土方量是建築術語，是土方工程施工組織設計的主要數據之一，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台班和工期的依據。土方量的計算要盡量準确，它直接關系到工程的費用概算及方案選優。

土方量計算包括填、挖土方量的總和。土方量計算方法是：以相鄰兩個橫斷面之間距為計算單位，即分别求出相鄰兩個橫斷面上路基的面積和兩橫斷面之間的距離。

如圖《土方量計算》所示，A1和A2為相鄰的橫斷面上路基的面積，L為A1和A2之間的距離，則二橫斷面間的土方量可近似地計算為：

式中A1和A2可在路基橫斷面設計圖上用求積儀或解析法等方法求得，L可從裡程樁間距求得。

在對土方量進行計算時，要考慮到地形特征、精度要求以及施工成本等方面的情況，選擇合适的計算方法，達到最優的目的。比較經常的幾種計算土方量的方法有：方格網法、等高線法、斷面法、DTM法、區域土方量平衡法和平均高程法等。

• 在較為平坦的平原區和地形起伏不大的場地，宜采用方格網法。這種方法的優點是：計算的數據量小，計算速度快，省卻了DTM法龐大的數據存儲量。

• 在狹長地帶，比如公路、渠道、溝道等，則适宜使用斷面法進行計算土方量。
• 在地形起伏較大、精度要求高的一些山區，則需要用到DTM的計算方法。但是也要考慮到圖件本身數據量和數據儲存等問題。
• 在精度要求不高、地形簡單的區域可選擇平均高程法。

下面，我們簡單的看一下斷面法和方格網法的具體使用方法：

當地形複雜起伏變化較大，或地狹長、挖填深度較大且不規則的地段，宜選擇橫斷面法進行土方量計算。

土石方量精度與間距L的長度有關，L越小，精度就越高。但是這種方法計算量大, 尤其是在範圍較大、精度要求高的情況下更為明顯；若是為了減少計算量而加大斷面間隔，就會降低計算結果的精度；所以斷面法存在着計算精度和計算速度的矛盾。

對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适宜用格網法。這種方法是将場地劃分成若幹個正方形格網，然後計算每個四棱柱的體積，從而将所有四棱柱的體積彙總得到總的土方量。在傳統的方格網計算中，土方量的計算精度不高。我們引入一種新的高程内插的方法，即楊赤中濾波推估法。

1）楊赤中推估

楊赤中濾波與推估法就是在複合變量理論的基礎上，對已知離散點數據進行二項式加權遊動平均，然後在濾波的基礎上，建立随即特征函數和估值協方差函數，對待估點的屬性值（如高程等）進行推估。

2）待估點高程值的計算

首先繪方格網，然後根據一定範圍内的各高程觀測值推估方格中心O的高程值。繪制方格時要根據場地範圍繪制。

其次，為參加估值計算的各離散點高程觀測值，為各點估值系數。而後進一步求得最優估值系數，進而得到最優的高程估值。

3）挖（填）土方量區域面積的計算

如果，土方量計算的面積為不規則邊界的多邊形。那麼在面積進行計算時，先對判斷方格網中心點是否在多邊形内，如果在，那麼就要計算該格網的面積，否則可以将該格網面積略去。

對于複雜的土方量計算，我們需要采用一些軟件工具進行輔助，下面，為大家推薦一款市場上比較熱門的BIM土方量計算軟件：OpenRoads Designer。

OpenRoads Designer 引入全新的綜合建模環境，提供以施工驅動的工程設計，有助加快路網項目交付，統一從概念到竣工的設計和施工過程。該應用程序提供完整且詳細的設計功能，适用于勘測、排水、地下設施和道路設計。

軟件部分功能：

自動出圖

使用文檔中心來自動生産高質量圖紙，包括與整體項目一緻的多領域文檔設置。在圖紙定位中獲得項目的實時視圖。一旦設計改變，圖紙也會随之改變。直接在圖紙中編輯，OpenRoads Designer将更新源幾何圖形。

創建水平和垂直對齊

使用對象導向的坐标幾何和線形設計功能，快速創建精準的水平和垂直對齊，提供智能化更新。使用高程剖面圖顯示表面信息和與水平線形相關的垂直線形。

創建縱斷面圖和橫斷面圖

從設計中的任意點創建縱斷面圖和橫斷面圖。借助動态橫斷面在修改設計時實時查看更新。您可以查看地面變化以反映設計編輯，包括地表特征、廊道組件，以及建築限制或車站等注釋。

對地形進行建模和分析

創建既包含地形數據又包含公路或場地特征的智能模型。您可以根據特征一目了然地區分設計中的結構、外觀和符号。

對整個雨水和污水管網進行建模、分析和設計

創建、操縱、設計和分析與您的公路設計完全集成的雨水和污水管網。您可以操縱平面圖或剖面圖視圖中的管網，不僅顯示排放系統模型，還顯示其他公用設施。

土石方建模

創建3D挖填土石方模型，作為數字孿生模型，精确計算、可視化并總結挖填量分析。OpenRoads Designer 獨特的建模功能幫助提升土石方量工作流，實現效率最大化，節約成本。

軟件詳情請點擊：道路設計BIM軟件，首選OpenRoads Designer

重慶萬達城室外主題樂園場地項目場地在1平方公裡左右，樂園内部有道路多條，各種遊樂設施依山而建，建築物種類多且景觀要求高，含隧道地下管線，專業多且雜，設計人員溝通難度大，多專業協同設計困難。

項目難點：

1) 場地大，利用率要求高；

2) 專業多，涉及路隧、景觀、動畫、消防、電氣等多專業協同難度大；

3) 樂園遊樂設施種類多，對消防、景觀、遊客到達度等要求高；

4) 項目依山而建，土方的填挖量大，控制土方量且保障各專業設計不沖突是場地設計人員的最大難點。

解決方案：

針對以上項目難點，利用道路設計軟件Openroads Designer進行精準建模和計算分析：

1）創建的模型精度高，模型涉及面廣（道路、隧道、場地、管道、邊坡、湖泊、山上小徑）；

2）直接統計各道路土方量和各個區域的場地填挖方量；

3）根據邊坡生成道路挖填方量。

具體做出如下工作：

• 基于設計圖紙，建立與設計圖紙相符的DTM模型，建立場平、道路、景觀地形及道路放坡等相關模型；
• 基于方案圖紙及後續調整初步設計、施工圖紙進行了多次配合調整；
• 基于邊坡設計方案進行邊坡建模工作；
• 基于湖泊設計方案建立了大湖秀場地及其瀑布方案；
• 小火車軌道的地理位置及其與周邊地形的放坡關系；
• 對比原始地形模型及不同版本設計地形，得出填挖方量及填挖方圖；
• 各版模型逐步優化填挖方量及相關做法。

項目價值：

我方利用BIM軟件輔助項目土建、景觀、動畫設計人員進行設計，實時建模并算出實時土方量，再進行優化分析。對複雜的遊樂設施擺放，标高的确定提供了直接并且科學的依據，土方量由初步設計時的140萬方量優化到最終方案的80萬方，為客戶節約了近7000萬元的工程費用。建出的模型能清晰的反映設計情況，給各個專業設計人員及建設單位提供了直觀的感受。

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