土石方测量方案2

土石方测量方案公司八月一、概述土方量的计算是建筑工程施工的一种重要环节。工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行预算,它直接关系到工程的费用概算及方案选优。在现实中的某些工程项目中，因土方量计算的精确性而产生的纠纷也是经常碰到的。如何运用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速精确的计算出土方量就成了人们日益关心的问题。一、高程点测量及地形图修测外业测量对土石方计算和精确性至关重要，因此在计算前应对现场进行实地测量，测量数据必须要格把关，务必达成规范规定。其过程按1：500地形测量规定控制并增加高程点采集。（一）作业技术根据1、《工程测量规范》（GB5002—93）（简称“规范”）2、《1:5001:10001:地形图图式》（GB/T7929—1995）3、《全球定位系统都市测量技术规程》（CJJ73－97）（二）导线点控制测量1、根据工程已有控制点状况良好状况下做导线控制测量。2、加密控制在首级控制点的基础上按Ⅰ、Ⅱ级导线、图根点分级进行，标志采用简易标志，Ⅰ级导线点按Ⅰ01、Ⅰ02……进行编号，Ⅱ级导线点按Ⅱ01、Ⅱ02……流水编号，图根点按T1、T2……流水编号。3、导线测量重要技术规定等级导线长度(km)平均边长(km)测角中误差(″)测距中误差(mm)测距相对中误差测回数方位角闭合差(″)相对闭合差DJ1DJ2DJ3一级40.5515≤1/30000_2410≤1/15000二级2.40.25815≤1/14000_1316≤1/10000三级1.20.11215≤1/7000_1224≤1/50004、控制测量的观察均采用日本拓普康全站仪进行（已鉴定为Ⅰ级全站仪）。水平方向观察的技术规定为：等级仪器型号光学测微器两次重叠读数之差(″)半测回归零差(″)一测回中2倍照准差变动(″)同一方向值各测回较差(″)一级导线及下列DJ2—121812DJ6—18—245、Ⅰ、Ⅱ级导线点高程控制测量采用全站仪测距三角高程测量，精度按5等规定，其技术指标为仪器垂直角测回数指标差较差垂直角较差对向观察高差较差附合或环形闭合差SET21102(对向)≤10≤1060(mm)30(mm)6、Ⅰ、Ⅱ级导线的平差计算采用《平差易》专门软件进行（南方测绘仪器公司），平差成果以平差报告输出。图根点成果运用全站仪自动统计计算，不保存中间观察成果。（三）GPS控制网观察技术规定对工程区域控制点状况较差的采用GPS控制网观察。1、仪器选型GPS观察采用美国Trimble公司的TrimbleGPS－5700双频接受机，标称精度为5mm+1ppm。全部仪器在观察前均按规范有关规定进行检测。2、仪器检查四台套TrimbleGPS－5700双频接受机同国家光电测距仪检测中心检测，检测项目有：静态测量精度、静态测量重复精度、接受机内部噪声水平、天线相位中心与几何中心一致性等。检定成果四台套GPS双频接受机均合格，能够应用于生产。3、GPS观察技术规定（1）观察采用美国Trimble公司的TrimbleGPS－5700双频接受机（四台套）；（2）卫星高度角不不大于15°，有效观察卫星数不不大于4颗，平均重复设站数不不大于2，独立闭合环边数不大于5条，同时观察时段长度为90分钟，数据采样间隔为15秒，仪器对中误差不不不大于1mm，天线高量测误差不大于2mm；（3）作业前应编制GPS卫星可见性预报表，选择最佳观察时段。根据接受机台数，网形等编制作业调度表。（三）高程点地形及图修测1、采用全站仪全野外数字采样、用计算机配合专门软件成图。2、成图图幅普通为50cm×50cm，图名及分幅规格根据图式及规范分幅。3、高程点的密度以满足土方计算、地物、地貌的测绘为原则，通视良好且地形简朴平坦区可适宜放稀，对居民点等房屋密集区确保有足够的点位。4、高程点及地形图修测基本精度及规定1、基本等高距选用0.5米；2、图根点对于起算点的平面位置中误差不超出图上0.1mm，高程中误差不超出5cm；3、图上地物点的点位中误差按“规范”4.1.5条执行。高程点对相邻图根点中的误差按“规范”4.1.6条执行。4、高程注记点图上应分布均匀，每平方分米不少于8~12点。图根、碎部点高程均取至厘米注记。铁路、公路中心线交错排列注记。沟渠底高程图上注记间隔10cm，并测注沟宽。注记以分式标注，分母为沟底高程，分子为沟宽（注至分米）。并指明测定位置。独立地物位置、检修井盖顶、铁路轨道、道路交叉中心及转弯处、河流、沟渠、塘岸边、建筑物墙基脚、桥面、较大庭院内、土堆顶、坑穴底、坡度变化处、坎边等都应测注高程。5、测绘内容及表达办法（1）各类控制点一律按“图示”符号表达。（2）居民地是地形图的重要地物因素，各类建筑物及重要附属设施应按实地轮廓精确测绘。房屋轮廓一律以墙脚外沿测绘，按其楼层、建筑物性质、重要房屋和附加房屋分辨表达，房屋性质按砼、砖、木划分。砼：普通指钢筋混凝框架构造，砖：以钢筋混凝土为重要建筑材料的结实房屋和以砖、木为重要建筑材料的普通房屋，这类房屋普通，简朴房屋屋顶为瓦者，注“木”；两层及两层以上的房屋要加注层数。（3）独立地物含有方位作用，一律要测绘。尤应注意一、二类方位物的施测精度，并测注高程。坟地应测绘。（4）道路测绘普通公路及铺装水泥路面公路，要测绘铺面宽，并注记铺面材料。路边排水沟应表达。（5）永久性的电力线、通讯线、路灯及电杆位置应实测。永久性的栅栏、栏杆、篱笆均应测绘。地下管线只测绘裸露部分，检修井实测。（6）河流、塘、堰应测绘河岸线、水涯线。水涯线按测图时之水位测定，但应注意上下游及图幅间的合理、协调。（7）地貌用地貌符号、高程注记及等高线表达。本区测绘等高线区域不多，故应注意加注等高线注记（示坡线、等高线高程）方便于读图。土堆和坑穴应予测绘。二、土石方计算高程点及数字化地形图完毕后方进行内业计算，根据工程采用不同计算办法；比较经常的几个计算土方量的办法有：方格网法、等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平衡法和平均高程法等。在较为平坦的平原区和地形起伏不大的场地，宜采用方格网法。这种办法计算的数据量小，计算速度快，省却了DTM法庞大的数据存储量。

在狭长地带，例如公路、水渠等则适宜使用断面法进行计算土方量。

在地形起伏较大、精度规定高的某些山区则需要用到TIN的计算办法。但是也要考虑到，如果地图本身数据量大，数据储存量的问题。

总之，在对土方量进行计算时，要考虑到地形特性、精度规定以及施工成本等方面的状况，选择适宜的计算办法，达成最优的目的（一）断面法

本地形复杂起伏变化较大，或地狭长、挖填深度较大且不规则的地段，宜选择横断面法进行土方量计算。

上图为一渠道的测量图形，运用横断面法进行计算土方量时，可根据渠LL，按一定的长度L设横断面A1、A2、A3……Ai等。

断面法的体现式为(1)

在（1）式中，Ai-1，Ai分别为第i单元渠段起终断面的填(或挖)方面积；Li为渠段长；Vi为填(或挖)方体积。

土石方量精度与间距L的长度有关，L越小，精度就越高。但是这种办法计算量大,特别是在范畴较大、精度规定高的状况下更为明显;若是为了减少计算量而加大断面间隔，就会减少计算成果的精度;因此断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。

（二）方格网法计算

对于大面积的土石方估算以及某些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法。这种办法是将场地划分成若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，从而将全部四棱柱的体积汇总得到总的土方量。在传统的方格网计算中，土方量的计算精度不高。现在我们引入一种新的高程内插的办法，即杨赤中滤波推估法。1、杨赤中推估

杨赤中滤波与推估法就是在复合变量理论的基础上，对已知离散点数据进行二项式加权游动平均，然后在滤波的基础上，建立随即特性函数和估值协方差函数，看待估点的属性值（如高程等）进行推估。

2、待估点高程值的计算

首先绘方格网,然后根据一定范畴内的各高程观察值推估方格中心O的高程值。绘制方格时要根据场地范畴绘制。

由离散高程点计算待估点高程为

（2）

其中，为参加估值计算的各离散点高程观察值，为各点估值系数。而后进一步求得最优估值系数，进而得到最优的高程估值。3、挖（填）土方量区域面积的计算

如果，土方量计算的面积为不规则边界的多边形。那么在面积进行计算时，先对判断方格网中心点与否在多边形内，如果在，那么就要计算该格网的面积，否则能够将该格网面积略去。如图3所示，首先对格网中心点P进行判断，能够采用垂线法，即过P（）点作平行于y轴向下的射线

设多边形任意一边的端点为，令

(1)当δ<0时，若y>，则射线与该边有交点,否则无交点,若y=，则知P在多边形上。

(2)当δ=0时，若x=，则当y>时，两者有交点()，当y<时，不予考虑。当y=时，阐明P在多边形上。若x=，办法同上。

(3)当δ>0时，不予考虑。

对多边形各边进行上述判断，并统计其交点个数m，当m为奇数时，则P在多边形内部，否则P不在多边形内部。

通过对图中、点的判断能够懂得，位于多边形内，位于多边形外。那么，所在的格网的面积要进行计算，而所在的格网的面积则能够略去。

然后运用杨赤中滤波推估法求得的每个方格网的中心点的高程值与格网面积进行计算。即=

（3）

ij表达第i行j列的小方格网，a，b为格网的边长，最后汇总土方量。（三）DTM法（不规则三角网法）

不规则三角网(TIN)是数字地面模型DTM体现形式之一，该法运用实测地形碎部点、特性点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。

基于不规则三角形建模是直接运用野外实测的地形特性点(离散点)构造出邻接的三角形，构成不规则三角网构造。相对于规则格网，不规则三角网含有下列优点：三角网中的点和线的分布密度和构造完全能够与地表的特性相协调，直接运用原始资料作为网格结点;不变化原始数据和精度;能够插入地性线以保存原有核心的地形特性,以及能较好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特性体现得淋漓尽致等。因此在运用T1N算出的土方量时就大大提高了计算的精度。

1、三角网的构建

对于不规则三角网的构建在这里采用两级建网方式。

第一步，进行涉及地形特性点在内的散点的初级构网。

普通来说，传统的TIN生成算法重要有边扩展法,点插入法,递归分割法等,以及它们的改善算法。在此仅简朴介绍一下边扩展法。

所谓边扩展法，就是指先从点集中选择一点作为起始三角形的一种端点，然后找离它距离近来的点连成一种边,以该边为基础,遵照角度最大原则或距离最小原则找到第三个点,形成初始三角形。由起始三角形的三边依次往外扩展,并进行与否重复的检测，最后将点集内全部的离散点构成三角网，直到全部建立的三角形的边都扩展过为止。在生成三角网后调用局部优化算法,使之最优。2、三角网的调节

第二步，根据地形特性信息对初级三角网进行网形调节。这样可使得建模流程思路清晰，易于实现。

⑴地性线的特点及解决办法

所谓地性线就是指能充足体现地形形状的特性线地性线不应当通过TIN中的任何一种三角形的内部,否则三角形就会“进入”或“悬空”于地面,与实际地形不符,产生的数字地面模型(DTM)有错。

本地性线与普通地形点一道参加完初级构网后，再用地形特性信息检查地性线与否成为了初级三角网的边，若是，则不再作调节；否则，按图6作出调节。总之要务必确保TIN所体现的数字地面模型与实际地形相符。图4在TIN建模过程中对地性线的解决

如图4（a）所示，为地性线，它直接插入了三角形内部，使得建立的TIN偏离了实际地形，因此需要对地性线进行解决，重新调节三角网。

图4（b）是解决后的图形，即以地性线为三角边，向两侧进行扩展，使其符合实际地形。

⑵地物对构网的影响及解决办法

等高线在遭遇房屋、道路等地物时需要断开，这样在地形图生成TIN时，除了要考虑地性线的影响之外，更应当顾及到地物的影响。普通办法是：先按解决地形构造线的类似办法调节网形；然后，用“垂线法”鉴别闭合特性线影响区域内的三角形重心与否落在多边形内，若是，则消去该三角形(在程序中标记该三角形统计)；否则保存该三角形。经测试后，去掉了全部位于地物内部之三角形，从而在特性线内形成“空白地”。

⑶陡坎的地形特点及解决办法

遭遇陡坎时，地形会发生激烈的突变。陡坎处的地形特性体现为：在水平面上同一位置的点有两个高程且高差比较大；坎上坎下两个相邻三角形共享由两相邻陡坎点连接而成的边。当构造TIN时，只有顾及陡坎地形的影响，才干较精确的反映出实际地形。

对陡坎的解决如图所示：图5对陡坎的解决

如图5（a）所示，点1~4为实际测量的陡坎上的点，每个点其实有两个高程值，不符合实际的地形特性。在调节时将各点沿坎下方向平移了1mm，得到了5~8各点，其高程值根据地形图量取的坎下比高计算得到。将全部的坎上、坎下点合并连接成一闭合折线，并分别扩充连接三角形，即得到调节后的图5（b）。

3、三角网法计算土方量

三角网构建好之后，用生成的三角网来计算每个三棱柱的填挖方量,最后累积得到指定范畴内填方和挖方分界限。三棱柱体上表面用斜平面