土石方測量方案修改

1、土石方測量方案添寶建設有限公司二 o -年一月、概述土方量的計算是工程施工的一個重要步驟。工程施工前的設計階 段必須對 土石方量進行預算 ， 它直接關系到工程的費用概算及方案選 優(yōu)。在現(xiàn)實中的一 些工程項目中，因土方量計算的精確性而產(chǎn)生的糾 紛也是經(jīng)常遇到的。 一、高程點測量及地形圖修測外業(yè)測量對土石方計算和準確性至關重要，所以在計算前應對現(xiàn) 場進行實 地測量，測量數(shù)據(jù)必須要格把關，務必達到規(guī)范要求。其過 程按 1： 500 地形 測量要求控制并增加高程點采集。( 一 ) 作業(yè)技術依據(jù)1、 工程測量規(guī)范 ( GB5002 93)( 簡稱“規(guī)范”)2、 1:500 1:10001:2000 地形

2、圖圖式 ( GB/T7929 1995)3、 全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程 ( CJJ73 97)( 二) 導線點控制測量1、根據(jù)工程已有控制點情況良好情況下做導線控制測量。2、加密控制在首級控制點的基礎上按 I、H 級導線、圖根點分級進行，標志采用簡易標志，1級導線點按I 01、1 02進行編號，H級導線點按H 01、H 02流水編號，圖根點按 T1、T2流水編號。3、導線測量主要技術要求等級導線長度（km平均邊 長（km測角中誤差（）測距中誤差（mm）測距相對中誤差測回數(shù)方位角閉合差（）相對閉合差DJ1DJ2DJ3一級40.5515< 1/300002410石< 1/15000

3、二級2.40.25815< 1/140001316石< 1/10000三級1.20.11215< 1/70001224 jn< 1/50004、控制測量的觀測均采用日本拓普康全站儀進行（已鑒定為 I級全 站儀）。水平方向觀測的技術要求為:等級儀器型號光學測微器兩次重合讀數(shù)之差（）半測回歸零差（）一測回中2倍照 準差變動（）同一方向值各測 回較差（）一級導線DJ2 /121812及以下DJ6一18一245、I、H級導線點高程控制測量采用全站儀測距三角高程測量，精度按5等要求，其技術指標為儀器垂直角測回數(shù)指標差較差垂直角較差對向觀測咼差較差附合或環(huán)形閉合差SET21102

4、（對向）< 10< 1060 JD (mm)30(D (mm)6、I、H級導線的平差計算采用平差易專門軟件進行（南方測繪儀器公司），平差結(jié)果以平差報告輸出。圖根點成果利用全站儀自動記錄計算，不保留中間觀測成果。（三）GPS空制網(wǎng)觀測技術要求對工程區(qū)域控制點情況較差的采用 GPS空制網(wǎng)觀測。1、儀器選型GPS觀測采用美國Trimble公司的Trimble GPS 5700雙頻接收機，標稱精度為 5mm+1pp。所有儀器在觀測前均按規(guī)范有關規(guī)定進行檢測。2、儀器檢驗一臺套 Trimble GPS 5700 雙頻接收機同國家光電測距儀檢測中 心檢測， 檢測項目有：靜態(tài)測量精度、靜態(tài)測量重

5、復精度、接收機內(nèi) 部噪聲水平、天線 相位中心與幾何中心一致性等。檢定結(jié)果四臺套 GPS雙頻接收機均合格，可以應 用于生產(chǎn)。3、GPS觀測技術要求(1) 觀測采用美國 Trimble 公司的 Trimble GPS 5700雙頻接收機 (一 臺 套)；(2) 衛(wèi)星高度角大于 15°，有效觀測衛(wèi)星數(shù)大于 4 顆，平均重復設 站數(shù)大于 2，獨立閉合環(huán)邊數(shù)小于 5 條，同步觀測時段長度為 90 分 鐘，數(shù)據(jù)采樣間隔 為15秒，儀器對中誤差不大于1mm天線高量測 誤差小于2mm(3) 作業(yè)前應編制GPS衛(wèi)星可見性預報表，選擇最佳觀測時段。根 據(jù)接收機臺 數(shù),網(wǎng)形等編制作業(yè)調(diào)度表。( 三) 高程

6、點地形及圖修測1 、 采用全站儀全野外數(shù)字采樣、用計算機配合專門軟件成圖。2、成圖圖幅一般為50cmX50cni圖名及分幅規(guī)格依照圖式及規(guī)范分 幅。3、高程點的密度以滿足土方計算、地物、地貌的測繪為原則 ,本工程按 2米 X 2米布置，通視良好且地形簡單平坦區(qū)可適當放稀為3米x 3 米。4、高程點及地形圖修測基本精度及要求1、基本等咼距選用 0.5 米；2、圖根點對于起算點的平面位置中誤差不超過圖上0.1mm, 高程中誤差不超過 5cm；3、圖上地物點的點位中誤差按“規(guī)范” 4.1.5 條執(zhí)行。高程點對 相鄰圖 根點中的誤差按“規(guī)范” 4.1.6 條執(zhí)行。4、高程注記點圖上應分布均勻，每平方分

7、米不少于 812 點。圖根、碎部 點高程均取至厘米注記。鐵路、公路中心線交錯排列注記。 溝渠底高程圖上注 記間隔10cm,并測注溝寬。注記以分式標注，分 母為溝底高程，分子為溝寬（注 至分米）。并指明測定位置。取水頭部、取水管、泵房，道路、邊坡等等都應測注高程。二、土石方計算高程點及數(shù)字化地形圖完成后方進行內(nèi)業(yè)計算，根據(jù)本工程實際情況，米用方法為：方格網(wǎng)法、斷面法、區(qū)域土方量平衡法和平均高 程法等。在較為平坦的平原區(qū)和地形起伏不大的場地，宜采用方格網(wǎng)法。這種方法計算的數(shù)據(jù)量小，計算速度快，省卻了DTM法龐大的數(shù)據(jù)存儲量。在狹長地帶，比如公路、水渠等則適宜使用斷面法進行計算土方在地形起伏較大、精

8、度要求高的一些山區(qū)則需要用到TIN的計 算方法。但是也要考慮到，如果地圖本身數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)儲存量的問題?？傊?，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，選擇合適的計算方法，達到最優(yōu)的目的（一）斷面法地段，宜當?shù)匦螐碗s起伏變化較大，或地狹長、挖填深度較大且不規(guī)則的選擇橫斷面法進行土方量計算。E 1斷苗法計算土有量上圖為一渠道的測量圖形，利用橫斷面法進行計算土方量時 可根據(jù)渠LL,按一定的長度L設橫斷面A1、A2、A3Ai等。斷面法的表達式為i-2i?2在（1）式中， Ai-1 , Ai 分別為第 i 單元渠段起終斷面的填 （或挖） 方面積； Li 為渠段長； Vi

9、 為填（或挖 ）方體積。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 ，尤其是在范圍較大、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(jié)果的精度所以斷面法存在著計算精度和計算速度的矛盾。（二）方格網(wǎng)法計算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 地適宜用格網(wǎng)法。這種方法是將場地劃分成若干個正方形格網(wǎng)， 然后計算每 個四棱柱的體積，從而將所有四棱柱的體積匯總得到總的 土方量。在傳統(tǒng)的 方格網(wǎng)計算中，土方量的計算精度不高?，F(xiàn)在我們 引入一種新的高程內(nèi)插的 方法，即楊赤中濾波推估法。1、楊赤中推估法楊赤中濾波

10、與推估法就是在復合變量理論的基礎上，對已知離散 點數(shù)據(jù) 進行二項式加權游動平均，然后在濾波的基礎上，建立隨即特 征函數(shù)和估值 協(xié)方差函數(shù)，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(wǎng),然后根據(jù)一定范圍內(nèi)的各高程觀測值推估方格中 心0的高程值耳。繪制方格時要根據(jù)場地范圍繪制。由離散咼程點計算待估點咼程為I(2)其中，兀並用九為參加估值計算的各離散點高程觀測值，巧為各點 估值系數(shù)。而后進一步求得最優(yōu)估值系數(shù)，進而得到最優(yōu)的高程估值。3、挖(填)土石方量區(qū)域面積的計算如果，土石方量計算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。那么在面積 進行計 算時，先對判斷方格網(wǎng)中心點是否在多邊形內(nèi)

11、，如果在，那么 就要計算該格 網(wǎng)的面積，否則可以將該格網(wǎng)面積略去。圖3點與多邊形位首的判斷如圖3所示，首先對格網(wǎng)中心點P進行判斷，可以采用垂線法 即過 P （可，丹 ）點作平行于 y 軸向下的射線Ln： ”，令y< (D設多邊形任意一邊的端點為5 - (X-(X-2Tj +1)%”二片+入尹卻-H)丿Ak二©科)/(碼敘一冏)(1)當3 <0時，若y>叫，則射線與該邊有交點，否則無交點，若，則知P在多邊形上。(2)當3 =0時，若x=h，,則當y>兒時，一者有交點 卜刀)，當y<*時，不予考慮。當y二兒時，說明P在多邊形上。若x=z，方法 同上(3)當3

12、 >0時，不予考慮 對多邊形各邊進行上述判斷，并統(tǒng)計其交點個數(shù)奇數(shù)時，則P在多邊形內(nèi)部，否則P不在多邊形內(nèi)部。通過對圖中幾點的判斷可以知道，珂位于多邊形內(nèi)，氏位 于多邊形 外。那么，人所在的格網(wǎng)的面積要進行計算，而 円所在的格 網(wǎng)的面積則可 以略去。然后利用楊赤中濾波推估法求得的每個方格網(wǎng)的中心點的高程值與格網(wǎng)面積進行計算。即二耳獷%5畤3）ij 表示第 i 行 j 列的小方格網(wǎng)， a, b 為格網(wǎng)的邊長，最后匯 總土方量。（三）DTM法 （不規(guī)則三角網(wǎng)法）不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）是數(shù)字地面模型DTM表現(xiàn)形式之一，該法利 用實 測地形碎部點、特征點進行三角構網(wǎng)，對計算區(qū)域按三棱柱法計 算土

13、方?；诓灰?guī)則三角形建模是直接利用野外實測的地形特征點 （離散 點） 構造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構。相對于規(guī)則格網(wǎng)，不規(guī)則三角網(wǎng)具有以下優(yōu)點：三角網(wǎng)中的點和線的分布密度和結(jié)構完全可以與地表的特征相協(xié)調(diào)，直接利用原始資料作為網(wǎng)格結(jié)點；不改變原始數(shù)據(jù)和精度 ；能夠插入地性線以保存原有關鍵的地形特征，以 及能很好地適應復雜、不規(guī)則地形，從而將地表的特征表現(xiàn)得淋漓盡致等。因此在利用T1N算出的土方量時就大大提高了計算的精度。1、三角網(wǎng)的構建對于不規(guī)則三角網(wǎng)的構建在這里采用兩級建網(wǎng)方式。第一步，進行包括地形特征點在內(nèi)的散點的初級構網(wǎng)一般來說，傳統(tǒng)的 TIN 生成算法主要有邊擴展法 ，點插入法

14、 ，遞歸 分 割法等，以及它們的改進算法。在此僅簡單介紹一下邊擴展法。所謂邊擴展法，就是指先從點集中選擇一點作為起始三角形的一 個端點，然后找離它距離最近的點連成一個邊 ，以該邊為基礎 ，遵循角 度最大原 則或距離最小原則找到第三個點 ， 形成初始三角形。由起始 三角形的三邊依 次往外擴展 ，并進行是否重復的檢測，最后將點集內(nèi) 所有的離散點構成三角 網(wǎng)，直到所有建立的三角形的邊都擴展過為 止。在生成三角網(wǎng)后調(diào)用局部優(yōu) 化算法 ， 使之最優(yōu)。2、三角網(wǎng)的調(diào)整第二步，根據(jù)地形特征信息對初級三角網(wǎng)進行網(wǎng)形調(diào)整。這樣可 使得建 模流程思路清晰，易于實現(xiàn)。地性線的特點及處理方法所謂地性線就是指能充分表達

15、地形形狀的特征線地性線不應該 通過 TIN 中的任何一個三角形的內(nèi)部 ，否則三角形就會“進入”或“懸 空”于地面 ， 與實際地形不符，產(chǎn)生的數(shù)字地面模型（DTM有錯。當?shù)匦跃€與一般地形點一道參加完初級構網(wǎng)后，再用地形特征信 息檢查 地性線是否成為了初級三角網(wǎng)的邊，若是，則不再作調(diào)整；否則，按圖6作出調(diào)整?？傊獎毡乇ＷC TIN所表達的數(shù)字地面模型 與實際 地形相符。4jm(b)調(diào)整后Ca)調(diào)整、八刖圖4在TIN建模過程中對地性線的處理如圖4 (a)所示，為地性線，它直接插入了三角形內(nèi)部，使得建立的TIN偏離了實際地形，因此需要對地性線進行處理，重新調(diào)整三角網(wǎng)。圖4(b)是處理后的圖形，即以地性

16、線為三角邊，向兩側(cè)進行擴展，使其符合實際地形。 地物對構網(wǎng)的影響及處理方法等高線在遭遇房屋、道路等地物時需要斷開，這樣在地形圖生成TIN時，除了要考慮地性線的影響之外，更應該顧及到地物的影響。一般方法是：先按處理地形結(jié)構線的類似方法調(diào)整網(wǎng)形；然后，用“垂 線法”判別閉合特征線影響區(qū)域內(nèi)的三角形重心是否落在多邊形內(nèi),若是，則消去該二角形（在程序中標記該二角形記錄）；否則保留該二 角 形。經(jīng)測試后，去掉了所有位于地物內(nèi)部之三角形，從而在特征線內(nèi)形成“空白地”。陡坎的地形特點及處理方法遭遇陡坎時，地形會發(fā)生劇烈的突變。陡坎處的地形特征表現(xiàn)為：在水平面上同一位置的點有兩個高程且高差比較大；坎上坎下兩個

17、相鄰三角形共享由兩相鄰陡坎點連接而成的邊。當構造TIN時，只有顧及陡坎地形的影響，才能較準確的反映出實際地形。對陡坎的處理如圖所示:（且）調(diào)整前圖5對陡坎的處理如圖5（a）所示，點14為實際測量的陡坎上的點，每個點其實 有兩 個高程值，不符合實際的地形特征。在調(diào)整時將各點沿坎下方向平移了1mm得到了 58各點，其高程值根據(jù)地形圖量取的坎下比 高計算得到。將所有的坎上、坎下點合并連接成一閉合折線，并分別 擴充連3、三角網(wǎng)法計算土石方量三角網(wǎng)構建好之后，用生成的三角網(wǎng)來計算每個三棱柱的填挖方量，最后累積得到指定范圍內(nèi)填方和挖方分界線。三棱柱體上表面用斜平面擬合，下表面均為水平面或參考面，計算公式為：如圖6所示，為三角形角點填挖咼差；：為三棱柱底面積圖6 土石方量計算DTM法的精度較高，因為三角網(wǎng)能很好地適應復雜、不規(guī)則地形，從而更好地表達真實的地面特征。但是要注意的是DTM方法計算土方量精度高，但其計算過程中數(shù)據(jù)量大,占用大量存儲空間。因此 如果地 圖本身