Urban Planning & Geographic Information System & Smart Design
填挖方分析是规划建设项目中成本核算的重要依据之一，填挖方量的测算是否准确直接影响到工程项目成本估算准确度，在城市控制性详细规划阶段根据竖向规划对填挖方量进行初步估算有助于从规划规划阶段控制建设成本，甚至根据最小成本需求反推优化竖向设计方案。支持填挖方分析的平台很多，在传统规划软件CAD平台中的湘源控规、飞时达等也都可以支持填挖方分析，本文主要介绍通过ArcGIS进行填挖方分析的方法和步骤。
一、问题描述
如下图所示，为某控制范围线内A-01、A-02两个地块的控规竖向图则（原始数据为.DWG格式本文根据操作需要已做简化，仅保留分析需要的数据），背景底图为现状地形等高线，规划地块设计标高分别为280米、275米，道路标高按道路交叉点进行控制，具体如图标注。
由图面可知道路和用地并不在同一设计平面上，因此要求出控制范围线内的总填挖方量就需要分别对地块内部和道路网路面进行填挖方量计算，以反映不同建设要素（用地平场、道路建设）的填挖方量并分别根据填挖方成本进行项目填挖方工程成本估算。
二、数据准备
1、加载原始CAD数据并提取各类要素
（1）如下图，将“原始地形”和“控规地块”两个原始CAD文件加载到ArcMAP内容列表以备用。
▲加载原始CAD文件
（2）通过“分析工具-提取分析-筛选”工具，使用SQL语句按图层选择分别对现状地形等高线、控制范围、地块范围、道路及地块控制标高进行提取转换，最后的数据类型如下表。
| 序号 | 名称 | 原始类型 | 转换后类型 |
| 1 | 地形等高线 | .dwg Polyline | .GDB Polyline |
| 2 | 控制范围 | .dwg Polygon | .GDB polyline |
| 3 | 地块范围 | .dwg Polygon | .GDB polyline |
| 4 | 道路控制标高 | .dwg Point | .GDB Point |
| 5 | 地块控制标高 | .dwg Point | .GDB Point |
2、根据地形等高线创建现状数字高程模型
（1）创建矢量数字高程TIN
工具：“3D Analyst工具-数据管理-TIN-创建TIN”，工具设置及完成效果如下图：
▲创建TIN工具设置
▲TIN创建完成效果
▲创建TIN工具操作动态演示
（2）创建栅格数字高程DEM
工具：“3D Analyst工具-转换-由TIN转出-TIN转栅格”，工具设置及效果如下图：
▲TIN转栅格工具设置
▲现状数字高程栅格模型DEM效果
▲TIN转栅格工具操作动态操作演示
三、地块填挖方分析
1、地块控制标高赋值
通过将带有标高属性的地块控制标高点数据与地块范围面数据进行空间连接，将控制标高属性赋值给地块范围。
工具：“分析工具-叠加分析-空间连接”，工具设置如下：
▲空间连接工具设置
2、矢量地块要素转栅格
填挖方分析需要使用栅格数据进行叠加计算，因此需要将矢量地块通过要素转栅格工具转换为栅格格式。
工具：“转换工具-转为栅格-要素转栅格”，工具设置如下：
▲要素转栅格工具设置
3、填挖方计算
对规划地块标高栅格与原始地形栅格DEM进行填挖方叠加计算。
工具：“3D Analyst工具-栅格表面-填挖方”，工具设置及效果如下图：
▲填挖方工具设置
▲地块填挖方成果
（其中净收益表述填方，净损失表示挖方）
4、填挖方分类赋值
如下图，打开“地块填挖方”属性表，添加“填挖分类”字段
▲新建字段
如下图，在“填挖分类”表头打开字段计算器，并对其进行重新分类赋值。
▲计算字段
【TIPS】
附逻辑脚本代码（解译类别一定要选Python）：
def getClass(VO):
if VO<0:
return '填方'
if VO==0:
return'不变'
else:
return'挖方'
【END】
5、成果统计输出
使用汇总工具对各类填挖类别进行总量统计并输出表格，如下图：
▲结果统计输出
▲地块填挖方量统计结果
四、路面填挖方分析
1、提取道路路面
使用擦出工具用“地块范围”擦除“控制范围”即可得到控制范围的道路路面。
工具：“分析工具-叠加分析-擦除”，工具设置及效果如下图：
▲擦除工具
▲通过擦除生成的道路路面
2、按路面插值生成规划路面数字标高
使用插值方法通过道路控制高程点数据插值生成路面数字高程表面，将环境中的栅格分析掩膜设置为道路路面。
工具：“Spatial Analyst工具-插值分析-反距离权重法”，工具设置及效果如下图：
▲插值工具的设置
▲规划路面标高插值效果
3、填挖方计算
参照地块填挖方计算方法，对道路路面的填挖方进行计算，设置及结果如下。
▲路面填挖方设置
▲路面填挖方结果
5、成果统计输出
参照地块填挖方量的成果统计输出方法对路面填挖方量进行成果统计输出，结果如下：
▲道路路面填挖方量统计结果
五、成果汇总表达
1、表格汇总及成本测算
将用地和道路填挖方量进行汇总，并结合工程单价即可进行填挖方工程总造价估算，如下表所示：
*表中工程单价为虚拟示意值，具体项目请根据实际成本需求赋值计算。
【TIPS】
结论解读：
填挖方不平衡，挖方量比填方量多968421.62立方米，按成本计算将多出约958万元填挖方成本。
【END】
2、页面布局及成果输出
按出图要求进行图面布局，添加图名、图例等图面部件并输出专题成果图即可。
六、总结
本方法适用于各类情况下的填挖方计算，其精度取决于现状及设计地形图的模拟精度，同时还应针对不同场景进行结果优化，如本文中的部分填方道路路段在实际建设中可能是架桥，而不需要进行填方，这种情况就需要在实际情况中进行区别；还有地块内部也不可能是完全一个设计标高，可能会是台地，甚至有微地形，这些情况也需要对设计地形进行数字化建模，总体来说都是要将现状地形和设计地形尽量准确的模拟，才能更加准确的求得填挖方量，进而估算工程成本。
附：本文ModelBuilder模型流程图
*由于地形图属于保密文件，本文不提供原始地形数据
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