基于全站儀的山體土石方測量

基于全站儀的山體土石方測量摘要：全站儀具有放樣和一次性空間三維坐標測量的特性，利用這種特性測量山體土石方很方便，特別是沒有地形原始資料又設計成不規(guī)則開挖面時更方便。本文主要介紹利用徠卡TC-1100全站儀在沒有地形原始資料的情況下對開挖土石方量進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及其優(yōu)點等。關(guān)鍵詞：全站儀；不規(guī)則開挖面；土石方；測量在以往的測量工作過程中，利用全站儀在實地先后量測了京津二線高速公路備土場土石方量；四川普光氣田三通一平工程場平山體土石方量測；現(xiàn)以四川普光氣田三通一平工程為例說明這種方法。1數(shù)據(jù)采集地形概況:普光氣田凈化廠三通一平工程位于四川盆地東部，大巴山南坡前山帶，屬盆地邊緣低山-丘陵區(qū)，地形起伏較大。廠區(qū)內(nèi)山坡坡面樹林密集，灌木雜草較多。廠區(qū)內(nèi)地表上伏較薄的坡洪積層與坡殘積層，厚0-5m，下附基巖為泥巖、砂巖、砂泥巖互層。主要工程量為挖方，開挖最大標高為478m，開挖的最大高度在100米左右，最低在20米左右。在開挖之前要進行山體土石方測量，那么要首先要建立測量坐標系。坐標系建立要依照以下幾條原則。1)此坐標系建立要根據(jù)地形特點，考慮實際測量時視線好壞方便與否。2)此坐標系建立后具有永久性，在需要時能很快恢復出來。3)坐標系建立能體現(xiàn)設計意圖。即在坐標系建立時就要考慮以后的數(shù)據(jù)處理。如果坐標系沒有建好，以后數(shù)據(jù)處理就很麻煩，也就無法體現(xiàn)這種測量方法的優(yōu)點。在本次測量中，把坐標原點即第一次架儀時的假設本站坐標(0，0，0)，取為靠近開挖地段的一個廢棄房屋的頂端的水泥地面上?？紤]到靠近公路的山坡是挖方邊坡，因而具有規(guī)則坡面。為了減少計算不規(guī)則方格網(wǎng)，取公路方向為y軸正方向，然后利用全站儀的測距功能，在X軸正方向測定一個距離L，與坐標原點的高差H，則后視點坐標為(L，0，H)。對好后視以后，就可以采集山體開挖前的數(shù)據(jù)，為了能在具體施工過程中檢查和施工完成后的驗收，坐標系設置好以后還要在一個永久性構(gòu)筑物上另設一個坐標點，跟永久性的坐標原點成為一對已知導線。本次測量的該點設在靠近邊坡方向的電力線基座上。最后進行數(shù)據(jù)測量。1)采集方法：坐標系設計好后，依據(jù)地形條件和測量精度要求進行采集。如果地形復雜，起伏變化大，或精度要求高，則應將山體分解成10米乘10米的方格網(wǎng)，如果山體地勢平緩有規(guī)則，則可以減少和計算的工程量，可將其分成20米乘20米的方格網(wǎng)，則對應的平面坐標為(0，20)、(0，40)??、(20，0)、(20，20)、(20，40)??。利用全站儀的放樣和測坐標功能，先放樣和測坐標，得到對應方格網(wǎng)交點的高程，同樣，在施工完成后，利用原來設置好的坐標系將這些方格網(wǎng)角點恢復出來，再測高程，就可知道開挖是否到位。本次測量是將山體分成20米乘20米的方格網(wǎng)，具體測量數(shù)據(jù)見附圖1方格網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，我將原地面高程與設計高程都標記在圖上，上方數(shù)據(jù)為設計高程，下方數(shù)據(jù)為原地面高程。2)利用全站儀采集數(shù)據(jù)有3個階段：①開挖前的山體，即原地面的高程數(shù)據(jù)。②具體施工過程中的檢驗數(shù)據(jù)。根據(jù)檢驗數(shù)據(jù)判斷此山體是否開挖到位，是否達到設計要求。③竣工測量數(shù)據(jù)采集。2數(shù)據(jù)處理按照圖紙給好的控制點進行比較，將各坐標軸上的點和方格網(wǎng)角點的設計高程計算出來，計算數(shù)據(jù)見方格網(wǎng)中括號內(nèi)數(shù)據(jù)。實測高程和設計高程都到圖上后，就可以將各點上的高差計算出來，依據(jù)方格網(wǎng)土石方計算規(guī)則將開挖土石方計算出來。為計算有條理和利用計算機計算方便，將所有方格編號，如附圖1上的1、2、3、4??等共57個方格，例如方格2：4個點高差分別為40.13m、43.85m、63.42m、60.84m，故方格2要開挖的土石方為：(40.13+43.85+63.42+60.84)／4×400=20824m3。然后依據(jù)這種計算思路將所有方格計算完，匯總得所要開挖的土石方。綜上所述，故總結(jié)出土石方測量大體可以遵循的原則是方格網(wǎng)部分：方格網(wǎng)是20m×20m的方格，通過計算四個角的高差，然后相加取平均高差乘上單個方格網(wǎng)的面積，即得出單個方格網(wǎng)的挖方量，最后將其單個方格相加起來得出總開挖量。3這種測量方法的優(yōu)點1)數(shù)據(jù)準確。傳統(tǒng)方法是在地形圖上任設方格網(wǎng)，然后利用內(nèi)插法將方格網(wǎng)上的高程計算出來；等高線繪制時就利用了內(nèi)插法，現(xiàn)在方格網(wǎng)又用了內(nèi)插法，數(shù)據(jù)就不真實了，但現(xiàn)在這種方法是實地用儀器一個點一個點測出來的，當然就比內(nèi)插法所得數(shù)據(jù)要準確可靠。2)操作性強。傳統(tǒng)的方法是在地形圖上設置方格網(wǎng)，利用最小二乘法算出最佳平面，遇到不規(guī)則開挖面時就很難設計出來，也無法檢查是否開挖到位，這種方法在施工完成后，用全站儀利用最初測量時的坐標系將原設計點在開挖后的平面上恢復出來，測出高程，跟設計高程比較，判斷是否到位，即這種方法既可判斷開挖成同一高程面的情景，又可判斷設計成不規(guī)則平面是否開挖到位的情景，因而這種測量方法的可操作性強。3)適用性強。如果沒有原始地形圖，傳統(tǒng)方法操作起來難，重新繪制地形圖則工程量很大，現(xiàn)在這種方法要用全站儀將各個方格網(wǎng)布設到實際地形中，不受原始資料的限制，不受實際設計思路的影響，因而適用性強。4結(jié)束語這種測量方法的關(guān)鍵之處就是將山體置于自己所設置的三維坐標系中。在具體操作中利用全站儀的測量優(yōu)點，在設計、施工和竣工驗收中始終利用自己所設的坐標系。因而比傳統(tǒng)的測量方法有更廣泛的適用性。參考文