淺談土地開發整理項目中的土地平整土方量計算方法

王勇++張霞

摘 要：土地平整工程是土地整理項目的核心，也是項目審查、資金審批的重點，快速準確地計算土方量對工程項目的規劃設計、控制總投資及做好工程預算管理具有重要意義。計算土方量的方法不同，則計算的結果就會有區別，因此，根據工程的實際情況選擇不同的計算方法是非常有必要的。本文就方格網法、散點法、斷面法等計算土方量的方法進行比較，并分析各寸計算方法的優缺點。

關鍵詞：土方量；方格網法；斷面法；精度

一、前言

土地平整是建設穩產高產農田必不可少的重要措施。土地平整對合理灌排、節約用水、提高勞動生產率、發揮機械作業效率，以及改良土壤、保水、保土、保肥等方面，都有重要的作用。土地平整作為土地開發整理的重要內容，項目前期如何準確地估算項目土方量，對于開展項目規劃設計和資金分配具有重要意義。土地平整中土方量計算方法主要有方格網法、橫斷面法、散點法和其它方法（調查法，實物工程量法，水庫積分法）。本文結合土地平整工程中常用土方量計算方法及使用范圍、具體計算步驟進行探討。

二、土方量計算的常用方法

土方量計算的方法有很多種。最基本的計算方法有方格網法、斷面法、等高線法及基于數字地面模型（DTM）法等?，F在普遍使用的測繪軟件如南方公司的CASS ，瑞得公司的 RDMS ，清華三維公司的 EPSW系統等都有土方量計算功能。運用相關的計算軟件來計算土方量有精度高、速度快，效率高等特點。但其運算的原理，與傳統計算方法并無實質性的區別，且必須有精度較高的地形圖或采集的數據為基礎。

（一）方格網法

方格網法是土方量計算的最基本的方法之一，簡便直觀，易于操作，在實際工作中應用非常廣泛。其計算填挖方量的基本原理是：根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計標高，將方格的四個角上的高程相加（如果角上沒有高程點，通過周圍高程點內插得出其高程），取平均值與設計高程相減。然后通過指定的方格邊長得到每個方格的面積，再用長方體的體積計算公式得到填挖方量，最后累計得到指定范圍內填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線。因此，用這種方法算出來的土石方量與用其它方法得出的結果會有較大的差異，一般說來，這種方法得出的結果精度不太高，這是由于這種方法"先天不足"-- 算法的局限性，但是方格網法簡便直觀，加上土方的計算本身對精度要求不是很高，因此這一方法在實際工作中還是非常實用的。用方格網法算土方量，設計面可以是水平的，也可以是傾斜的。方格網法常用于土地平整，塘、河填挖土方計算。

（二） 斷面法

斷面法土方量計算是計算出兩個相鄰橫斷面的面積，根據它們之間的間距求得體積。斷面法土方量計算主要用在道路土方計算和區域土方計算。即道路斷面法土方計算和場地斷面法土方計算。

（三）等高線法

等高線法計算土方量是計算任意兩條等高線之間的土方量，但所選等高線必須閉合。由于兩條等高線所圍面積可求，兩等高線之間的高差已知，可求出這兩條等高線之間的土方量。等高線法適用于將白紙圖掃描矢量化后可以得到圖形。但這樣的圖都沒有高程數據文件，所以無法用前面的幾種方法計算土方量。一般是對精度要求不高的情況下，對工程進行概算時使用。

（四）數字地面模型（DTM）法

數字地面模型（DTM），是在一定區域范圍內規格格網點或三角網點的平面坐標（x，y）和其地物性質的數據集合，如果此地物性質是該點的高程Z，則此數字地面模型又稱為數字高程模型（DEM）。這個數據集合是從微分角度三維的描述該區域地形地貌的空間分布。

由DTM模型來計算土方量是根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過生成三角網來計算每一個三棱錐的填挖方量，最后累計得到指定范圍DTM 法土方計算共有兩種方法，一種是進行完全計算，一種是依照圖上的三角網進行計算。DTM法常用在礦場開采等山地土方量計算。DTM法是計算機測繪軟件計算土方量的主要方法，精度高，計算方便。

（五）散點法

散點法又稱為算術平均法，原理簡單，計算方便，適用于雖有起伏但變化比較均勻、不太復雜的地形，該方法的特點是測量不受限制，可以根據地形情況布置測點。根據地形情況布置測量點，考慮到計算的精確程度，應在田面四角四邊、最高點、最低點、次高點、次低點以及一切能代表不同高程的各個位置上都均勻布置測點，將測點高程求算術平均值 Ha。

將各實測點高程與平均高程 Ha相比較，大于平均高程的為挖方，小于平均高程的為填方，等于平均高程的表示不挖不填，算出各點高程與平均高程的差值，將其中的正值求平均，可算出平均挖深 hc，負值求平均即為平均填高 hf。

在平整單元無土方進出的條件下，根據挖填平衡，平均值 Ha 即為地面設計高程.挖填方面積及相應的挖填方量用方程表示為：

挖方面積 ，填方面積 ，挖填方量 Vc=Vf=（Sa-S0）hfhc（hf+hc）；

式中：Sc——為挖方面積；Sf——為填方面積；S0——為不填不挖面積；Vc——為挖方量；Vf——為填方量；Sa——為土地平整總面積。

三、精度分析比較

現在普遍運用計算機軟件計算土方量，計算時一般根據高程點文件或者圖面數據進行計算。土方量的精度主要取決于采集數據的精度（地形圖的精度）和數據采集的密度。在采集數據時，應注意地貌特征點，地形變換點，坎上與坎下，坡腳與坡頂。高程點分布要均勻，對高程不足的地方必須根據實際情況補注高程。

方格網法的精度取決于數據采集的密度大小，同時和方格網的大小有關。方格網越小，精度越高。使用計算機軟件時可以將網格大小設為10×10或5×5。

斷面法土方量計算要注意橫斷面數據選擇和計算，對地形起伏較大的地方要增加斷面數。

等高線法計算土方量的精度主要是由矢量化后可以得到圖形的精度決定。一般此方法求得的精度較差，僅做工程概算時使用。

DTM 法的精度在于地形特征點必須采集到。使用DTM法計算時要先根據采集的高程數據文件建立三角網，對已經生成的三角網進行必要的添加和刪除。

綜合上述幾種方法，從理論分析和實際工作檢驗可知，方格網法計算土方簡便直觀，易于操作但得出的結果精度不太高。DTM法計算土方量精度較高，運用也較廣泛。

四、結論

在實際生產應用中，不同的方法計算的同一場地土方量數量相差較大，所以，不同的方法計算的精度不同，適用的范圍也不同。從上述分析可知對平坦地區宜用方格網法計算，對起伏大的山地宜用DTM法計算。對帶狀地形宜用斷面法計算。對要求較高的工程應使用兩種以上方法計算，土方量數量計算相差較大時，應仔細分析其中原因，調整計算方案。以上是本人在工作實踐中對土方測量的一點經驗，期望對測繪測量工作有所幫助，在實際工作中能根據地形情況選擇更加合理的計算方法來計算土方方量，提高土方量計算精度，盡量減少由土方計算帶來的各種損失，更好的為社會服務，也為我們測繪行業能有更好的明天而努力。

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