gis支持下的tin表面模型體積的計算

1、 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 裝 備 M o n de m Agd c u R ur a lE qu i p m e n t sG IS 支持下的T I面模型體積的計算 黃俊華1 劉家興2 曾宇懷 ( 1 ．廣 州華南資訊科技有限公 司，廣州 5 10 6 6 55 ．廣 州 地 理 研 究所 2 ．廣 州 大學(xué)地理 科 學(xué)學(xué) 院 ，廣 州 5 10 0 6 6廣 州 5 10 0 7 0 )摘 要 土方量計算是土地整理項目中經(jīng)常遇到的問題，準(zhǔn)確

2、、快速計算土方量有助于合理安排工程進(jìn)度、工 程量大小計算和投資預(yù)算具有十分重要的意義。本文以四川盆地東南邊緣某鎮(zhèn)的土地整理項 目 為例，利用地形圖進(jìn)行矢量化，建立起不規(guī)則三角網(wǎng)，對土地整理工程土方量計算方法進(jìn)行探討。結(jié)果表明結(jié)合不規(guī)則三角網(wǎng)表面模型和A r c G I S 的3 DA n a l y s t擴展模塊進(jìn)行空間分析和土方量計算，有助于提 高計算 的速度和施工的效率 。關(guān)鍵詞 G I S 不規(guī)則三角網(wǎng) 土方量計算 A ppl

3、i cat i onofCal cul at i ngEar t hw or kVol um ew i t hTI N Sur f ace M odeIA b s t r a c t ： E a r t h w o r kc a l c u l a t i o ni sama j o rp r o b l e m i nl a n dc o n s o l i d a t i o np r o j e c t s ． T oc a

4、 l c u l a t ea ne a r t h wo r ka c c u r a t e l ya n de f f i c i e nt l yi sab a s i ca n di m po r t a ntt hi n gbe f o r et h ep r o j e c ti so ni t ss c h e d u 1 e ．S oa st oa r r a n g et h el a n dc o n s o l

5、i d a t i o np r o j e c twe l l ，t h i sp a p e rc o n s i d e r i n gal a n dc o n s o li d a t i o np r o j e c to fs o u t h— we s tma r g i no fJ i a n g x iPr o vi n c e ， t oc o ns t r u c taTI N ，wef i r s tdi gi

6、 t i z et h ewh o l ea r e a ’ St o p o g r a p hi cm a p．W i t ht h eh e l Po fA r c GI S，wes u c c e s s f u l l yc a l c u l a t et h ee a r t h w o r ko ft h i Sp r o j e c t ；c o m p a r et ot h ep r e d i c ti o no

7、 ft h ee x pe r t s， t h ed e v i a ti o ni sa b o u t2． 5 ％ ．K e yWO r d s ： l a n dc o ns o li d a ti o n：DE M ： e a r t h wo r kc a l c u l a ti o n0前 言 土地整理是為了改進(jìn)土地利用條件提高土地利用率和 產(chǎn) 出率，對已利用土地進(jìn)行綜合整治，改 良和重新配置 的活動。土地整理的目的有二

8、：一為增加耕地面積，二為提 高耕地質(zhì)量。土地平整是土地整理過程中主要的工程措施，其投資約 占總投資的4 ～8 成。土地平整工程是土地規(guī)劃設(shè) 計的一部分，同時在 整個農(nóng)地整理 中處于領(lǐng)頭雁的位置，是在水利水 電、土地整理和道路選線等工程應(yīng)用領(lǐng)域的前 提和基礎(chǔ)。準(zhǔn)確快速的計算土方量對開展規(guī)劃設(shè)計、合理 安排施工進(jìn)度、控制總投資及資金分配具有重要意義 。通過遙感和G IS 手段對土地整理的土方量進(jìn)行測算是比 較常用的辦法之一，其中以遙感軟件E

9、 R D A S 和地理信息系 統(tǒng)軟{ ~ A r c G IS 最具代表性 。柳長順和俞志新等人較早 地嘗試基于數(shù)字高程模型原理，利用A r c Vi e w- * R 件進(jìn)行 了土方量計算的嘗試，計算結(jié)果與專家論證后相差無幾 4 1 ；后來胡振琪等人利用E R D A SI MA G I N E 軟件的S p a ti a lMo d e1e r 模塊 ，通過對遙感圖像建立數(shù)字高程模型，基于 格網(wǎng)法進(jìn)行土地整理 中土方量計算的嘗試

10、[ 5 1 ；而陳勇的研 4 7是，格網(wǎng)法將地表簡化成水平面，而TI N 法簡化成斜面，在計算 時采用 的體積公式會有差 別。劉 國華 、楊 友長等 先后對TI N 的土方量計算算法進(jìn)行 了探討 l l，1 ，趙秉東 根據(jù)TI N 法在A u t o C A D 基礎(chǔ)上進(jìn)行 了土方計算軟件的開 發(fā)和設(shè)計 [ 1 6 1 ，均得出TI N 法有助于提高土方量計算 的效 率和精度 。2 應(yīng)用A r c GIS 進(jìn)行土方量計算實例 2 ． 1

11、 研究區(qū)概況 本文 以 四川盆地 東 南邊 緣某 鎮(zhèn) 的土地 整理 項 目為例 具 體介紹利用A r c GI S 9 ． 3進(jìn)行土方計算的詳細(xì)步驟 。該土地 整 理 項 目位 于 江 西 省 西 南 部 低 山丘 陵 區(qū) ，距 離 縣 城 約 2 5k m，屬于單斜山地貌，地勢北高南低。海拔高度介于3 6 0 —8 0 0i T I 之間。該項 目區(qū)主要土地平整工程設(shè)計是對坡地及低 矮山頭實施平整及坡改梯，修成坡式梯田，并對 1 5

12、～ 2 5 。的旱地及荒草地通過土地平整使臺面坡度下降到1 5 。以下，現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 裝 備 M o n d em Agr i c u l t ur a lE qu i p men ~ 15 ~ 以下旱地及荒草地不作降坡處理 。由于項 目區(qū)水 田經(jīng)過農(nóng) 民多年的修整，已經(jīng)形成 比較 規(guī)范的田塊，本項 目區(qū)原則上不做大規(guī)模 田塊調(diào)整，僅考 慮對部分零星小田塊進(jìn)行歸并，以減少田坎 占地，增加有 效耕地面積。2 ． 2建立研究區(qū)的T I N

13、T I鼉 夠定量研究地形的空間變化特征，它記錄了精確的 空間三維定位信息，是各種地學(xué)分析、工程設(shè)計和輔助決策 的重要基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在地學(xué)分析中，可以通過 TI N鏖、簡便地提取高質(zhì)量海拔、坡度和坡向信息 等各種地形因子。根據(jù)地區(qū)的實際情況，可以對基于T I N 的高 程、坡度和坡向進(jìn)行分級 。分級時應(yīng)該以既能體現(xiàn)研究地區(qū) 的地形特征，又能符合經(jīng)濟規(guī)律和 自 然規(guī)律為依據(jù)[ 1 7 】 。運用A r c GI S 進(jìn)行坡

14、改梯工程土方量計算步驟如下 ：2 ． 2 ． 1數(shù)據(jù) 的 采集 目前地形高程數(shù)據(jù)主要通過地形 圖數(shù)字化 、影像數(shù)據(jù) 和野外( 地面測量 ) 等方式獲取，其 中原始地形圖是構(gòu)建不 規(guī)則三角網(wǎng)的主要數(shù)據(jù)源。按要求生成的項 目區(qū)地面模型 應(yīng)控制在項目區(qū)邊界范圍內(nèi)，生成D E M的高程，可以采用 等高線 ，也可以采用高程點，由于有比較完整的等高線圖，所以本文采用的是等高線為數(shù)據(jù)源。本文對項目區(qū)地形圖 進(jìn)行數(shù)字化，數(shù)字化采用的是掃描等高距為1m的

15、1 ： 20 0 0地形圖。首先把地形圖掃描成t i f 格式文件，加載到A r c G I S中，轉(zhuǎn)化為二值圖。在A r c C a t a l o g 中新建一個s h a p e f i l e( ． s h p ) 格式文件，也加載~ g J ] A r c G I S 中，調(diào)用A r c S c a n 模塊 進(jìn)行 數(shù)字 化 。土地 平整工 程 的地面 模型 是根 據(jù)規(guī) 劃 圖A u t o C A D 的 式文件，應(yīng)用A

16、EG I S 的c o v e r s i o nt o o l s工具箱轉(zhuǎn)換成s h a p e ril e ~ 。完成轉(zhuǎn)換之后，用R e p a i rG e o me t r y ~ I ] T o p o 1 o g y 工具對 導(dǎo)入 的d w g 文件 檢查 修復(fù) ，確 保轉(zhuǎn)換的的數(shù)據(jù)完整可用。2 ． 2 ． 2 生成 數(shù)字地 面模 型 應(yīng)用A r c G I S 的3 DAn a l y s t 擴展模塊把生成T I N ，