土（石）方量是土方工程施工組織設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)之一，包括填、挖土方量的總和，是采用人工挖掘時(shí)組織勞動(dòng)力或采用機(jī)械施工時(shí)計(jì)算機(jī)械臺(tái)班和工期的依據(jù)。

在各種工程建設(shè)中土方量計(jì)算是一項(xiàng)經(jīng)常性的、不可缺少的工作，且在整個(gè)工程量中，土方工程常占有較大比例。土方量的大小與工程的投資直接相關(guān)，土方量計(jì)算精度的高低直接影響到建設(shè)工期、經(jīng)濟(jì)效益。需要合理地進(jìn)行土方調(diào)配，節(jié)省施工費(fèi)用，加快工程進(jìn)度。

一、應(yīng)用領(lǐng)域

土方測(cè)量的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，包括：

路橋建設(shè)

礦山開采

建筑施工

水利工程

可以說，但凡是涉及挖掘、開采、填埋的工程都少不了土方測(cè)量的影子。

二、工作方法

1、傳統(tǒng)測(cè)量法

傳統(tǒng)的土方測(cè)量方法有水準(zhǔn)儀測(cè)量法、全站儀測(cè)量法和GPS測(cè)量法。但這些方法均有受場(chǎng)地影響大、效率低下、人工成本高等缺陷，亟待尋求一種高效、安全且經(jīng)濟(jì)的測(cè)量方法。

2、無人機(jī)測(cè)量法

新興無人機(jī)航測(cè)技術(shù)為解決上述難題開辟了一條嶄新途徑 。無人機(jī)航測(cè)作為測(cè)繪發(fā)展的新技術(shù)，以其機(jī)動(dòng)靈活、數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、影像分辨率高、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者也已開始使用該技術(shù)進(jìn)行土石方量測(cè)量。該方法不受場(chǎng)地障礙影響，費(fèi)用相對(duì)低廉，在對(duì)場(chǎng)地土石方量追蹤管理方面成本較低，同時(shí)由于避免了大量人工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，大幅提高了測(cè)量人員的安全保障。

傳統(tǒng)測(cè)量與無人機(jī)測(cè)量的對(duì)比

三、工作流程

1、外業(yè)測(cè)繪

航測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

2、航測(cè)數(shù)據(jù)處理

航測(cè)數(shù)據(jù)處理流程圖

3、土石方量計(jì)算與分析

在計(jì)算機(jī)處理過程中，地表面模型DEM 的主要數(shù)字表現(xiàn)形式是不規(guī)則三角網(wǎng)TIN，故土石方量計(jì)算主要是利用TIN進(jìn)行的 。因此，需要將改造前地表DEM 生成的TIN 和改造后生成的TIN 疊加，形成交線，即是場(chǎng)地開挖過程中開挖區(qū)與回填區(qū)的分界線。通過計(jì)算每條分界線所包圍成的封閉區(qū)域的體積大小，就可以計(jì)算每一個(gè)開挖區(qū)與回填區(qū)的體積，然后對(duì)每個(gè)開挖區(qū)與回填區(qū)進(jìn)行累加，即為所求區(qū)域里土石方的挖方與填方量。

（1）將改造前的點(diǎn)云數(shù)據(jù)DEM 導(dǎo)出為文本格式，并導(dǎo)入Autodesk的Civil3D軟件中，生成TIN曲面模型。對(duì)改造前的地形進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)各處最大高程、最小高程以及各高程區(qū)間范圍。

（2）將改造后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)DEM 導(dǎo)出為文本格式，并導(dǎo)入Autodesk的Civil3D軟件中，生成TIN曲面模型。對(duì)改造后的地形進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)各處最大高程、最小高程以及各高程區(qū)間范圍。

(3) 在正射影像上圈出需要計(jì)算土石方量的區(qū)域，并用確定的邊界對(duì)該區(qū)域地形的TIN曲面模型進(jìn)行提取。無人機(jī)航測(cè)可同時(shí)得到測(cè)量區(qū)域影像，可直接在影像上確定土石方量的計(jì)算范圍。

(4) 在Civil3D中打開需要計(jì)算土石方量區(qū)域的兩期地形TIN 模型，利用軟件中的地形分析工具，以改造前的地形為參考基準(zhǔn)，計(jì)算改造后地形的填方量和挖方量。

(5)統(tǒng)計(jì)分析兩期地形變化，得出填挖方量結(jié)果。

四、土方量計(jì)算方法

在對(duì)土方量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，根據(jù)地形特征、精度要求以及施工成本的不同，選擇合適的計(jì)算方法也有所區(qū)別。

1、方格網(wǎng)法：按照計(jì)算范圍將場(chǎng)地劃分為一定間距的方格，從地形圖或?qū)崪y(cè)得到每個(gè)方格角點(diǎn)的高程，對(duì)每個(gè)格網(wǎng)面按四角高程取平均值計(jì)算土方，各方格土方量之和為總土方量。適用于平坦的平原區(qū)和地形起伏不大的場(chǎng)地。

方格網(wǎng)法

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便直觀，通用性強(qiáng)，使用面廣，數(shù)據(jù)量小，計(jì)算速度快。利用南方軟件

以滿足平面、斜面等不同情況下的土方計(jì)算。

2、斷面法：根據(jù)土方計(jì)算范圍將場(chǎng)地劃分為若干平行的橫截面，由兩斷面的平均截面積和斷面間距計(jì)算斷面間土方量，各斷面間土方量之和為總土方量。適用于狹長(zhǎng)地帶，比如公路、渠道、溝道。

優(yōu)點(diǎn)：適合地形起伏變化大，或地形狹長(zhǎng)，挖填深度較大且不規(guī)則的地段。

3、DTM法：以實(shí)地坐標(biāo)和高程屬性為主要元素的數(shù)據(jù)集合，從微分角度三維地描述測(cè)區(qū)地形地貌的空間分布，利用實(shí)測(cè)地面碎部點(diǎn)、特征點(diǎn)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)，對(duì)計(jì)算區(qū)域按三棱柱法計(jì)算土方。適用于面積大、地形起伏較大、精度要求高的情況。如：山區(qū)、機(jī)場(chǎng)、大片農(nóng)田。

利用點(diǎn)云建立DTM格網(wǎng)

優(yōu)點(diǎn)：不改變?cè)紨?shù)據(jù)和精度，計(jì)算精度高；能很好的的適應(yīng)復(fù)雜、不規(guī)則的

地形，能清楚的表現(xiàn)地表特征。