土（石）方量是土方工程施工組織設計的主要數據之一，包括填、挖土方量的總和，是采用人工挖掘時組織勞動力或采用機械施工時計算機械臺班和工期的依據。

在各種工程建設中土方量計算是一項經常性的、不可缺少的工作，且在整個工程量中，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，土方量計算精度的高低直接影響到建設工期、經濟效益。需要合理地進行土方調配，節省施工費用，加快工程進度。

一、應用領域

土方測量的應用領域非常廣，包括：

路橋建設

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量的影子。

二、工作方法

1、傳統測量法

傳統的土方測量方法有水準儀測量法、全站儀測量法和GPS測量法。但這些方法均有受場地影響大、效率低下、人工成本高等缺陷，亟待尋求一種高效、安全且經濟的測量方法。

2、無人機測量法

新興無人機航測技術為解決上述難題開辟了一條嶄新途徑 。無人機航測作為測繪發展的新技術，以其機動靈活、數據現勢性強、影像分辨率高、減輕勞動強度、提高生產效率等優點。

國內外眾多學者也已開始使用該技術進行土石方量測量。該方法不受場地障礙影響，費用相對低廉，在對場地土石方量追蹤管理方面成本較低，同時由于避免了大量人工現場作業，大幅提高了測量人員的安全保障。

傳統測量與無人機測量的對比

三、工作流程

1、外業測繪

航測現場

2、航測數據處理

航測數據處理流程圖

3、土石方量計算與分析

在計算機處理過程中，地表面模型DEM 的主要數字表現形式是不規則三角網TIN，故土石方量計算主要是利用TIN進行的 。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，即是場地開挖過程中開挖區與回填區的分界線。通過計算每條分界線所包圍成的封閉區域的體積大小，就可以計算每一個開挖區與回填區的體積，然后對每個開挖區與回填區進行累加，即為所求區域里土石方的挖方與填方量。

（1）將改造前的點云數據DEM 導出為文本格式，并導入Autodesk的Civil3D軟件中，生成TIN曲面模型。對改造前的地形進行分析，統計各處最大高程、最小高程以及各高程區間范圍。

（2）將改造后的點云數據DEM 導出為文本格式，并導入Autodesk的Civil3D軟件中，生成TIN曲面模型。對改造后的地形進行分析，統計各處最大高程、最小高程以及各高程區間范圍。

(3) 在正射影像上圈出需要計算土石方量的區域，并用確定的邊界對該區域地形的TIN曲面模型進行提取。無人機航測可同時得到測量區域影像，可直接在影像上確定土石方量的計算范圍。

(4) 在Civil3D中打開需要計算土石方量區域的兩期地形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，計算改造后地形的填方量和挖方量。

(5)統計分析兩期地形變化，得出填挖方量結果。

四、土方量計算方法

在對土方量進行計算時，根據地形特征、精度要求以及施工成本的不同，選擇合適的計算方法也有所區別。

1、方格網法：按照計算范圍將場地劃分為一定間距的方格，從地形圖或實測得到每個方格角點的高程，對每個格網面按四角高程取平均值計算土方，各方格土方量之和為總土方量。適用于平坦的平原區和地形起伏不大的場地。

方格網法

優點：簡便直觀，通用性強，使用面廣，數據量小，計算速度快。利用南方軟件

以滿足平面、斜面等不同情況下的土方計算。

2、斷面法：根據土方計算范圍將場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。適用于狹長地帶，比如公路、渠道、溝道。

優點：適合地形起伏變化大，或地形狹長，挖填深度較大且不規則的地段。

3、DTM法：以實地坐標和高程屬性為主要元素的數據集合，從微分角度三維地描述測區地形地貌的空間分布，利用實測地面碎部點、特征點構建不規則三角網，對計算區域按三棱柱法計算土方。適用于面積大、地形起伏較大、精度要求高的情況。如：山區、機場、大片農田。

利用點云建立DTM格網

優點：不改變原始數據和精度，計算精度高；能很好的的適應復雜、不規則的

地形，能清楚的表現地表特征。