土石方測(cè)量方案修改

1、土石方測(cè)量方案添寶建設(shè)有限公司二 o -年一月、概述土方量的計(jì)算是工程施工的一個(gè)重要步驟。工程施工前的設(shè)計(jì)階 段必須對(duì) 土石方量進(jìn)行預(yù)算 ， 它直接關(guān)系到工程的費(fèi)用概算及方案選 優(yōu)。在現(xiàn)實(shí)中的一 些工程項(xiàng)目中，因土方量計(jì)算的精確性而產(chǎn)生的糾 紛也是經(jīng)常遇到的。 一、高程點(diǎn)測(cè)量及地形圖修測(cè)外業(yè)測(cè)量對(duì)土石方計(jì)算和準(zhǔn)確性至關(guān)重要，所以在計(jì)算前應(yīng)對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)進(jìn)行實(shí) 地測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)必須要格把關(guān)，務(wù)必達(dá)到規(guī)范要求。其過(guò) 程按 1： 500 地形 測(cè)量要求控制并增加高程點(diǎn)采集。( 一 ) 作業(yè)技術(shù)依據(jù)1、 工程測(cè)量規(guī)范 ( GB5002 93)( 簡(jiǎn)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(cè)量技術(shù)規(guī)程 ( CJJ73 97)( 二) 導(dǎo)線點(diǎn)控制測(cè)量1、根據(jù)工程已有控制點(diǎn)情況良好情況下做導(dǎo)線控制測(cè)量。2、加密控制在首級(jí)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上按 I、H 級(jí)導(dǎo)線、圖根點(diǎn)分級(jí)進(jìn)行，標(biāo)志采用簡(jiǎn)易標(biāo)志，1級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)按I 01、1 02進(jìn)行編號(hào)，H級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)按H 01、H 02流水編號(hào)，圖根點(diǎn)按 T1、T2流水編號(hào)。3、導(dǎo)線測(cè)量主要技術(shù)要求等級(jí)導(dǎo)線長(zhǎng)度（km平均邊 長(zhǎng)（km測(cè)角中誤差（）測(cè)距中誤差（mm）測(cè)距相對(duì)中誤差測(cè)回?cái)?shù)方位角閉合差（）相對(duì)閉合差DJ1DJ2DJ3一級(jí)40.5515< 1/300002410石< 1/15000

3、二級(jí)2.40.25815< 1/140001316石< 1/10000三級(jí)1.20.11215< 1/70001224 jn< 1/50004、控制測(cè)量的觀測(cè)均采用日本拓普康全站儀進(jìn)行（已鑒定為 I級(jí)全 站儀）。水平方向觀測(cè)的技術(shù)要求為:等級(jí)儀器型號(hào)光學(xué)測(cè)微器兩次重合讀數(shù)之差（）半測(cè)回歸零差（）一測(cè)回中2倍照 準(zhǔn)差變動(dòng)（）同一方向值各測(cè) 回較差（）一級(jí)導(dǎo)線DJ2 /121812及以下DJ6一18一245、I、H級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)高程控制測(cè)量采用全站儀測(cè)距三角高程測(cè)量，精度按5等要求，其技術(shù)指標(biāo)為儀器垂直角測(cè)回?cái)?shù)指標(biāo)差較差垂直角較差對(duì)向觀測(cè)咼差較差附合或環(huán)形閉合差SET21102

4、（對(duì)向）< 10< 1060 JD (mm)30(D (mm)6、I、H級(jí)導(dǎo)線的平差計(jì)算采用平差易專門(mén)軟件進(jìn)行（南方測(cè)繪儀器公司），平差結(jié)果以平差報(bào)告輸出。圖根點(diǎn)成果利用全站儀自動(dòng)記錄計(jì)算，不保留中間觀測(cè)成果。（三）GPS空制網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)要求對(duì)工程區(qū)域控制點(diǎn)情況較差的采用 GPS空制網(wǎng)觀測(cè)。1、儀器選型GPS觀測(cè)采用美國(guó)Trimble公司的Trimble GPS 5700雙頻接收機(jī)，標(biāo)稱精度為 5mm+1pp。所有儀器在觀測(cè)前均按規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。2、儀器檢驗(yàn)一臺(tái)套 Trimble GPS 5700 雙頻接收機(jī)同國(guó)家光電測(cè)距儀檢測(cè)中 心檢測(cè)， 檢測(cè)項(xiàng)目有：靜態(tài)測(cè)量精度、靜態(tài)測(cè)量重

5、復(fù)精度、接收機(jī)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(tái)套 GPS雙頻接收機(jī)均合格，可以應(yīng) 用于生產(chǎn)。3、GPS觀測(cè)技術(shù)要求(1) 觀測(cè)采用美國(guó) Trimble 公司的 Trimble GPS 5700雙頻接收機(jī) (一 臺(tái) 套)；(2) 衛(wèi)星高度角大于 15°，有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)大于 4 顆，平均重復(fù)設(shè) 站數(shù)大于 2，獨(dú)立閉合環(huán)邊數(shù)小于 5 條，同步觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度為 90 分 鐘，數(shù)據(jù)采樣間隔 為15秒，儀器對(duì)中誤差不大于1mm天線高量測(cè) 誤差小于2mm(3) 作業(yè)前應(yīng)編制GPS衛(wèi)星可見(jiàn)性預(yù)報(bào)表，選擇最佳觀測(cè)時(shí)段。根 據(jù)接收機(jī)臺(tái) 數(shù),網(wǎng)形等編制作業(yè)調(diào)度表。( 三) 高程

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

7、米不少于 812 點(diǎn)。圖根、碎部 點(diǎn)高程均取至厘米注記。鐵路、公路中心線交錯(cuò)排列注記。 溝渠底高程圖上注 記間隔10cm,并測(cè)注溝寬。注記以分式標(biāo)注，分 母為溝底高程，分子為溝寬（注 至分米）。并指明測(cè)定位置。取水頭部、取水管、泵房，道路、邊坡等等都應(yīng)測(cè)注高程。二、土石方計(jì)算高程點(diǎn)及數(shù)字化地形圖完成后方進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，根據(jù)本工程實(shí)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(chǎng)地，宜采用方格網(wǎng)法。這種方法計(jì)算的數(shù)據(jù)量小，計(jì)算速度快，省卻了DTM法龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。在狹長(zhǎng)地帶，比如公路、水渠等則適宜使用斷面法進(jìn)行計(jì)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(jì) 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(chǔ)存量的問(wèn)題?？傊?，在對(duì)土方量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，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(jì)算方法，達(dá)到最優(yōu)的目的（一）斷面法地段，宜當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜起伏變化較大，或地狹長(zhǎng)、挖填深度較大且不規(guī)則的選擇橫斷面法進(jìn)行土方量計(jì)算。E 1斷苗法計(jì)算土有量上圖為一渠道的測(cè)量圖形，利用橫斷面法進(jìn)行計(jì)算土方量時(shí) 可根據(jù)渠LL,按一定的長(zhǎng)度L設(shè)橫斷面A1、A2、A3Ai等。斷面法的表達(dá)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(zhǎng)； Vi

9、 為填（或挖 ）方體積。土石方量精度與間距L的長(zhǎng)度有關(guān)，L越小，精度就越高。但是 這種方 法計(jì)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(jì)算量而加大斷面間隔，就會(huì)降低計(jì)算結(jié)果的精度所以斷面法存在著計(jì)算精度和計(jì)算速度的矛盾。（二）方格網(wǎng)法計(jì)算對(duì)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(chǎng) 地適宜用格網(wǎng)法。這種方法是將場(chǎng)地劃分成若干個(gè)正方形格網(wǎng)， 然后計(jì)算每 個(gè)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(jì)算中，土方量的計(jì)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(fù)合變量理論的基礎(chǔ)上，對(duì)已知離散 點(diǎn)數(shù)據(jù) 進(jìn)行二項(xiàng)式加權(quán)游動(dòng)平均，然后在濾波的基礎(chǔ)上，建立隨即特 征函數(shù)和估值 協(xié)方差函數(shù)，對(duì)待估點(diǎn)的屬性值（如高程等）進(jìn)行推估。2、待估點(diǎn)高程值的計(jì)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(cè)值推估方格中 心0的高程值耳。繪制方格時(shí)要根據(jù)場(chǎng)地范圍繪制。由離散咼程點(diǎn)計(jì)算待估點(diǎn)咼程為I(2)其中，兀並用九為參加估值計(jì)算的各離散點(diǎn)高程觀測(cè)值，巧為各點(diǎn) 估值系數(shù)。而后進(jìn)一步求得最優(yōu)估值系數(shù)，進(jìn)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(jì)算如果，土石方量計(jì)算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。那么在面積 進(jìn)行計(jì) 算時(shí)，先對(duì)判斷方格網(wǎng)中心點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)

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

12、 >0時(shí)，不予考慮 對(duì)多邊形各邊進(jìn)行上述判斷，并統(tǒng)計(jì)其交點(diǎn)個(gè)數(shù)奇數(shù)時(shí)，則P在多邊形內(nèi)部，否則P不在多邊形內(nèi)部。通過(guò)對(duì)圖中幾點(diǎn)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(jìn)行計(jì)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(gè)方格網(wǎng)的中心點(diǎn)的高程值與格網(wǎng)面積進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)，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(shí) 測(cè)地形碎部點(diǎn)、特征點(diǎn)進(jìn)行三角構(gòu)網(wǎng)，對(duì)計(jì)算區(qū)域按三棱柱法計(jì) 算土

13、方?；诓灰?guī)則三角形建模是直接利用野外實(shí)測(cè)的地形特征點(diǎn) （離散 點(diǎn)） 構(gòu)造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)。相對(duì)于規(guī)則格網(wǎng)，不規(guī)則三角網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：三角網(wǎng)中的點(diǎn)和線的分布密度和結(jié)構(gòu)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(diǎn)；不改變?cè)紨?shù)據(jù)和精度 ；能夠插入地性線以保存原有關(guān)鍵的地形特征，以 及能很好地適應(yīng)復(fù)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(shí)就大大提高了計(jì)算的精度。1、三角網(wǎng)的構(gòu)建對(duì)于不規(guī)則三角網(wǎng)的構(gòu)建在這里采用兩級(jí)建網(wǎng)方式。第一步，進(jìn)行包括地形特征點(diǎn)在內(nèi)的散點(diǎn)的初級(jí)構(gòu)網(wǎng)一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的 TIN 生成算法主要有邊擴(kuò)展法 ，點(diǎn)插入法

14、 ，遞歸 分 割法等，以及它們的改進(jìn)算法。在此僅簡(jiǎn)單介紹一下邊擴(kuò)展法。所謂邊擴(kuò)展法，就是指先從點(diǎn)集中選擇一點(diǎn)作為起始三角形的一 個(gè)端點(diǎn)，然后找離它距離最近的點(diǎn)連成一個(gè)邊 ，以該邊為基礎(chǔ) ，遵循角 度最大原 則或距離最小原則找到第三個(gè)點(diǎn) ， 形成初始三角形。由起始 三角形的三邊依 次往外擴(kuò)展 ，并進(jìn)行是否重復(fù)的檢測(cè)，最后將點(diǎn)集內(nèi) 所有的離散點(diǎn)構(gòu)成三角 網(wǎng)，直到所有建立的三角形的邊都擴(kuò)展過(guò)為 止。在生成三角網(wǎng)后調(diào)用局部?jī)?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(duì)初級(jí)三角網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)形調(diào)整。這樣可 使得建 模流程思路清晰，易于實(shí)現(xiàn)。地性線的特點(diǎn)及處理方法所謂地性線就是指能充分表達(dá)

15、地形形狀的特征線地性線不應(yīng)該 通過(guò) TIN 中的任何一個(gè)三角形的內(nèi)部 ，否則三角形就會(huì)“進(jìn)入”或“懸 空”于地面 ， 與實(shí)際地形不符，產(chǎn)生的數(shù)字地面模型（DTM有錯(cuò)。當(dāng)?shù)匦跃€與一般地形點(diǎn)一道參加完初級(jí)構(gòu)網(wǎng)后，再用地形特征信 息檢查 地性線是否成為了初級(jí)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?jiǎng)?wù)必保證 TIN所表達(dá)的數(shù)字地面模型 與實(shí)際 地形相符。4jm(b)調(diào)整后Ca)調(diào)整、八刖圖4在TIN建模過(guò)程中對(duì)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(shí)際地形，因此需要對(duì)地性線進(jìn)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(jìn)行擴(kuò)展，使其符合實(shí)際地形。 地物對(duì)構(gòu)網(wǎng)的影響及處理方法等高線在遭遇房屋、道路等地物時(shí)需要斷開(kāi)，這樣在地形圖生成TIN時(shí)，除了要考慮地性線的影響之外，更應(yīng)該顧及到地物的影響。一般方法是：先按處理地形結(jié)構(gòu)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(biāo)記該二角形記錄）；否則保留該二 角 形。經(jīng)測(cè)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(diǎn)及處理方法遭遇陡坎時(shí)，地形會(huì)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(diǎn)有兩個(gè)高程且高差比較大；坎上坎下兩個(gè)

17、相鄰三角形共享由兩相鄰陡坎點(diǎn)連接而成的邊。當(dāng)構(gòu)造TIN時(shí)，只有顧及陡坎地形的影響，才能較準(zhǔn)確的反映出實(shí)際地形。對(duì)陡坎的處理如圖所示:（且）調(diào)整前圖5對(duì)陡坎的處理如圖5（a）所示，點(diǎn)14為實(shí)際測(cè)量的陡坎上的點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)其實(shí) 有兩 個(gè)高程值，不符合實(shí)際的地形特征。在調(diào)整時(shí)將各點(diǎn)沿坎下方向平移了1mm得到了 58各點(diǎn)，其高程值根據(jù)地形圖量取的坎下比 高計(jì)算得到。將所有的坎上、坎下點(diǎn)合并連接成一閉合折線，并分別 擴(kuò)充連3、三角網(wǎng)法計(jì)算土石方量三角網(wǎng)構(gòu)建好之后，用生成的三角網(wǎng)來(lái)計(jì)算每個(gè)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(jì)算公式為：如圖6所示，為三角形角點(diǎn)填挖咼差；：為三棱柱底面積圖6 土石方量計(jì)算DTM法的精度較高，因?yàn)槿蔷W(wǎng)能很好地適應(yīng)復(fù)雜、不規(guī)則地形，從而更好地表達(dá)真實(shí)的地面特征。但是要注意的是DTM方法計(jì)算土方量精度高，但其計(jì)算過(guò)程中數(shù)據(jù)量大,占用大量存儲(chǔ)空間。因此 如果地 圖本身