實(shí)際要求若是不需要繪制表格就可以在關(guān)閉對話框后直接回車，系統(tǒng)就默認(rèn)不繪制表格。若是需要繪制結(jié)果表格，可以用鼠標(biāo)在圖上適當(dāng)?shù)奈恢命c(diǎn)擊，即選擇所繪制表格的左下角位置，CASS會(huì)在該處繪制出一個(gè)表格，這表格中就會(huì)顯示包括圖形、平場面積、平面標(biāo)高、最大高程點(diǎn)、最小高程點(diǎn)、填方量和挖方量在內(nèi)的7項(xiàng)內(nèi)容。CASS的這項(xiàng)功能使得計(jì)算結(jié)果直觀簡明，能夠使計(jì)算結(jié)果使用者容易找到所需要的數(shù)據(jù)，同時(shí)也使得計(jì)算結(jié)果報(bào)告美觀大方。雖然DTM法計(jì)算精度較高，但這也要在地形點(diǎn)位置合理的情況下才會(huì)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)確定了工程的土方平衡時(shí)的設(shè)計(jì)高程和填挖土方量，在施工進(jìn)度和工程造價(jià)等方面都能做到很好的控制。

2 方格網(wǎng)法土方計(jì)算

當(dāng)要進(jìn)行大面積的土方估算，或者是所需計(jì)算土方量的場地，其地形沒有較大的突起和凹陷，即起伏較小，又或是地形坡度變化平緩，可以選擇方格網(wǎng)法進(jìn)行計(jì)算。使用該方法計(jì)算土方量，是在工程測量中，利用地面實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)和所需達(dá)到的目標(biāo)設(shè)計(jì)高程，選擇合適的邊長生成方格網(wǎng)來計(jì)算每一個(gè)方格內(nèi)的填挖方量，最后累計(jì)，即可得到地形圖范圍內(nèi)的填挖方量，并且在圖上畫出填挖分界線。CASS將各個(gè)方格的各個(gè)角點(diǎn)上的實(shí)測高程或是通過內(nèi)插得到的高程累加，得到的高程平均值與目標(biāo)高程相減，再計(jì)算出單位方格的面積，最后根據(jù)長方體的體積公式就能得出填方量和挖方量。與DTM法相同的是，計(jì)算前必須先用復(fù)合線繪制出所要計(jì)算土方的指定范圍，注意復(fù)合線一定要閉合。然后點(diǎn)選工具欄中的“工程應(yīng)用”，在下拉菜單選擇“方格網(wǎng)法土方計(jì)算”。在操作界面會(huì)顯示“選擇計(jì)算區(qū)域邊界線”的提示，根據(jù)命令行提示，選擇需要計(jì)算土方數(shù)量的范圍，即之前所繪制的閉合復(fù)合線。在彈出的“方格網(wǎng)土方計(jì)算”對話框，可以明顯地看出CASS給出了包括平面、斜面（基準(zhǔn)點(diǎn)）等四個(gè)選擇，用戶可以根據(jù)實(shí)際工程計(jì)算需要，選用相對應(yīng)的項(xiàng)目并設(shè)置其中所需設(shè)置的對應(yīng)參數(shù)。根據(jù)需要輸入方格網(wǎng)邊長，若是沒有輸入則系統(tǒng)默認(rèn)每個(gè)方格的邊長是20米。由計(jì)算原理可推出，當(dāng)選用的方格的邊長越小，其計(jì)算結(jié)果就越精確。因此，可以根據(jù)實(shí)際工程所要求的精度設(shè)置合理的方格寬度，但要注意的是若是沒有考慮到實(shí)際的情況，一味地縮小邊長，超過實(shí)際采集點(diǎn)的密度，也是沒有實(shí)際意義的。點(diǎn)選確定，在命令行會(huì)顯示包括最小高程、最大高程、總填方量、總挖方量在內(nèi)的4項(xiàng)內(nèi)容，同時(shí)在圖上繪出系統(tǒng)所生成的方格網(wǎng)及填挖方的分界線，并且每個(gè)小格內(nèi)還會(huì)顯示出其具體填挖方量。在實(shí)際應(yīng)用中，方格網(wǎng)法由于其操作方法簡便、工作人員容易掌握而得到了廣泛的應(yīng)用，但是其精度不高。

3 工程實(shí)例

在某工業(yè)園區(qū)建設(shè)初期，需要對園區(qū)內(nèi)45畝左右的場地進(jìn)行場地平整，使其達(dá)到設(shè)計(jì)高程。以實(shí)測地面高程作為現(xiàn)狀地面高程，依業(yè)主指定標(biāo)高作為此次的設(shè)計(jì)標(biāo)高，其中地塊一設(shè)計(jì)標(biāo)高為10.78米，地塊二設(shè)計(jì)標(biāo)高是10.18米。

3.1 利用方格網(wǎng)法的計(jì)算結(jié)果

計(jì)算所需的高程點(diǎn)是根據(jù)野外實(shí)測所得到的高程點(diǎn)，并對高程點(diǎn)較為稀少的區(qū)域，根據(jù)等高線適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)插得出高程點(diǎn)，最終形成高程點(diǎn)網(wǎng)，再用5m×5m的方格網(wǎng)預(yù)算各地塊的填、挖土方量，最終得出該地塊的總填挖方量。由于該地塊的面積過大，計(jì)算時(shí)又適當(dāng)將這兩塊地塊進(jìn)行細(xì)分，將地塊一分為6小塊，地塊二分為2小塊，進(jìn)行分幅計(jì)算，最后再匯總。利用CASS9.0工具欄中選取“工程應(yīng)用”中“方格網(wǎng)法土方計(jì)算”，根據(jù)實(shí)際工程情況按步驟設(shè)置參數(shù)值，最后得出該地塊的土方計(jì)算面積為29368.89平方米（合44.053畝），預(yù)算總方量為88689.0立方米（其中預(yù)算填方量0立方米，預(yù)算挖方量88689.0立方米）。詳情見表1。

3.2 利用DTM法的計(jì)算結(jié)果

利用CASS9.0，選取“工程應(yīng)用”中“DTM法土方計(jì)算根據(jù)圖上高程計(jì)算”，地塊一平場標(biāo)高為10.78米，邊界采樣間距取10米，地塊二采用同樣步驟計(jì)算，最后得出該地塊土方計(jì)算面積為29368.9平方米（合44.053畝），預(yù)算總方量為88615.0立方米（其中預(yù)算填方量0立方米，預(yù)算挖方量88615.0立方米）。詳情見表2。

表1 方格網(wǎng)法土方量計(jì)算結(jié)果表

表2 DTM法土方量計(jì)算結(jié)果表

4 結(jié)論

由以上計(jì)算結(jié)果可以看出不同方法計(jì)算的土方量會(huì)有所不同。在這個(gè)計(jì)算實(shí)例中，由于其地形較為平坦，起伏不大，使用DTM法和方格網(wǎng)法的計(jì)算結(jié)果只是有少量的差別，總體上來說不會(huì)影響其計(jì)算數(shù)據(jù)在工程預(yù)算等中的使用，使用這兩種方法都能滿足實(shí)際工程的需要。因此，對于一般的、起伏不大的地面情況，方格網(wǎng)內(nèi)插的高程值還是可以很好地滿足這一點(diǎn)，使其計(jì)算的土方量的與實(shí)際土方量相差不大，精度還是可以保證的。在地面較為平坦的地形，使用方格網(wǎng)法比使用DTM法來得更加簡單。

[1]羅德仁，鄒自力，湯江龍.工程土方量計(jì)算比較分析[J].華東理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，28（1）：59-63.

[2]楊先緒.在CASS軟件中多個(gè)設(shè)計(jì)坡度的土石方計(jì)算[J].城市勘查，2005,3（1）:128-129.

[3]錢業(yè)宏.利用數(shù)字化地形圖進(jìn)行土方計(jì)算的方法[J].四川測繪，2005,8（3）：137-139.