土石方測量方案(DOC)

1、土石方測量方案公司二O-三年八月13、導(dǎo)線測量主要技術(shù)要求等 級導(dǎo) 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?cái)?shù)方 位角閉 合差 ()相對 閉合差DJIJ2DJ3級4O55151/30000Z410眉 l150級24O.258151/14000316亦Vioo級12O112151/700012244nIysooo4、控制測量的觀測均采用日木拓普康全站儀進(jìn)行(已鑒定為I 級全站儀)。水平方向觀測的技術(shù)要求為：等級器型 號光學(xué)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(zhǔn)差 變動()同一方 向值各測回 較差()一級導(dǎo) 線及

2、以下DJ2121812DJo18245、I、II級導(dǎo)線點(diǎn)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(shù)指標(biāo)為衣 器垂直角 測回?cái)?shù)指標(biāo)差較 差垂直角較 差對向觀測 高差較差附合或環(huán)形閉合 差SET21102(對向)101060D(mm)30D (mm)6、I、II級導(dǎo)線的平差計(jì)算采用平差易專門軟件進(jìn)行(南方測繪儀器公司)，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記錄計(jì)算，不保留中間觀測成果。（三）GPS控制網(wǎng)觀測技術(shù)要求對工程區(qū)域控制點(diǎn)情況較差的采用GPS控制網(wǎng)觀測。1、儀器選型GPS觀測采用美國TrimbIe公司的TnmbIe GPS-5700雙頻接收 機(jī)，標(biāo)稱精度為5

3、mm+lppmo所有儀器在觀測前均按規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測。2、儀器檢驗(yàn)四臺套Trimble GPS5700雙頻接收機(jī)同國家光電測距儀檢測中 心檢測，檢測項(xiàng)目有：靜態(tài)測量精度、靜態(tài)測量重復(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)果四臺套 GPS雙頻接收機(jī)均合格，可以應(yīng)用于生產(chǎn)。3、GPS觀測技術(shù)要求（1）觀測采用美國Tnmble公司的Tnmble GPS5700雙頻接收機(jī)（四臺套）；（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(fù)設(shè)站數(shù)大于2,獨(dú)立閉合環(huán)邊數(shù)小于5條，同步觀測時(shí)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Imm, 天線高量測

4、誤差小于2mm；（3）作業(yè)前應(yīng)編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表，選擇最佳觀測 時(shí)段。根據(jù)接收機(jī)臺數(shù)，網(wǎng)形等編制作業(yè)調(diào)度表。（三）高程點(diǎn)地形及圖修測1、采用全站儀全野外數(shù)字采樣、用計(jì)算機(jī)配合專門軟件成圖。2、成圖圖幅一般為50cm50cm,圖名及分幅規(guī)格依照圖式及規(guī) 范分幅。3、高程點(diǎn)的密度以滿足土方計(jì)算、地物、地貌的測繪為原則， 通視良好且地形簡單平坦區(qū)可適當(dāng)放稀，對居民點(diǎn)等房屋密集區(qū)保證 有足夠的點(diǎn)位。4、高程點(diǎn)及地形圖修測基本精度及要求2、基本等高距選用0.5米;2、圖根點(diǎn)對于起算點(diǎn)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(diǎn)的點(diǎn)位中誤差按“規(guī)范”4丄5條執(zhí)行。

5、高程點(diǎn)對 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，每平方分米不少于822點(diǎn)。圖 根、碎部點(diǎn)高程均取至厘米注記。鐵路、公路中心線交錯排列注記。 溝渠底高程圖上注記間隔IOcm,并測注溝寬。注記以分式標(biāo)注，分 母為溝底高程，分子為溝寬（注至分米）。并指明測定位置。獨(dú)立地物位置、檢修井蓋頂、鐵路軌道、道路交叉中心及轉(zhuǎn)彎處、 河流、溝渠、塘岸邊、建筑物墻基腳、橋面、較大庭院內(nèi)、土堆頂、 坑穴底、坡度變化處、坎邊等都應(yīng)測注高程。5、測繪內(nèi)容及表示方法（1）各類控制點(diǎn)一律按“圖示”符號表示。（2）居民地是地形圖的重要地物因素，各類建筑物及主要附屬設(shè)施應(yīng)按實(shí)地輪廓準(zhǔn)確測

6、繪。房屋輪廓一律以墻腳外沿測繪，按其樓層、建筑物性質(zhì)、主要房 屋和附加房屋區(qū)分表示，房屋性質(zhì)按碗、磚、木劃分。一般指鋼 筋混凝框架結(jié)構(gòu)，磚：以鋼筋混凝土為主要建筑材料的堅(jiān)固房屋和以 磚、木為主要建筑材料的普通房屋，此類房屋一般，簡單房屋屋頂為 瓦者，注“木”；兩層及兩層以上的房屋要加注層數(shù)。（3）獨(dú)立地物具有方位作用，一律要測繪。尤應(yīng)注意一、二類 方位物的施測精度，并測注高程。墳地應(yīng)測繪。（4）道路測繪普通公路及鋪裝水泥路而公路，要測繪鋪而寬，并注記鋪面材料。 路邊排水溝應(yīng)表示。（5）永久性的電力線、通訊線、路燈及電桿位置應(yīng)實(shí)測。永久 性的柵欄、欄桿、籬笆均應(yīng)測繪。地下管線只測繪裸露部分，檢修

7、井實(shí)測。（6）河流、塘、堰應(yīng)測繪河岸線、水涯線。水涯線按測圖時(shí)之 水位測定，但應(yīng)注意上下游及圖幅間的合理、協(xié)調(diào)。（7）地貌用地貌符號、高程注記及等高線表示。木區(qū)測繪等高 線區(qū)域不多，故應(yīng)注意加注等高線注記（示坡線、等高線高程）以便 于讀圖。土堆和坑穴應(yīng)予測繪。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)工程采用不 同計(jì)算方法；比較經(jīng)常的幾種計(jì)算土方量的方法有：方格網(wǎng)法、等高線法、斷而法、DTM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(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) 存儲量。在狹長地帶，比如公路、

8、水渠等則適宜使用斷而法進(jìn)行計(jì)算土 方量。在地形起伏較大、精度要求高的一些山區(qū)則需要用到TlN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)儲存量的問 題?？傊趯ν练搅窟M(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而的情況，選擇合適的計(jì)算方法，達(dá)到最優(yōu)的目 的（一）斷而法當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜起伏變化較大，或地狹長、挖填深度較大且不規(guī) 則的地段，宜選擇橫斷而法進(jìn)行土方量計(jì)算。18上圖為一渠道的測量圖形，利用橫斷而法進(jìn)行計(jì)算土方量時(shí),可根據(jù)渠LL,按一定的長度L設(shè)橫斷 Als A2、A3Ai等。斷而法的表達(dá)式為V=V yi = (-l2-2 2-2+ 4)聽在（2）式中，Ai-1, A

9、i分別為第i單元渠段起終斷而的填（或 挖）方面積；Li為渠段長；Vi為填（或挖）方體積。土石方量精度與間距L的長度有關(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)算對于大而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(jì)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(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

10、法，即楊赤中濾波推估法。2、楊赤中推估楊赤中濾波與推估法就是在復(fù)合變量理論的基礎(chǔ)上，對己知 離散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二項(xiàng)式加權(quán)游動平均，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)的各高程觀測值推估方 格中心O的高程 HO O繪制方格時(shí)要根據(jù)場地范圍繪制。由離散高程點(diǎn)計(jì)算待估點(diǎn)高程為I（2）其中，Z 局 為參加估值計(jì)算的各離散點(diǎn)高程觀測 值，爲(wèi)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）土方量區(qū)域面積的計(jì)算如果，土方量計(jì)算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。那么在而 積

11、進(jìn)行計(jì)算時(shí)，先對判斷方格網(wǎng)中心點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)，如果在，那 么就要計(jì)算該格網(wǎng)的而積，否則可以將該格網(wǎng)面積略去。如圖3所示，首先對格網(wǎng)中心點(diǎn)P進(jìn)行判斷，可以采用垂線法,即過P （%，兒）點(diǎn)作平行于y軸向下的射線yj7o J 設(shè)多邊形任意一邊的端點(diǎn)為譏心X）Ji+1（皿畑），令 = （K-心）（乂-和）、z +入（”+i一X） 幾二（X-XP/（ XM-Xi） 當(dāng)6 兀,則射線與該邊有交點(diǎn),否則無交點(diǎn),若 y二兀，則知P在多邊形上。（2）當(dāng)6二0時(shí)，若X二心，則當(dāng)yX時(shí)，二者有交點(diǎn)（心戸）,當(dāng) y0時(shí),不予考慮。對多邊形各邊進(jìn)行上述判斷，并統(tǒng)計(jì)其交點(diǎn)個數(shù)Rl,當(dāng)RI為 奇數(shù)時(shí)，則P在多邊形內(nèi)部，否

12、則P不在多邊形內(nèi)部。通過對圖中農(nóng)、刁點(diǎn)的判斷可以知道，呂位于多邊形內(nèi)，均位 于多邊形外。那么，PL所在的格網(wǎng)的面積要進(jìn)行計(jì)算，而刁所在的格 網(wǎng)的而積則可以略去。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(diǎn)的高 程值與格網(wǎng)而積進(jìn)行計(jì)算。即二 % = % 口訕（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）DTIV!法（不規(guī)則三角網(wǎng)法）不規(guī)則三角網(wǎng)（TlN）是數(shù)字地而模型DTM表現(xiàn)形式之一，該法 利用實(shí)測地形碎部點(diǎn)、特征點(diǎn)進(jìn)行三角構(gòu)網(wǎng)，對計(jì)算區(qū)域按三棱柱法 計(jì)算土方?；诓灰?guī)則三角形建模是直接利用野外實(shí)測的地形特征點(diǎn)（離 散點(diǎn)）構(gòu)造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三

13、角網(wǎng)結(jié)構(gòu)。相對于規(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); 不改變原始數(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TlN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)建對于不規(guī)則三角網(wǎng)的構(gòu)建在這里采用兩級建網(wǎng)方式。第一步，進(jìn)行包括地形特征點(diǎn)在內(nèi)的散點(diǎn)的初級構(gòu)網(wǎng)。一般來說，傳統(tǒng)的TlN生成算法主要有邊擴(kuò)展法,點(diǎn)插入法,遞 歸分割法等,以及它們的改進(jìn)算法。在此僅簡單介紹一下邊擴(kuò)展法。所謂邊擴(kuò)展法，就是指先從點(diǎn)集中選

14、擇一點(diǎn)作為起始三角形 的一個端點(diǎn)，然后找離它距離最近的點(diǎn)連成一個邊,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，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 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(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)。(1)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)地形形狀的特征線地性線不應(yīng) 該通過TlN中的任何一個三角形的內(nèi)部,否則三角形就會“進(jìn)入”或“懸 空”于地而,與實(shí)際地形不

15、符,產(chǎn)生的數(shù)字地面模型(DTM)有錯。當(dāng)?shù)匦跃€與一般地形點(diǎn)一道參加完初級構(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?wù)必保證TlN所表達(dá)的數(shù)字地而模型 與實(shí)際地形相符。圖4在TIN建模過程中對地性線的處理如圖4（3）所示，為地性線，它直接插入了三角形內(nèi)部，使 得建立的TlN偏離了實(shí)際地形，因此需要對地性線進(jìn)行處理，重新調(diào) 整三角網(wǎng)。圖4 （b）是處理后的圖形，即以地性線為三角邊，向兩側(cè)進(jìn) 行擴(kuò)展，使其符合實(shí)際地形。（2）地物對構(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，這樣在地形圖 生成TlN時(shí)，除了要考慮地性

16、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，則消去該三角形（在程序中標(biāo)記該三角形記錄）；否則保 留該三角形。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(diǎn)及處理方法遭遇陡坎時(shí)，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(diǎn)有兩個高程且高差比較大；坎上坎下 兩個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TlN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。對陡坎的處理如圖所示：調(diào)整前(b)

17、調(diào)整后圖5對陡坎的處理如圖5 (a)所示，點(diǎn)14為實(shí)際測量的陡坎上的點(diǎn)，每個點(diǎn) 其實(shí)有兩個高程值，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Flmm,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)充連接三角形，即得到調(diào)整后的圖5 (b)o3、三角網(wǎng)法計(jì)算土方量三角網(wǎng)構(gòu)建好之后，用生成的三角網(wǎng)來計(jì)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而擬合，下表而均為水平面或參考而，計(jì)算公式為：如圖6所示，為三角形角點(diǎn)填挖高差；禺為三棱柱底而積。圖6 土方量計(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)的地而特征。但是要注意的是DTM方法計(jì) 算土方量精度高,但其計(jì)算過程中數(shù)據(jù)量大,占用大量存儲空間。因此, 如果地圖木身數(shù)據(jù)量大時(shí)就應(yīng)慎重考慮是否采用該方法。4、平均高程法平均高程法測量時(shí)隔20 m測1個碎步點(diǎn),把所有的碎步點(diǎn)高程 相加取平均,作為該測區(qū)平均高程。該方法通常被施工單位采用,但該 方法誤差較大。三、測繪主要技術(shù)人員及儀器設(shè)備（一）主要技術(shù)人員（二）主要儀器設(shè)備TrimbIeGPS-5700雙頻接收機(jī)