【正文】 這一部分是論文。為了延長一個月的截止日期，書面請求必須ASCE主編。討論開放至2003年7月1日。（Easa 1992b）加拿大多倫多，懷雅遜大學(xué)，土木工程系教授 M5b 2K3。但是通常頂部區(qū)域的模型計(jì)算通常過高估計(jì)了土方體積。所示縱斷面圖的線形V5是1站和2站之間的距離，T=站間距離，A1和A2分別是位置1和位置2的橫截面。下一部分介紹了現(xiàn)有的方法估算土方量和Monte Carlo模擬的應(yīng)用和仿真模型，驗(yàn)證，及一個應(yīng)用實(shí)例。本文為準(zhǔn)確估計(jì)彎曲道路土方量與復(fù)雜的地面的縱斷面和截面開發(fā)一個仿真模型。土方工程量的準(zhǔn)確的估計(jì)是必不可少的，不一致估計(jì)量往往導(dǎo)致業(yè)主和承包商去法院解決問題。這些軟件可以被用來產(chǎn)生截面，縱斷面，排水，和土方工程。介紹：道路土方量的運(yùn)輸費(fèi)用分布是通過道路的土方量的分布圖（Mof?tt 和Bossler 1998）來確定的，以及優(yōu)化模型~斯塔克和Mayer 1983；Christian 和Caldera 1988；Easa 1988。結(jié)果表明，仿真模型相比于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型提高了土方量的估算。本文開發(fā)了運(yùn)用縱斷面Monte Carlo模型計(jì)算土方量。然中，該模型，假設(shè)的連續(xù)站之間的縱向剖面的地面橫坡常數(shù)是線性的。彎曲的道路土方量計(jì)算的傳統(tǒng)模平面水平曲線只適合水平地形。連續(xù)公路段的土方量的也用于土方工程的費(fèi)用分配。感謝四年中陪伴在我身邊的同學(xué)、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴慕ㄗh和意見，有了他們的支持、鼓勵和幫助，我才能充實(shí)的度過了四年的學(xué)習(xí)生活。還有教過我的所有老師們，你們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。首先誠摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師王巖老師。沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)論文參考文獻(xiàn) [1] [J].礦山測量，2007,12（4）：1517[2] 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展望土方計(jì)算無論采用何種軟件進(jìn)行土方計(jì)算，若采用同一種計(jì)算方法，其計(jì)算的模型都是一樣，具體步驟大同小異而已，所以在計(jì)算模型不變的情況下要想得到更精確的計(jì)算結(jié)果只有提高外業(yè)測量點(diǎn)的密度。每種計(jì)算方法有各自的優(yōu)點(diǎn)和局限，根據(jù)不同情況選擇一種更為有利的計(jì)算方法。這時(shí)無論用方格網(wǎng)、斷面法、等高線法計(jì)算，其模型決定了無法準(zhǔn)確模擬出實(shí)際地形，而DTM法所運(yùn)用的不規(guī)則三角網(wǎng)卻可以準(zhǔn)確的模擬實(shí)際地形，所以在這種條件的土方計(jì)算想得到有效的計(jì)算結(jié)果的就必須使用DTM進(jìn)行土方計(jì)算。等高線法在某些單一的山地地形中具有計(jì)算快速，耗費(fèi)資源較少等特點(diǎn)。（3）在地形起伏較大一些山區(qū)則需要用到DTM法或等高線法計(jì)算土方量。但是在計(jì)算速度，操作簡捷性方面顯然方格網(wǎng)法更為合適。（1）在較為平的平原區(qū)和地形起伏不大的場地，方格網(wǎng)法和DTM法的計(jì)算穩(wěn)定。在不增加外業(yè)工作量的基礎(chǔ)之上，通過對地形進(jìn)行分析，選擇合適的土方計(jì)算方法，避免了大量的外業(yè)勞動和費(fèi)用的情況下，提高了效率并且節(jié)約了費(fèi)用，提高計(jì)算結(jié)果的精度是可行的。本文通過對四種代表性的地形進(jìn)行土方計(jì)算，然后比較其計(jì)算結(jié)果，通過計(jì)算結(jié)果，和各自的計(jì)算模型進(jìn)行分析，得出了各種土方計(jì)算方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用地形。由于土方計(jì)算是通過各種計(jì)算模型對實(shí)際地形進(jìn)行模擬，通過計(jì)算模型的體積來估算土方的體積，所以模型越精確，其估算結(jié)果越接近與實(shí)際。在工程建設(shè)中的土方運(yùn)輸合同，是最容易引起糾紛的問題之一，其原因在于其土方計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)輸量之間經(jīng)常出現(xiàn)較大的差異，所以經(jīng)常造成承包方和支付方的矛盾。而且等高線法在實(shí)際工程一般很少會用到，其存儲數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以建立，且等高線計(jì)算土石方要求等高線必須足閉合的，但在實(shí)際中需要計(jì)算的土石方區(qū)域中等高線很少是閉合的。其優(yōu)點(diǎn)是不需要具體高程數(shù)據(jù)就能完成土方量的計(jì)算。由于兩條等高線所圍面積可求，高差已知，可求出這兩條等高線之間的土方量。等高線法與方格法一樣，也都需要通過內(nèi)插計(jì)算點(diǎn)的高程。（4）等高線法斷面法適用于缺少采集的數(shù)據(jù)或經(jīng)掃描矢量化后得到的數(shù)據(jù)計(jì)算，一般是對精度要求不高，對工程量進(jìn)行概算時(shí)使用。使用斷面法計(jì)算土方量，必須對參數(shù)的設(shè)置比較清楚。斷面法一般用于復(fù)雜起伏變化較大的地形、地形狹長、挖填深度較大且不規(guī)則的地段進(jìn)行土方量計(jì)算。主要用在公路土方計(jì)算和區(qū)域土方計(jì)算，特別復(fù)雜的地方可以用任意斷面設(shè)計(jì)方法。所以在平緩地區(qū)的計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，但是在起伏較大的山區(qū)，該方法的缺點(diǎn)就暴露無遺，計(jì)算誤差也隨之增大。方格網(wǎng)法的優(yōu)點(diǎn)該方法的計(jì)算過程比較簡單，且在其計(jì)算結(jié)果非常直觀地把每個方榕網(wǎng)的挖填方量顯示出來，一目了然，對土石方平衡計(jì)算也很有優(yōu)勢速度較快。但是有的時(shí)候隨著方格網(wǎng)邊長減小其計(jì)算結(jié)果也并非越精確。方格網(wǎng)法多適用于大面積的土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度變化平緩的場地，由于方格網(wǎng)法將其方格均視為獨(dú)立的規(guī)則平面，這與計(jì)算場地的實(shí)際地形會有差別的，有其局限性導(dǎo)致土方量的計(jì)算精度不高。缺點(diǎn)是要注意的其計(jì)算過程中數(shù)據(jù)量大，會占用大量存儲空間，計(jì)算過程等待時(shí)間長。DTM法的高程點(diǎn)采集越密，其計(jì)算模型就更接近實(shí)地，計(jì)算土方量精度越高。因此，必須進(jìn)行大量的野外數(shù)據(jù)采集或?qū)?shù)字等高線進(jìn)行離散。而三角網(wǎng)的實(shí)質(zhì)就是用許多相互連接在一起的三角網(wǎng)來構(gòu)建地面的起伏模型，模擬地表的地形起伏情況。 不同土方計(jì)算方法的特點(diǎn)，各種土方計(jì)算方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用地形的。所以斷面法、等高線法對復(fù)雜地區(qū)的土方計(jì)算顯然并不適用。表315 不同計(jì)算方法對復(fù)雜地區(qū)的土方計(jì)算結(jié)果計(jì)算方法方格網(wǎng)法DTM法斷面法等高線法平均值(P)挖方(m3)填方(m3)挖方值與平均值差值(m3)44546填方值與平均值差值(m3)135344挖方差值與平均值百分比%%%%填方差值與平均值百分比%%%%差值百分比之和%%%%但是從計(jì)算模型分析，顯然DTM法的計(jì)算模型最為準(zhǔn)確，方格網(wǎng)法次之。其主要適用于帶狀、寬度不是很大的土方計(jì)算。斷面法計(jì)算其山地面狀區(qū)域時(shí)，由于地形復(fù)雜、兩個橫斷面之間的高差起伏較大，兩個斷面之間地形無法準(zhǔn)確表達(dá)所以其計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定。但是由于等高線法繪制時(shí)是通過插入更多高程值獲得的，沒有DTM的計(jì)算模型精確。方格網(wǎng)法、DTM法、等高線法的差值百分比之和接近說明三種方法計(jì)算山地土方時(shí)結(jié)果更為穩(wěn)定。 山地地區(qū)不同土方計(jì)算方法對比為了對比出何種土方計(jì)算方法更適合于對山區(qū)進(jìn)行土方計(jì)算，所以對同一山區(qū)進(jìn)行了各種土方計(jì)算，采用橫向?qū)Ρ鹊姆椒▽Ω鞣N土方計(jì)算方法進(jìn)行對比分析，其對比結(jié)果如表314。等高線法在平緩地區(qū)由于高差小，在繪制等高線時(shí)只有少量幾條等高線，計(jì)算時(shí)等高線密度不夠，不能獲得足夠有效的等高線進(jìn)行土方的計(jì)算，模型不能真實(shí)的反應(yīng)實(shí)際地形，所以，等高線法在平緩地區(qū)的土方計(jì)算誤差相對DTM法、方格網(wǎng)法、斷面法較大。所以表中DTM法與方格網(wǎng)的土方計(jì)算結(jié)果很接近。表312 等高線法對復(fù)雜地貌土方量的計(jì)算結(jié)果計(jì)算方法等高線法填方(m3)挖方(m3) 計(jì)算結(jié)果對比與分析 平緩地區(qū)不同土方計(jì)算方法對比為了比較各種計(jì)算方法對平緩地區(qū)的土方計(jì)算優(yōu)劣，采用橫向?qū)Ρ鹊姆绞剑瑢ν粓龅赜浶酝练接?jì)算，各種土方計(jì)算結(jié)果為表313所示。表311 斷面法對復(fù)雜地貌土方計(jì)算結(jié)果計(jì)算方法斷面法填方(m3)挖方(m3) 等高線法土方計(jì)算等高線法對復(fù)雜地區(qū)的土方計(jì)算所選擇等高線的等高距為1m，其重要計(jì)算參數(shù)平場標(biāo)高為220m，計(jì)算結(jié)果表312所示。圖317 里程文件設(shè)置參數(shù)里程文件設(shè)計(jì)是其在選擇切割邊界線后，在每條橫斷面線兩端輸入設(shè)計(jì)高程值如圖319所示，輸入設(shè)計(jì)高程220m。其里程文件涉及的路線總長為2140m，橫斷面左右寬度各為700m以保證其覆蓋整個計(jì)算區(qū)域。主要原因是無論在平緩地帶還是地形起伏較大的地方，高程點(diǎn)的密度較為均勻，且密度足夠，在插入高程值時(shí)，其計(jì)算模型都不會發(fā)生較大變化，所以其計(jì)算結(jié)果較為穩(wěn)定。計(jì)算結(jié)果如表310所示。 DTM法土方計(jì)算采用不同的邊界采樣距離（已做介紹，不再贅述）是為了比較在邊界采樣距離的變化的情況下對復(fù)雜地區(qū)土方計(jì)算結(jié)果的影響。主要參數(shù)：設(shè)計(jì)高程為220m。 圖316 復(fù)雜地區(qū)的地形圖 方格網(wǎng)法土方計(jì)算采用不同方格寬度的目的是為了比較不同的方格寬度對復(fù)雜地區(qū)土方計(jì)算結(jié)果的影響。由于測區(qū)地貌復(fù)雜多變，所以采用GPS高程測量得到實(shí)地高程，具有很強(qiáng)的參考性。表38 等高線法對山丘土方量的計(jì)算結(jié)果計(jì)算方法等高線法填方(m3)挖方(m3) 復(fù)雜地區(qū)的土方計(jì)算計(jì)算區(qū)域?yàn)橐婚L方形的區(qū)域，如圖316所示，其計(jì)算區(qū)域內(nèi)有兩條河流，一部分為山區(qū)，一部分為平地，地形變化較大。表37：斷面法對山地土方計(jì)算結(jié)果計(jì)算方法斷面法填方(m3)挖方(m3) 等高線法土方量計(jì)算等高線法用于計(jì)算的參數(shù)設(shè)計(jì)較為簡單，主要有等高線等高距為5m，平場標(biāo)高為240m。圖314 設(shè)計(jì)里程文件的參數(shù)設(shè)置里程文件設(shè)計(jì)是其在選擇切割邊界線后，其中重要參數(shù)為橫斷面線兩端的設(shè)計(jì)高程值如圖315所示，輸入設(shè)計(jì)高程240m。其里程文件涉及的路線總長為565m，橫斷面左右寬度各為300m以保證其覆蓋整個計(jì)算區(qū)域。在表36中，不同邊界采樣間距的計(jì)算結(jié)果大致相同，無明顯變化，是因?yàn)槠溥吔缇€在較為平緩的地面，而高程點(diǎn)的內(nèi)插是根據(jù)周圍的高程值進(jìn)行內(nèi)插，所以無論是20m，或是40m、60m的邊界采樣距離其內(nèi)插值不會對模型產(chǎn)生明顯變化，且由于高程點(diǎn)密度均勻，其差值也不會對其計(jì)算模型產(chǎn)生較大影響，所以計(jì)算結(jié)果較為穩(wěn)定。 DTM法土方量計(jì)算其設(shè)計(jì)的平場標(biāo)高為240m。表35 方格網(wǎng)法對山地土方量計(jì)算，土方單位m3方格寬度20m40m60m方格網(wǎng)法填方(m3)挖方(m3)表35與表31比較，采用不同方格寬度的計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定性來分析，山地計(jì)算結(jié)果與平緩地帶相比，山區(qū)采用不同方格寬的計(jì)算結(jié)果之間差異明顯比平緩地區(qū)的較大。用不同的土方計(jì)算方法進(jìn)行對選定的計(jì)算區(qū)進(jìn)行土方計(jì)算。簡單的設(shè)置參數(shù)采用文字方式表達(dá)，文字無法表達(dá)情況下采用截圖。等高線等高距為5m。表34 等高線法對平緩場地的土方計(jì)算計(jì)算方法土方量填方(m3)挖方(m3) 山地地區(qū)的土方計(jì)算計(jì)算區(qū)域?yàn)椴灰?guī)則多邊形，周圍地勢較為平坦，多為林地。等高線法計(jì)算土方較為簡單快捷，只需在計(jì)算范圍生成等高線，設(shè)置平場標(biāo)高，然后選擇等高線。等高線法對場地的計(jì)算要求等高線要求封閉的等高線，所選擇的等高線的間距為1m。（3）回車后屏幕提示，輸入最高點(diǎn)高程或直接回車不考慮最高點(diǎn)。（2）根據(jù)屏幕提示，選擇所有計(jì)算區(qū)域內(nèi)所有等高線，也可按住鼠標(biāo)左鍵拖框選取。圖311 CASS斷面法的土方計(jì)算結(jié)果則得到斷面法計(jì)算所得土方填挖量。如果要修改橫斷面線和設(shè)計(jì)斷面線，點(diǎn)擊工程應(yīng)用斷面法土方計(jì)算編輯斷面線，按提示選擇后，彈出編輯對話框，在所需的位置插入距離、高程即可，左斷面的距離為“－”，右為“＋”。圖39 里程文件生成對話框（7）點(diǎn)擊“工程應(yīng)用→斷面法土方計(jì)算→場地?cái)嗝妗?，彈出斷面設(shè)計(jì)參數(shù)對話框，如圖310所示。第一欄應(yīng)選第一步展點(diǎn)時(shí)的高程數(shù)據(jù)文件（*.dat），第二欄應(yīng)輸入并保存生成的里程文件名（*.hdm）,第三欄應(yīng)輸入并保存相對應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名（*.dat）。圖38 橫斷面線高程輸入（6）點(diǎn)擊“工程應(yīng)用→生成里程文件→由縱斷面線生成→生成”，如圖39所示。（5）點(diǎn)擊“工程應(yīng)用→生成里程文件→由縱斷面線生成→設(shè)計(jì)”，按提示欄選擇切割邊界線（平整的邊界閉合線），再按提示選橫斷面線，這時(shí)會在左橫斷面線與切割邊界線相交點(diǎn)上出現(xiàn)設(shè)計(jì)高程對話框，如圖38所示。圖37 斷面法縱橫斷面線設(shè)計(jì)圖（4）點(diǎn)擊“工程應(yīng)用→生成里程文件→由縱斷面線生成→添加、變長、剪切”，其中“添加”是在橫斷面線上加橫斷面線；“變長”是調(diào)整橫斷面線的長短的問題；“剪切”是把放坡以外的橫斷面線剪去。（3）點(diǎn)擊“工程應(yīng)用→生成里程文件→由縱斷面線生成→新建”，按提示選縱斷面線，彈出由縱斷面線生成里程文件的對話框，選“結(jié)點(diǎn)”，填寫橫斷面間距及左、右長度（橫斷面長度應(yīng)超出邊界閉合線，這主要是考慮放坡問題）。（1）展出計(jì)算區(qū)域內(nèi)的高程點(diǎn)。但是在更多（高程點(diǎn)分布不均勻）情況下，邊界采樣距離設(shè)置的不同也會較大程度的影響計(jì)算結(jié)果