一、课题来源：

土方量的计算是建筑工程施工的一个重要步骤。工程施工设计及竣工验收必须对土石方量进行预算和核算,它直接关系到工程的费用概算、方案选优、工程量结算。在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经常遇到的。如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速准确的计算出土方量是必须解决的重要工程问题。

二、课题研究的目的与意义：

土方作为众多工程项目的重要组成部分，为了合理安排工程进度，准确计算工程费用，提高工程质量，通常需要高效、准确地计算土方量。而土方表面数据点采集的速度、精度以及采集点拟合目标表面的精细程度和土方量计算的方法将直接影响土方量计算的效率和精度。

作为一种新型测绘技术，点云技术具有采集速度快、密度大、精度高、非接触和测量范围广等优点。本文从土方量算的原理出发，研究了点云在土方量算中的应用，通过工程实践证明，该技术满足土方量算精度要求，并且相对于传统方法，简化了作业流程，提高了作业效率。

三、该课题在国内外的研究现状及发展趋势：

目前国内比较经常的几种计算土方量的方法有：方格网法、等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平衡法和平均高程法等。方格网法土方计算由方格网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，通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，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。系统首先将方格的 4 个角上的高程相加 ( 如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得出其高程 ) ，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。方格网法简便直观，易于操作，因此这一方法在实际工作中应用非常广泛。等高线法土方计算用户将白纸图扫描矢量化后可以得到图形。但这样的图都没有高程数据文件，所以无法用前面的几种方法计算土方量。一般来说，这些图上都会有等高线，所以，南方 CASS 软件开发了由等高线计算土方量的功能，专为这类用户设计。断面法土方计算主要用于公路土方计算和区域土方计算，对于特别复杂的地方可以用任意断面设计方法。断面法土方计算主要有: 道路断面、场地断面和任意断面3 种计算土方量的方法。DTM 法土方计算由 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，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。

这几种土方量计算方法我们可以得出： ⑴ 在较为平坦的平原区和地形起伏不大的场地，宜采用方格网法。这种方法计算的数据量小，计算速度快，省却了DTM法庞大的数据存储量。⑵ 在狭长地带，比如公路、水渠等则适宜使用断面法进行计算土方量。⑶ 在地形起伏较大、精度要求高的一些山区则需要用到TIN的计算方法。但是也要考虑到，如果地图本身数据量大，数据储存量的问题。总之，在对土方量进行计算时，要考虑到地形特征、精度要求以及施工成本等方面的情况，选择合适的计算方法，达到最优的目的。对于国外的研究现状，我现在只用过一款算土方量的软件，那就是GEMCOM（金康）国际矿业软件公司推出的一款全面集成地质勘探信息管理、矿体资源模型建立、矿山生产规划及设计、矿山测量及工程量验算、生产进度计划编制等功能的大型三维数字化矿山软件（SURPAC），SURPAC中有很多个领域，其中 在测量领域模块有一个制作实体，我们将两期的数据做成一个封闭的实体，通过计算机将他们的实体体积求解出来，这样我们就可以得出这两期的土方量了。如何将土方量算的更精确是现在国内外最重要研究的问题之一。但我相信将来发展的方向一定是智能化、便捷化、精确化。

四、总结：

本项目采用世界先进的三维激光扫描系统采集三维点云数据，在Cyclone系统里进行数据处理、模型制作，采用两种方法计算土方量，通过与传统测量方法相比，得出以下结论：(1)数据采集速度快，Scan Station2的扫描速度是50000点/秒，短时间就可完成大区域面积内三维点云数据的采集，既节约成本又提高了工作效率；(2)激光三维扫描，不需要接触被测物体，且是根据物体的反射率和材质来采集数据信息，可进行全天候扫描；(3)点云数据完整精确，在软件下可进行多视角、三维可视化漫游浏览，方便、直观；(4)三维激光扫描仪获取的点云数据信息量丰富，既包含被测物体X,Y,Z坐标信息，还包括RGB颜色及反射率信息，后期对矢量数据可进行深挖掘及研究应用，一举多得；(5)应用三维点云数据可以提取任何线性特征，可以出任意比例的二维图，也可以在图上量取任何想要得到的信息，在保证高精度的同时还大大提高了生产效率，这是目前现有的方法中所不能比拟的。