引言：中国是目前世界上最大的发展中国家，可以预计在未来的几十年内基础土建工程需求仍然旺盛。土石挖方是工程实体建设的第一步，众所周知由于地形广阔，地势多样使得土方量计算向来都是工作量巨大，而且容易出错。DEM（Digital Elevation Model），也就是数字高程模型，是于上个世纪五十年代提出并发展的一种用数字形式描述地形表面的模型。本文就是试探讨用这种方法计算土方量的可能性。

1，DEM的概念与主要类型

数字高程模型被定义为以数字形式存储的表示物体位置高程值的集合^【1】,是表示区域D上地形的三维向量的有限序列: { V_i = ( X_i , Y_i , Z_i ) , i = 1 , 2, #8943;,n} ,其中( ( X_i , Y_i) ∈D) 是平面坐标, Z_i 是( X_i , Y_i) 对应的高程，一般认为它是数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM）的一个分支^【2】。

由于数据来源和不同的数据存贮结构，是数字高程模型的数据结构有诸如离散点、不规则三角网、等高线、断面线、规则格网和混合式等六种不同实现形式^【3】。

2，DEM的结构表述与优缺点

由于考虑到工程的特点与实际情况，因此重点落在不规则三角网和规则格网两种数据结构上^【4】。故而以下的讨论主要集中在上述两种模型。

规则格网DEM，就是在X方向和Y方向上按相等的距离记录断面上点的坐标,是利用一系列在X、Y方向上都是等间隔排列的地形点的高程Z表示地形, 形成一个矩阵格网DEM。从而变成一组规则存放的高程值^【5】。其优点是矩阵格网DEM存储量最小,非常便于使用且容易管理,因而是目前运用最广泛的一种数据结构形式。但其缺点是不能准确地表示地形的结构,在格网大小一定的情况下,无法表示地形的细部。

不规则三角网(triangulated irregular network ,TIN) ,是按一定的规则将离散点连接成覆盖整个区域且互不重叠、结构最佳的三角形,实际上是建立离散点之间的空间关系^【6】。不规则三角网数字高程模型TIN存储每个点的Xi 、Yi 、Zi三维坐标,还要存储网点连接的拓扑关系、三角形及邻接三角形等信息。常用的TIN 存储结构有三种形式:直接表示网点邻接关系;直接表示三角形及邻接关系;混合表示网点及三角形邻接关系^【7】。

1,直接表示网点邻接关系;这种数据结构由网点坐标与高程值表及网点邻接的指针链构成。网点邻接的指针链是用每点所有邻接点的编号按顺时针方向顺序存贮构成。其最大特点是存贮量小，编辑方便。但是计算量大，不便于TIN的快速检索与显示。

2,直接表示三角形及邻接关系;这种数据结构由网点坐标与高程、三角形及邻接三角形三个数表构成。每个三角形和三角形三边相邻接的三角形作为数据记录直接存贮，并用指向相应三角形的编号来表示。其最大特点是检索网点拓扑关系效率高，便于等高线绘制、TIN快速显示，其不足之处是需要的存贮量较大，且编辑不方便。