1、前言
本次毕业设计的题目为《土石方计算的方法研究》，土方量的测量方法和计算精度直接影响工程的进度和费用,且土方量工程在整个工程的前期建设中占有很大比例,因此,土方的准确计算在土木工程建设中具有重要意义。本次的毕业设计主要就是对土石方计算的方法进行比较研究，通过对多种方法的比较研究，从原理、计算方法、优缺点及效率等方面对各个方法进行深入的研究，从而得出各个方法的适用条件，根据工程特殊情况选择合适的土方测量计算方法,以提高效率和精度。
2、简述
土石方计算在工程测量施工中是我们常常会接触到的工作。平整施工场地之前进行的土石方测算的测绘工作被我们称作土石方工程测量。测量土石方的目的，是为了计算施工区域所需填挖的土石方数量。土石方的测量、计算具有多样性，它会直接影响到工程施工中工程量预算、施工安排以及编制组织设计，正是由于它直接关系到工程的费用概算及施工方案选优，因此工程施工前的策划阶段必须对严格计算土石方量。现如今人们越来越关心施工单位如何依据原有的数字地形数据以及测量单位现场测勘察出的地形数据简单准确的计算出土石方量。本课题要求就土方测量的几种方法进行阐述及分析，并根据实例进行计算，得出有关结论。本课题工作量较适中，具有一定的实用意义。
3、计算方法
土方的测量和计算因地形、工程、精度要求不 同而有多种方法。目前比较常用的方法有方格网法、断面法及基于数字高程模型(DEM)三种方法。每种方法的测量过程和计算原理不同,适用的场合及其精度也不尽相同。
3.1、方格网法
方格网法是将场地划分为边长10m~50m的正方形方格网,方格网的一边与场地坐标网平行,方格网的边长与地形和土方精度要求有关。用水准仪或全站仪测量出方格网各个角点的原地面标高。根据每个格网节点的原地面标高和设计标高得到该节点的施工填挖高度,如图1所示,然后分别计算每一方格的填挖土方量.
V=S*(Ha Hb Hc Hd)/4
式中，S为格网面积；Ha,Hb,Hc,Hd为格网节点的填挖高度
将挖方区或填方区所有方格计算的土方量汇总,即得场地挖方量和填方量的总土方量。 为了解整个场地的挖填区域状态,计算前应先确定零线位置。零线即挖方区与填方区的分界线,在该线上的施工高度为零。零线的确定方法是:在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上,用插入法求出零点位置,将各相邻的零点连接起来即为零线。零线确定后,便可进行土方量计算。方格中土方的计算有以下几种方法,即四角棱柱体法、四方棱柱体法、平均高度法和三角棱柱体法。方格网法计算土方量比较复杂,一般通过相关软件辅助计算。
3.2、断面法
断面法是将场地按一定的距离间隔划分为若干个相互平行的横断面并测量各个断面的地面线,将设计的标准断面与原地面断面组成的断面图,如图2,计算每条断面线所围成的面积;以相邻两断面的填挖面 积的平均值乘以间距,得出每相邻两断面间的体积;将各相邻断面的体积加起来,求出总体积,这种计算土方量的方法称为断面法。
V=1/2(A1 A2)L
式中，A1,A2为相邻两横断面的挖方或填方面积，L为相邻两横断面之间的距离
此方法称为平均断面法。用平均断面法计算土石方体积简便、实用,是公路上目前常采用的方法。不过这种方法精度较差,按棱台体公式计算更为准确,即
V=1/3(A1 A2 √A1*A2)L
式中，A1,A2为相邻两横断面的挖方或填方面积，L为相邻两横断面之间的距离
3.3、基于数字高程模型(DEM)法
基于数字高程模型(DEM)法:数字地面高程模型(DigitalElevationModel,DEM)是用一组地面点的平面坐标和高程描述地表形状的一种方式,具有形象、直观、精确等特点,在生产中有广泛的使用价值。DEM不仅应用于各种工程规划和地形分析,而且也被用于土方工程量的计算。由DEM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。如果将DEM视为空间的曲面,填挖前后的两个DTM即为两个空间曲面,那么计算机便可以自动计算两个曲面的交线,也可以用一个铅垂面同时对两个曲面任意切割,并计算夹在两个切割下来的曲面间的空间的体积,实际上就是土方计算的填挖交界线、填方量和挖方量。

[1] 李明峰，冯宝红，刘三枝.GPS定位技术及其应用[M].北京国防工业出版社，2006.
[2] 李征航，黄劲松. GPS 测量与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社，2005.
[3] 胡友健，罗昀，曾云. 全球定位系统原理与应用[M].北京:中国地质大学社出版社，2003.
[4] 魏二虎，黄劲松. GPS 测量操作与数据处理[M].武汉:武汉大学社，2004.
[5] 彭凤珍，胡坤峰. 探讨土地整理中土方计算的应用[J]. 科技信息,2008,(28).
[6] 李殷,朱益虎. DTM在土方计算中的应用[J]. 地矿测绘2006,22(4):33~36.
[7] 贾自力. 传统的土石方数量计算方法的改进[J]. 铁道建筑, 1999(11):10~11.
[8] 林观土. CASS7.0软件在土方量计算中的应用[J]. 农业网络信息, 2007,(08) .
[9] 刘秀玲. 用EXCEL计算土方量的浅谈[J]. 科技致富向导, 2011,(02).
[10] 胡京飞. 谈编制土方工程机械化施工组织的影响因素[J]. 陕西建筑, 2010,(08) .
[11] 马占林,李积兰,余筱蓉. 土石方量计算方法比较[J]. 地矿测绘，2010,26(1):29~32.