0 引言

土方量计算是各种工程建设项目中的一个重要步骤，它在工程项目中有着重要的意义和作用，其计算结果及效率直接影响工程造价和工程进度。如何利用测量数据或原有数字地形数据快速准确的计算出土方量是工程项目中急需解决的问题[1-3]。

在土地整理项目中，土方量计算是规划设计和项目审查的重要内容之一，土方量的大小与项目的投资直接相关，不同的计算方法结果不一致，因此准确快速的计算土方量对开展规划设计、控制总投资及分配资金具有重要意义。目前，由于土方量统计的随意性较大，对预算编制和预算管理工作造成较大影响，已成为项目审查工作中需要迫切解决的一个技术难题。因此，本文对土方量计算方法及原理进行分析，利用江苏省地质测绘院自主研发的HDEM程序较好的解决了上述问题。

1 土方量计算方法

1.1 散点法

散点法又称算术平均法，其原理简单，计算方便，尤其适用于虽有起伏但变化较均匀、不太复杂的地形，该方法的特点是测量不受限制，可以根据地形情况布置测点。

“产学导向法”凸显了语言教学培养学习者运用目的语进行交际能力的目的，“学用一体”，是更加直接有效的教学方法。面临求职的压力，学生对于学好英语求职信有迫切的需求。正是捕捉到这种“学习饥饿感”，教师才能顺利驱动学生学习新知的激情，从而“促成”课堂上写作知识的学习和相关语料的积累，而及时的“评价”也利于纠正学生的“偏误”，最终巩固和完善语言技能。在“产出导向法”中，教师分别起到 “引领、设计和支架”（张文娟，2015）的作用。在本次教学中，教师引领同学们学习写作结构、语料等知识并查漏补缺，即提高写作技能、夯实语法基础，也带动听、说、读、译能力的提

计算过程是：确定场地设计高程→计算挖填平均深度→计算挖填方面积→计算挖填土方量[2]。

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3)输出MDB数据库并进行统计分析。

1)确定场地设计高程H

参考场地平均高程的计算公式为：

(1)

式中：Hα为场地平均高程；H1、H2、……、Hn为各测点高程；n为高程点个数。

HDEM程序是江苏省地质测绘院自主研发的一款基于AutoCAD平台，采用DTM方法计算土方填(挖)量的软件。它支持多个分散范围批量土方计算，土方量计算过程如下：

由于地域风情的迥异，与家乡不同的自然与物质文化环境给留学生带来了最直接的地方感知，在相互作用下，形成了留学生对地方气候、设施、饮食等的满意度；良好的社交环境可以带来美好的回忆，留学生与社交环境的正向作用，可以使其产生对地方的依恋之情；随着时间的推移，留学生对地方功能(高校的教育功能、城市的生活功能等)的体验加深，能够不断形成和增进留学生的地方认同。因此，地方满意度、地方依恋和地方认同是留学生地方感的3个维度。

填方区平均填高：

(2)

挖方区平均挖深：

(3)

式中：ht为填方区平均填高；hw为挖方区平均挖深；L为测点高程小于H的测点数；m为测点高程大于H的测点数；Ht为高程小于H的各测点高程；Hw为高程大于H的各测点高程。

3)挖填方面积计算

填方面积：

(4)

挖方面积：

(5)

式中：At为填方面积；Aw为挖方面积；Aα为场地总面积。

4)挖填土方量计算

部分传统体育项目的文化内涵已经失传，并且部分体育项目的文化价值并不适合在当代社会传播，因此在推广民族体育文化的过程中，应当设置专业的部门以提炼该项目所蕴藏的文化。在具体的实践中，体育管理部门可与文化部门共同组建民族体育文化推广中心。在该中心内，各项目的专家应当对各项体育运动的文化内涵进行提炼，并总结出其中的应用价值。例如，在研究我国武术运动的过程中，可将“气”的概念进行提炼，并将其与我国中医的相关理论相结合。通过这样设计，武术运动的文化内涵将于我国民间的养生传统相结合，其文化认同度也将得到提升。

Vt=At×ht

(6)

挖方量：

2)然后求出方格各个角点的自然标高、设计标高以及施工高程。

Vw=Aw×hw

(7)

式中：Vt为填方量；Vw为挖方量。

挖、填土方量之和即为场地平整土方量。

1.2 方格网法

对于大面积的土石方量估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用方格网法计算土方量[4，9]。这种方法是将场地划分为若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，并将所有四棱柱的体积汇总得到总的土方量。具体方法是：

1)首先建立地形的坐标方格网，方格网的一边与地形等高线或场地坐标网平行，大小根据地形变化的复杂程度和设计要求的精度确定，边长一般常采用5 m、10 m、20 m等。

针对工业4.0，英特诺已经研发了许多解决方案，其中一项成果就是英特诺的新型控制卡MultiContro。与此同时，我们也正在研发利用传感器获取与产品状态和性能相关数据的解决方案，例如可预测维修和服务措施的解决方案。

3)确定零点及零线。在一个方格网内有填方和挖方时，首先要确定方格网的零点及零线。

4)求出各方格的挖(填)方土方量，把挖(填)方土方量分别加起来，并计算场地边坡土方量，汇总即得整个平整场地的挖(填)方的总土方量。

1.3 DTM法(不规则三角网法)

DTM法土方量计算是以采集的外业测量数据为基础，通过建立DTM模型，并通过生成三角网来计算每一个三棱锥的挖填方量，最后累计得到指定范围内填(挖)方土方量。

基于不规则三角形建模是直接利用野外测量的地形特征点(离散点)来构造出邻接的三角形，组成不规则三角网结构。相对于规则格网，不规则三角网具有以下优点：

1)三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以与地表的特征相协调，可以直接利用原始资料作为网格结点；

2)不改变原始测量数据和精度；

3)能够插入特征线以保存原有关键的地形特征，更好地适应复杂、不规则的地形，从而更贴近地表的特征等。因此，利用不规则三角网计算土方量可以大大提高计算精度。

DTM 模型(数字地面模型)计算土方量原理如下：根据实地测定的地形碎部点、特征点坐标(X，Y，Z)和设计高程，通过生成三角网来计算每个三棱柱的填(挖)方量，最后累积得到指定范围内填(挖)方分界线。

与现实生活正好相反，在互联网中，大学生可以在各种短视频、直播、社交平台上展示自己才华、发表个性言论，如果你表现非常突出，网民就会支持你。因此，互联网平台已经成为很多大学生展现自我的途径。越来越多的事实证明，任何新颖的创意都可以在互联网上生存和发展。

(8)

式中：Z1、Z2、Z3为三角形角点填挖高差；S3为三棱柱底面积。

1.4 断面法

当地形复杂起伏变化较大，或狭长、填挖深度较大且不规则的地段，如沟渠、公路等。选择横断面法进行土方量计算则更为有利。

图1 断面法 Fig.1 Section method

利用横断面法计算土方量时，可根据场地区域，按一定里程测设横断面A1、A2、A3、……、Ai等。断面法计算公式为：

(9)

式中：Ai-1，Ai分别为第i个起终断面的填(挖)方面积；Li为断面间长度；Vi为填(挖)方体积[5-8]。

土方量计算精度与Li的断面长度有关，Li的断面长度越小，精度就越高。但是这种方法计算量大，尤其是在范围较大、精度要求高的情况下更为明显。若是为了减少计算量而加大断面间隔，则会降低计算结果的精度。所以断面法存在着计算精度和计算速度相互矛盾的问题。

或许是因参照今日研究过去、将历史上的人物分成推进进步和阻碍进步之人的“辉格史观”(whig history)的影响，科学史之父萨顿(G.Sarton，1884～1956)提出：“科学史是唯一可以反映出人类进步的历史”.在这种大背景下，1954年成立中国自然科学史研究委员会；1957年1月1日，科学史所的前身——直属院领导的“中国自然科学史研究室”成立.

1.5 等高线法

等高线法是用求积仪在地形图上测出各条等高线所围起的面积，再乘以相应的等高距求得土方量。

在进行土方量计算时，以等高线划分为几部分。如果将两等高面之间的所夹体积近似的认为是台体体积，则第i层的体积为：

(10)

式中：Vi为第i层的体积、Si、Si+1为第i分层的上下底面积；h为等高距。

若山顶面积为0，则顶层体积按锥体体积计算，计算公式为：

(11)

式中：Vn+1为锥体体积；Sn+1为最顶层底面积；h′为最高一条等高线与山顶的高差。

如果将两等高线间所夹的体积近似地视为截锥体，则每层截锥体的体积为：

(12)

式中：为截锥体的体积；Si、Si+1为截锥体的上下底面积；h1、h2为上下两条等高线的高程[5]。

先计算底层以上的分层体积，再计算顶层体积，最后将各层体积累加即得总开挖方量为：

V挖

(13)

回填方量的计算原理为：填方量=柱体体积-台体体积。反之就是挖方量。

用等高线法在地形图上进行土方量计算，实际上是在地图上量算各层的面积，而h为地形图的基本等高距，其值已知。因此，等高线法土方量计算的精度由各层面积的量算精度决定。利用等高线法进行土方填(挖)方计算，避免了其他土方量计算方法要标定大量的高程梯度、复杂的内插等繁重的工作。但是，该方法误差相对也较大，仅适用于地形起伏较大，坡度变化较多的区域，主要用于工程初步规划设计阶段的土方量概算，在精算土方量的时候已较少采用。

2 基于HDEM程序的土方量计算的原理及方法

2)计算挖填平均深度

1)数据预处理；

2016年后的网络电影呈现出精致发展，如爱奇艺平台播放的《山炮进城》，本片由本山传媒、华谊兄弟共同出品，小沈阳主演，该剧以院线为目标，最后在互联网平台发行，整体水平并不比院线差，明星小沈阳的加入使专业从业者关注网络电影的发展。如优酷播放的《不一样的烟火》从海报上显露这是一部青春片，影片的角色都透露高中生的青涩。

2)土方计算；

具体计算方法如下：

HDEM程序适用于土地整理前的辅助平整设计：基于统一参考面(如0高程)计算实际地形和规划模型的土方填挖量，有土方填挖量不一致的情况，可以根据实际需要调整设计；土地整理后的实际工程量计算，按照平整后无缝拼接的多地块进行土方计算，地块视同水平地块处理，标高按实测值置入，分块计算土方量，汇总统计各地块土方量，得到工程总填挖量。

据了解，“屯垦戍边班”完美地将学历教育向前延伸至大学校园，使“准员工”提前完成了入职教育、加快其职业提升速度，既实现了员工的愿景，同时也满足了企业发展对人才的需要。

3 应用实例

针对某镇基本农田土地整治测量项目土方填挖量批量计算的实际问题，介绍了HDEM程序在该项目中的具体应用。具体实施过程包括：数据预处理、土方计算、统计土方量和项目验证。

挑选10名肘关节均无外伤或因其他疾病引起肘关节功能障碍的成年人。男、女各5名，年龄为23～64岁，平均年龄（41.6±17.1）岁。

项目范围，如图2所示。

图2 项目范围 Fig.2 Project range

3.1 数据预处理

数据预处理具体过程如下：

1)首先对平整前的DLG数据进行标准化处理，对等高线、高程点等数据进行三维赋值。利用标准化后的数据通过HDEM程序自动生成特征点、线数据(见图3)。

2)利用自动生成的特征点、线数据，通过HDEM程序自动生成三角网(TIN)。本工程共构建22 723个TIN三角形，用时10 s，自动构TIN(见图4)。

3)对平整后的DLG数据，先根据高程和地形数据对植被、保留塘、填埋塘等各类要素进行自动构面处理，之后分别对各个面进行唯一性编号，同时自动提取地块号、地块参考高程面等属性信息(见图5)。

三棱柱体上表面用斜平面拟合，下表面均为水平面或参考面，计算公式为：

4)利用高程赋值程序对构面中的高程进行平均值计算，并把平均高程面作为参考面进行土方量计算。

填方量：

图3 提取特征点和线 Fig.3 Extracting feature points and lines

图4 自动构TIN Fig.4 Creating TIN automatically

图5 地块编号 Fig.5 Land block coding

3.2 土方量计算

将已经处理好的地块数据与生成的TIN数据进行叠加，利用HDEM程序自动批量计算每一地块的面积和填挖方量等信息(见图6)。

二十世纪初日俄战争结束，作为战胜国的日本开始了对我国长达四十年之久的侵略，在日本帝国主义对华侵略的整个过程中，日本移民侵略是其实施侵略的重要形式之一，因此对于日本移民的研究是学术界关注的重点和热点。学术界关于日本移民的研究成果不断涌现，但研究热点不清晰。为了勾勒目前该领域研究主题的整体框架，提高研究学者学术研究的聚集度，本研究通过检索中国知网全文期刊数据库中收录的发表在核心期刊上的日本移民研究领域相关学术论文，形成文献数据集，基于文献计量学原理和社会网络分析法视角对该领域的研究做了系统梳理和归纳，尝试探讨该领域研究热点和重要研究方向，为研究学者和科研管理机构提供客观有效的信息参考。

图6 土方量计算 Fig.6 Earthwork calculation

计算后可通过“属性查询”工具查询到每一地块的属性信息，确认无误后把所有地块信息输出到MDB数据库中，最后在数据库中进行土方量统计计算(见图7)。

图7 属性查询 Fig.7 Property query

3.3 统计土方量

利用输出的MDB数据库进行每一地块的土方量计算和整体的土方量统计分析。通过统计，该项目总的填方量为742 392.26 m3。

3.4 结果分析

利用ArcMap中的3D Analyst分析模块[6]，对HDEM程序的土方量计算结果进行验证。实施过程包括基础数据获取、建立地表模型、计算土方量和分析汇总。具体过程如下：

流水施工作业作为施工组织方式的一种，具有一定的先进性、科学性和普遍性。它既有其他施工组织方式的优点，同时又具有自身独特的优势。在施工过程中，我们应积极提倡采用流水施工作业，并且不断地总结和积累经验，通过流水作业，使项目施工获得更好的经济效益和社会效益。

1)基础数据获取。分别对土地平整前后的边界外一定范围及内部进行测量，获取平整前后的高程数据，如图8(a)、(b)所示。

(a)平整前高程数据(b)平整后高程数据图8 平整前和平整后的高程数据Fig.8 Elevationdatabeforeandafterfillinganddigging

2)建立地表模型。将边界线与高程数据导入ArcMap软件，建立平整前后的地表模型(3D Analyst→数据管理→TIN→创建TIN)[10]。平整前地表模型，见图9。平整后地表模型，见图10。

图9 平整前地表模型 Fig.9 DTM data before filling and digging

3)计算土方量。借助ArcMap的空间分析模块，利用表面差异计算工具，计算地块的土方填挖量(3D Analyst→表面三角化→表面差异)，如图11所示。

图10 平整后地表模型 Fig.10 DTM data after filling and digging

图11 表面差异计算工具 Fig.11 Surface difference calculation tool

4)分析汇总。通过统计分析，该项目平整区域总的填方量为742 297.68 m3。

利用ArcMap土方量计算工具计算得到的土方量与HDEM程序自动批量计算得出的土方量仅相差94.58 m3，说明利用HDEM程序计算得到的土方量完全满足本项目的需求。

4 结束语

本文结合土地整治项目工程，详细介绍了HDEM程序的计算原理、方法及具体实施过程。将该程序的计算结果与其他土方计算程序的计算结果进行比较，结果表明：利用HDEM程序进行土方量计算得到的成果精度能满足要求，且效率更高。

式中，mlf为叶片湿重（g）；mld为叶片干质量（g）；Rsam 为植物样品的ω(13C)/ω(12C)值；Rsta为通用的标准化石标样的ω(13C)/ω(12C)。

[参 考 文 献]

[1] 唐平英.断面法土方量计算公式的精度[J].港工技术，1998(1)：32-33.

[2] 姚德峰，陶利，周瑞，等.浅析计算土方量的几种方法[J].地质勘察测绘，2011(4)：425-427.

[3] 王先鹏，曹荣林.土方量计算的原理与方法及ArcGIS的应用前景[J].地理空间信息，2009(8)：139-141.

[4] 李志林，朱庆.数字高程模型[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2000.

[5] 黎细波，马向阳，黄宗发.等高线法计算挖填土方[J].大坝与安全，2004(S1)：74-76.

[6] 陈勇.利用ArcGIS地统计分析进行土地平整土方量计算的研究[J].安徽农业科学，2007(1)：70-71.

[7] 纪明喜.工程测量[M].北京：中国农业出版社，2004.

[8] 李书全.土木工程施工[M].上海：同济大学出版社，2004.

[9] 张光辉.快速计算土方量的方法[J].测绘通报，1997(5)：23-24.

[10] 汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程 [M].北京：科学出版社，2006.