ArcGIS软件在土方量计算的应用

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ArcGIS软件在土方量计算的应用

摘要：随着社会进步发展，基础设施的建设速度越来越快，工艺越来越复杂，工程规模越来越大，土方作业是其中一个非常重要的工艺环节。土方量的确定一直是一个令人头疼的问题。本文简单的介绍了用ARCGIS软件对土方量进行统计计算。

关键词：ArcGIS；土方量；TIN模型；Spatial?Analyst；

1 引言

工程土方量是否准确直接影响到工程费用,建设方、施工方的费用计算。准确和贴近实际方量的计算结果对于施工建设意义重大。目前施工工程的土方量计算方法主要包括：断面法、方格网法、等高线法、DTM法等几种常用的计算方法。虽然目前许多技术人员对土方量的计算方法进行了研究和改良，并在AutoCAD基础上开发出了很多技术成熟的软件。但是这些软件都在一定程度上存在计算方法、算法模型不明，计算结果差异性大等问题。目前也不确切的评定。ArcGIS是由美国ESRI公司在20世纪90年代推出的基于桌面的地理信息系统，称为ArcGIS。它支持多类型数据和多种数据库，具有强大空间分析、统计分析功能。并且附带许多扩展模块。ArcGIS计算土方量是利用DEM提供的高程信息，结合ArcGIS的Geostatistical?Analyst?，3D?Analyst模块，Spatial?Analyst模块，叠合分析和统计分析等功能共同完成定结果。在软件编写和算法确定上都是比较权威的。本文主要简要的介绍ARCGIS软件土方量计算的具体方法。 2 土方计算原理及流程

取地表物质体积差是土方量计算的目标，而其关键在于对原始地形和改造后地形的表述。改造后地形是人为设计的结果，而且往往是规则的，易于清楚、准确地表述出来。

原始地形的表述则存在一个矛盾：地表是由无数个点组成的表面，而我们所获得的只是离散的有限数据。因此对于原始地形的任何表述只能是模拟和近似。 数字高程模型（DEM）是数字地面模型（DTM）的一种，它是以数字的形式按一定的结构组织在一起，表示实际地形高低起伏和地形大小特征的空间分布模型。ArcGIS计算土方量就是以DEM为基础，通过开挖前后模型叠加找出填挖边界，再对每一个区域通过多次建模求体积差来统计每一个回填和开挖区域的土方量，最后统计分析出整个工程的土方量的一种方法。

在ArcGIS下土方计算的流程如下: ①外业采集高程; ②数据处理并导入Arcgis; ③构建TIN; ④TIN文件转栅格文件; ⑤计算总的挖填方。 3 工程实例

本工程是一个200多万平方米的软基处理工程，在进行真空预压后要对整个施工区进行素土回填达到要求的设计标高。素土的回填量巨大所以对土方量计算的准确性要求颇高。

3.1外业数据的初步处理

原地面的数据采集使用南方GPS-RTK采集，采集密度约为一平方公里2500个点，并视实际情况加密。高程点数据导出到电脑后先导入Cass里对高程点进行初步筛选和处理，剔掉不合理的数据和有问题的数据。图1为处理好的高程点数据。




图2 ArcGIS点位图 3.2生成TIN模型

在ArcGIS里打开3D?Analyst模块，在TIN里选择creat TIN，在弹出菜单中选择好数据源，投影坐标系，渲染色彩后，生成如图3的TIN模型。

图3 TIN模型效果图

在生成的效果图里可清晰的看出原地面的地势起伏状况。颜色越淡地势越低。 3.3 TIN文件转Raster栅格文件

因为在Arcgis里的体积计算是通过栅格模型计算的，所以我们要通过

Consersion里的TIN to Raster命令，将TIN文件转换成栅格数据文件。原地面的数据就已经处理完了，接下来按着上面的步骤31-3.3把设计面的数据也处理完毕。需要说明的是我们将标高设计成6米，最后获得两个栅格文件数据保存。要注意这两个栅格数据要分别保存，不要混淆，以免计算结果弄反。

图5 方量计算表 4结 论

计算土方量的方法层出不穷，计算精度和计算效率也在逐步得到提高，但是大量的实践证明，基于ArcGIS计算土方量不仅方法简单、快速，而且其计算与地形无关，可以适用于各种地形项目。同时，此方法还可应用于方案评价或项目验收评定。

但是ArcGIS计算土方量对基础数据要求较高,其精度受地形、坡度以及像元大小等因素影响，一般情况下，像元越小，精度越高。对于有些人认为ArcGIS计算土方量操作繁琐，这些可以通过编写程序，调用ArcGIS中的相关功能模块，设定处理流程，对DEM数据进行自动处理。总的来说，该方法简单、可靠，程序编制工作量小，适用范围较广，可推广性极强。 参考文献：

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