方格网法计算土方量提高精度的算法技巧研究

方格网法计算土方量直观、易懂、操作简单，准确性高。方格网法计算土方量是工程建设中最常用的计算方法之一，尤其适用于市政建设、场地平整工程中。

方格网法计算土方量的工作一般分为外业数据采集和内业数据处理两个部分。外业工作和内业工作密不可分，外业需采集足够有效的数据，经过内业数据的处理，才能得到比较准确的土方量。

1、外业数据采集

在实际工作中，设计面一般是由开挖数据生成的三角网(即不规则平面)，而三角网直接参与土方量计算；三角网生成是否合理，与外业数据采集有很大关系。因此，外业采点必须遵循一定的原则。根据实地地形的复杂性来确定采点的密度，在坎上、坎下、坡顶、坡脚和坡度变换点等地貌特征点应分别对应采点，特别需要注意以下几点的采点方式：

1)对坎与坡的数据采集。根据地貌情况和施工需要，会开挖陡坎和边坡，采点应对应采点，即坎上与坎下、坡顶与坡脚对应采点。若上下错开采点，由测量数据生成的地貌会与实地实际地貌不符。图3展示了坡顶与坡脚的数据采集方式。

图3坡顶与坡脚的采点方式（飞时达土方计算软件FastTFTV16.1处理完成）

2)对道路与水沟的数据采集。道路有时会高于或者低于周围地物，水沟是凹于周围地物。对于这种呈线状的地物，数据采集应将道路走向、水沟流向当作纵向，对它横向一一对应采点。所谓一一对应采点就是道路两边、水沟两边所采的点尽量保持在一条直线上。图4展示了水沟的采点方式。

图4水沟的采点方式

（飞时达土方计算软件FastTFTV16.1处理完成）

3)对塘、坑等的数据采集。由于塘、坑等地貌有时会比较复杂，工作人员不能将所有地貌特征点采集到位，这就需要通过旁边高程点来估算待定高程点的高程，如图5所示。

4)对平面与坡、坎等交界处的数据采集。在平缓区域与陡坎、斜坡、塘、坑等地貌起伏较大的地方，采点最好保持与这些地貌采集的边缘点一致，即对应采点。如果与之边缘点错开采点，由测量数据生成的三角网可能会不合理，生成的等高线会被“拉”向这些点，使生成的地貌的与实际地貌不符。如图6所示。

2、内业数据处理

方格网法计算土方量的内业数据处理是一项复杂而又繁琐的工作。外业采集的数据往往不能直接用于软件计算土方量，需要对数据进行处理。数据处理的实质就是使生成的地貌与实际地貌相符。外业采集的数据应进行以下处理之后，再参与土方量计算。

1)加密高程点。由于方格网法计算土方量在生成三角网时，一般没有引入地性线，可能会使三角网穿入坎上、坡上等，或在坎下、坡下等处悬空。这就需要加密高程点，控制三角网的合理生成，使生成的地貌与实际相符。

2)内插高程点。外业数据采集时，可能会遗忘漏测一些数据，比如坎上或坎下数据，需要参考周围高程点，内插高程点。

3)删减高程点。土方量测量外业数据采集一般采用ＲTK模式，ＲTK信号易受障碍物等影响较大，接收信号收到干扰，测量数据的精度会降低，甚至会出现一些错误的点。这些点不能参与土方计算，应删除，内插与其相符的高程值。

4)移动高程点。外业数据采集时，坎上与坎下、坡顶与坡脚，并不能严格对应采点，内业需要将部分高程点作微小移动，使之上下对应。

3、探讨方格网法计算土方的适用范围

DTM法计算土方量是基于不规则三角网，三角网能逼真地反映地表地貌，并且所有测量数据均参与构建三角网，保证了数据的原始性与精度。因此，DTM法从计算模型上优于其他计算方法，其计算精度也高于其他方法，适用于任何地形的土方计算。下面通过方格网法与DTM法计算土方量对比的实例，来探讨方格网法计算土方量的适用范围。

如图7所示，区域内地貌平坦，起伏变化不大，对原始地貌进行数据采集，定出土方计算范围线后，分别用方格网法和DTM法计算区域内的土方量，采用相同的设计面，其计算结果如下：飞时达土方计算软件FastTFTV16.1计算得到

计算结果表明:方格网法计算土方量总挖方为11915.3立方米，DTM法计算土方量总挖方为11824.4立方米，土方量差异量为0.76%，其计算精度和DTM法很接近。

对于地貌复杂地区，采用同样的方式，其计算结果如下:方格网法计算土方量总挖方为15830.1立方米，总填方为4162.5立方米，DTM法计算土方量总挖方为16442.8立方米，总填方