civil 3D 在土方量计算方面的应用
周 宏 朱海山
摘 要：土方量计算是土地整理工作量预算和投资的重要依据，准确快速地计算土方量具有重
要的实用价值。为解决传统土方量计算方法精度低、计算过程复杂等问题，采用Civil 3D
软件，通过对地面建立TIN数字模型，根据给定的设计平面，直接计算土方工作量，实现土
地平整挖填土方量的准确计算，并能自动进行挖填平衡，同时Civil 3D可以在更改设计后,
实现实时更新，大大提高了土方计算的工作效率。
关键词：Civil 3D；土方量计算
1．引言
土地整理项目中土地平整工程投资约占总投资的 40-80%，土方量的大小与土地平整的
投资直接相关，因此准确计算土方量对开展土方工程、投资预算具有重要意义。
传统土方量计算方法主要包括断面法、方格网法、散点法和表格法。断面法主要用于山
地及高差变化比较大的地形，也是土方计算的主要方法。方格网法适用于平坦地区及地形高
差变化不太大的地形。散点法适用于地形虽有起伏，但变化比较均匀，不太复杂的地形，
这些土方量计算方法的适用范围都受地形条件限制。而且数学模型不够严密，计算精度得
不到保证。
随着 GIS 的迅速发展，GIS 技术在土地整理方面得到广泛应用。Civil 3D软件是
Autodesk开发的面向工程应用的GIS软件，特点是直接在数字地面模型上进行可视化设
计，体现了一个从勘测－设计－施工的无缝衔接的全新的工作理念，减少了不必要的重复
环节，大大提高了工作效率。我们尝试利用Civil 3D在体积计算方面的功能，用于土地整
理项目中土地平整设计，Civil 3d能够利用TIN数字模型构建的曲面数据进行精确的土方
量计算，直接输出土方施工图，并且能够实现在更新设计的同时实时更新土方计算数据，
在土地整理项目的土方计算工作中得到了很好的应用。
2．技术流程
数据采集
点数据的采集。点数据主要包括点号和点位的三维信息，是描述地表形状及建立
曲面模型的原始数据，Civil 3d 可以通过读入文本格式的坐标文件获取，这些三维点数据可
以是仪器采集的数据，也可以是其他测绘软件导出的格式。我们测绘常用的南方软件的数据
格式可以通过转换后再读入。
图1 导入点格式界面
曲面是地的表面的三维几何表示，是进行土方计算的数据基础，由三角形或栅格
组成，这些三角形或栅格是 Autodesk Civil 3D 连接组成曲面数据的点而创建的。您可以创
建新的空曲面，然后将数据添加到其中；也可以导入现有的曲面，例如 LandXML、三角网或
DEM 文件。通常，原始曲面信息主要包括点或等高线，另外还包括辅助的特征线和边界。 特
征线就是约束线，例如护墙、河岸和河床、山脊线、路缘及地表上的其他突变。 边界控制着
曲面的可见范围，可以用来在包含建筑物或水域的曲面中创建孔。
我们通常用到的格式大多是南方CASS等autocad平台上的测绘软件生成的地形图,地形数
据可以由图内的等高线导入。具体方法是在屏幕上选择一条等高线，然后单击右键后在菜单
中选择“选择类似图元”即选择全部等高线，然后在工具空间中新建一个曲面，再选择该曲
面的定义中选择“添加”“等高线”。系统就会根据等高线图元的Z值转换得到相应的高程信
息，自动建立一个曲面数学模型，这样就完成了二维图形到三维数据的转换。
图2 构建的地形曲面模型的三维视图
构建设计曲面
根据土地整理项目的特点和要求，设计曲面是根据地形条件和设计要求，来求得一个能
满足灌溉需要又使土方工作量最合理化的一个平面，需要确定的参数有两个：高程和坡度，
我们在Civil 3d中用放坡的方法来实现。然后再用设计曲面和上一步骤构建的地表曲面进行
体积计算，从而实现土方工作量的计算，如下图。
图3 土方计算示意图
具体方法是在主菜单“放坡”-“放坡创建工具”，然后单击“设置放坡组”，出现如下
界面：
图4 创建放坡
选择“自动创建曲面”并定义体积基准曲面为我们先前建立的地形曲面。然后单击“选
择规则集”选中“目标：距离”然后在规则下拉列表中选中“距离-坡度”作为我们放坡的参
数。然后根据我们在图内定义的边界和给定的放坡参数，创建一个放坡曲面。
土方计算
曲面数据准备好后，就可以进行土方工作量的计算了。在主菜单“放坡”-“实用
工具”，然后单击“放坡体积工具”，出现如下界面：
图5 放坡体积计算
计算出的结果净值往往不是理想值，我们就需要单击“自动升高/降低以平衡体积”工
具，给定自动平衡体积的理想净值：
图6 输入所需体积
然后Civil 3d就会进行试算得出准确的自动平衡计算结果：
图7 自动平衡计算结果
然后我们再根据自动平衡计算结果，对设计方案进行必要的调整，也就是对放坡参数进
行调整，调整的同时Civil 3d会自动地对体积计算结果进行更新，我们可以很方便地观察到
调整后的结果。
土方施工图输出
经过试算后确定的设计结果，可以直接输出土方施工图。在主菜单“曲面”-“实用工
具”，然后单击“土方施工图”。
图8 土方施工图界面
我们把原始地形和设计地形等参数设定好，单击“生成土方施工图”，结果如下图：
图９ 土方施工图
Civil 3d 会根据先前设定好的样式，自动生成土方施工图，用不同的颜色和样式来反映
每个地块的填挖方工作量。
3．结语
经过对Civil 3d在土方计算中的应用尝试，我们的收获有以下几点：
1、Civil 3d计算体积的数据模型和算法都十分严密科学，保证了土地整理项目中土方计
算的精度和效率。
2、Civil 3d 给设计者提供了丰富和强大的设计工具，大大提高了设计者的工作效率，
同时也对测绘提出了更高的要求，以往提供二维图形数据已经不能满足设计部门的需要，提供
能直接用于设计的三维数据是迫在眉睫的需要，也是未来发展的必然趋势。
【参考文献】：
1、《Autodesk Civil 3D help》
2、《约束 Delaunay三角剖分在土方量计算中的应用》中国地质大学 张剑波等
作者简介：周 宏，就职于新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院，助理工程师，通讯
地址：新疆昌吉市延安南路 143号勘测总队。
朱海山，就职于新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院，工程师，通讯地
址同上。
