Автор Мехмет Акъюз · Инженер-геодезист · Разработчик|Обновлено: 9 мин чтения

Подсчёт объёмов по поперечникам: практика

Попикетный метод лежит в основе большинства ведомостей объёмов земляных работ: поперечные сечения нарезаются на регулярных пикетах вдоль оси, и в каждом сечении измеряется площадь выемки и насыпи по отношению к проекту. Для дорог, каналов и водотоков инженеры редко считают земляные работы одним общим объёмом — вместо этого они используют именно такой посекционный подход.

Калькулятор объёма по средним площадям и формуле призматоида

Объём земляных работ между двумя поперечниками на известном расстоянии. Добавьте площадь сечения посередине между ними, чтобы получить и объём по формуле призматоида.

Единицы
м²
м²
м
м²
По средним площадям600 м³
Призматоидвведите среднее сечение

Формула: V = L · (A₁ + A₂) / 2 · V = L · (A₁ + 4·Aₘ + A₂) / 6

A₁, A₂: площади крайних сечений · Aₘ: площадь сечения посередине · L: расстояние

Метод средних площадей точен, только если площадь меняется между сечениями линейно; там, где форма сужается, как конус или пирамида, он завышает объём. Формула призматоида точна, когда размеры сечения меняются по длине линейно.

Реальный объект редко бывает таким правильным. Считайте по снятой поверхности: ПО для поперечных профилей

Сечения вдоль трассы

Метод состоит в нарезке поперечных сечений на регулярных пикетах вдоль оси. В каждом сечении измеряются площадь выемки и площадь насыпи между существующей землёй и проектом.

Поскольку сечения расставлены равномерно, метод даёт аккуратную и проверяемую ведомость объёмов, а не одну непрозрачную цифру.

Подсчёт объёмов по поперечникам — Ось → пикеты → площадь каждого сечения → объём по площадям.

Подсчёт объёмов по поперечникам

Ось → пикеты → площадь каждого сечения → объём по площадям.

  1. Ось — трасса, проведённая по рельефу
  2. Шаг пикетов (L) — сечения берутся через равные расстояния
  3. Площадь сечения — площадь выемки и насыпи на каждом пикете
  4. Объём между сечениями — суммируется методом средних площадей

От площадей к объёму

Объём между двумя соседними сечениями оценивается по их площадям и расстоянию между ними — чаще всего методом средних площадей, при котором две площади усредняются и умножаются на шаг.

Суммирование по трассе даёт итоговые выемку и насыпь.

Почему инженеры до сих пор это предпочитают

Метод прозрачен и проверяем. Любой может открыть попикетную ведомость, проверить сечение и проследить итог. Кроме того, он даёт чертежи профилей, которые сразу идут в комплект рабочей документации.

Нарезка сечений прямо из DEM делает линию земли честной, поэтому объёмы соответствуют реальному рельефу.

Средние площади или призматоид?

Метод средних площадей берёт V = L × (A1 + A2) / 2. Формула призматоида добавляет площадь среднего поперечника: V = L / 6 × (A1 + 4 × Am + A2), где Am измеряется, а не усредняется.

Для двух поперечников через 20 м площадью 24 м² и 60 м² и измеренного среднего поперечника 40 м² средние площади дают 20 × 84 / 2 = 840 м³, а призматоид — 20 / 6 × (24 + 160 + 60) = 813,3 м³. Разница 26,7 м³ (3,2 %) растёт, когда соседние площади сильно различаются; сгущение поперечников её уменьшает.

Проверяемая ведомость по пикетам

Пять поперечников через 20 м с площадями выемки 12, 18, 25, 21 и 9 м² и насыпи 3, 0, 0, 4 и 10 м² дают по методу средних площадей таблицу ниже. Накопительный столбец — ордината кривой распределения масс: она растёт, пока выемка больше насыпи.

Подсчёт объёмов по поперечникам методом средних площадей (через 20 м)
ИнтервалВыемкаНасыпьНарастающим итогом (выемка − насыпь)
0+000 – 0+020300 м³30 м³270 м³
0+020 – 0+040430 м³0 м³700 м³
0+040 – 0+060460 м³40 м³1120 м³
0+060 – 0+080300 м³140 м³1280 м³
Итого1490 м³210 м³1280 м³ чистой выемки

Шаг, кривые и типичные ошибки

Шаг должен следовать за рельефом, а не за жёстким правилом: добавляйте поперечники в переломах профиля, у водопропускных труб и везде, где меняется характер рельефа. На кривой в плане объём между поперечниками определяется путём центра тяжести сечения, а не осью: по теореме Паппа длина равна L × (R + e) / R, где R — радиус кривой, e — смещение центра тяжести к внешней стороне.

Поперечники, снятые с DEM, а не по нескольким точкам съёмки, устраняют самую частую ошибку — линию рельефа, пропускающую то, что лежит между точками.

Где ошибается подсчёт по поперечникам
ИсточникЭффектКонтроль
Слишком редкие поперечникиСредние площади сглаживают бугры и впадиныСгущайте шаг там, где меняется рельеф
Линия рельефа из модели поверхностиРастительность и техника попадают в площадь выемкиСнимайте поперечники с DEM голой земли
Сильно различающиеся соседние площадиСредние площади завышают объёмДобавьте промежуточный поперечник или используйте призматоид
Поперечники на кривойДлина по оси искажает объёмПримените поправку на центр тяжести или уменьшите шаг на кривой

Частые вопросы

Что такое подсчёт объёмов по поперечникам?

Попикетный метод лежит в основе большинства ведомостей объёмов земляных работ: поперечные сечения нарезаются на регулярных пикетах вдоль оси, и в каждом сечении измеряется площадь выемки и насыпи между существующей землёй и проектом.

Как считается объём между двумя поперечными сечениями?

Объём между двумя соседними сечениями оценивается по их площадям и расстоянию между ними, чаще всего методом средних площадей, при котором две площади усредняются и умножаются на шаг.

Почему инженеры до сих пор предпочитают метод поперечников единой цифре общего объёма?

Потому что он прозрачен и проверяем — любой может открыть попикетную ведомость, проверить сечение и проследить итог, — а кроме того, он даёт чертежи профилей, которые сразу идут в рабочую документацию.

Почему важно нарезать сечения прямо из DEM?

Нарезка сечений прямо из DEM делает линию земли честной, поэтому получаемые объёмы соответствуют реальному рельефу.

Что такое формула призматоида и когда она расходится с методом средних площадей?

Формула призматоида: V = L × (A₁ + 4·Aₘ + A₂) / 6, где Aₘ — площадь сечения посередине между крайними; метод средних площадей: V = L × (A₁ + A₂) / 2. Средние площади точны, только если площадь меняется между сечениями линейно, и завышают объём там, где форма сужается, как конус или пирамида; формула призматоида точна, когда размеры сечения меняются по длине линейно. Калькулятор на этой странице даёт оба значения и разницу.

Насколько различаются методы средних площадей и призматоида?

Для поперечников 24 м² и 60 м² через 20 м и измеренного среднего 40 м² средние площади дают 840 м³, призматоид — 813,3 м³, на 3,2 % меньше. Разница растёт, чем сильнее различаются соседние площади; сгущение поперечников её уменьшает.

Считайте объёмы по поперечникам в STREAM

Нативное Windows-приложение · полностью офлайн · бесплатная бета

ПО для поперечных профилей