土石方测量技术方案

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1、土石方测量方案添宝建设二 o - 年一月飞概述土方量的计算是工程施工的一个重要步骤。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。在现实中的一 些工程工程中，因土方量计算的精确性而产生的纠纷也是经常遇到的。一、高程点测量及地形图修测外业测量对土石方计算和准确性至关重要，所以在计算前应对现场进行实 地测量，测量数据必须要格把关，务必达到规要求。其过程按1： 500地形测 量要求控制并增加高程点采集。(一) 作业技术依据1、工程测量规(GB5002 93)(简称“规”)2、1:500 1:1000 1:2000 地形图图式(GB/T79291995)3、全球定

2、位系统城市测量技术规程(CJJ73 97)(二) 导线点控制测量1、根据工程已有控制点情况良好情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、 H 级导线、图根点分级进行，标志采用简易标志，1级导线点按I、1 进行编号，H01 02级导线点按H、流水编号，图根点按T、T流水编号。01 02 1 23、导线测量主要技术要求等级导线 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 1/300002410 jn 1/15000二级2.40.25815 1/140001316石 1/10

3、000三级1.20.11215 1/70001224 1/50004、控制测量的观测均采用日本拓普康全站仪进行（已鉴定为I级全站仪）。水平方向观测的技术要求为：等级仪器型号光学测微器两次重合读数 之差（）半测回归零差（）测回中2倍照 准差变动（）同一方向值各测 回较差（）一级导线及以下dj2121812DJ618245、I、 H 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 等要求，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测咼差较差附合或环形闭合差SET21102 （对向） 10 1060 JD (mm)30 J D(mm)6、I、 H 级导线的平差计算采用平差易专

4、门软件进行（南方测 绘仪器公司），平差结果以平差报告输出。图根点成果利用全站仪自 动记录计算，不保留中间观测成果。（三）GPS控制网观测技术要求对工程区域控制点情况较差的采用 GPS 控制网观测1、仪器选型GPS观测采用美国Trimble公司的Trimble GPS 5700双频接收 机，标 称精度为5mm+1ppm。所有仪器在观测前均按规有关规定进行检测。2、仪器检验一台套Trimble GPS 5700双频接收机同国家光电测距仪检测中心检测， 检测工程有：静态测量精度、静态测量重复精度、接收机部噪声水平、天线相 位中心与几何中心一致性等。检定结果四台套GPS双频接收机均合格，可以应 用于生

5、产。3、GPS观测技术要求(1) 观测采用美国Trimble公司的Trimble GPS 5700双频接收机(一台 套)；(2) 卫星高度角大于15，有效观测卫星数大于4颗，平均重复设站数大于 2,独立闭合环边数小于5条，同步观测时段长度为90分钟，数据采样间隔为15 秒，仪器对中误差不大于1mm,天线高量测 误差小于2mm;(3) 作业前应编制GPS卫星可见性预报表，选择最佳观测时段。根据接收机台 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、成图图幅一般为50cmX50cm,图名及分幅规格依照图式及规分幅。3、高程点的密度以满

6、足土方计算、地物、地貌的测绘为原则，本工程按2M X 2M布置，通视良好且地形简单平坦区可适当放稀为3M X3M4、高程点及地形图修测基本精度及要求1、基本等咼距选用 0.5M ;2、 图根点对于起算点的平面位置中误差不超过图上0.1mm，高 程中误 差不超过 5cm；3、图上地物点的点位中误差按“规” 4.1.5条执行。高程点对相 邻图根点中的误差按“规” 4. 1. 6条执行。4、高程注记点图上应分布均匀，每平方分M不少于812点。图根、碎 部点高程均取至厘M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

7、M）。并指明测定位置。取水头部、取水管、泵房，道路、边坡等等都应测注高程。二、土石方计算高程点及数字化地形图完成后方进行业计算， 根据本工程实际情 况，采用 方法为：方格网法、断面法、区域土方量平衡法和平均高程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。 这种方法计算的数据量小，计算速度快，省却了 DTM 法庞大的数据 存储量。在狭长地带，比如公路、水渠等则适宜使用断面法进行计算土方在地形起伏较大、精度要求高的一些山区则需要用到 TIN 的计 算方法。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，要考虑到地形特征、精度要求以及施工成本等方面的

8、情况，选择合适的计算方法，达到最优的目的（一）断面法当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。图断百法计算土方量上图为一渠道的测量图形，利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、A3Ai等。断面法的表达式为在（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 这种方法计算量 大，尤其是在围较大、精度要求高的情况下更为明 显。若是为了减少计算量而加大 断面间隔，就会降低计算结果的精度。 所以断

9、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一些地形起伏较小、 坡度变化平缓 的场地适宜用 格网法。这种方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，从而将所有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 引入一种新的高程插的方法，即赤中滤波推估法。1、赤中推估法 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，建立随即特征 函数和估值协方差函数，对 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，然后根据一定围

10、的各高程观测值推估方格中心0的高程值血。 绘制方格时要根据场地围绘制。由离散高程点计算待估点高程为2） 其中，兀並用九为参加估值计算的各离散点高程观测值，巧为各点估值系数。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）土石方量区域面积的计算如果，土石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是否在多边形，如果在，那么就 要计算该格网的面积，否则 可以将该格网面积略去。图 点与多边形位首的判斷3如图 3 所示，首先对格网中心点 P 进行判断，可以采用垂线法即过 P （可，丹）点作平行于 y 轴向下的射线y儿时，一者有交点卜刀)，当y*时

11、，不予考虑。当y二儿时，说明P在多边形上。若x=z,方法同上。(3)当 3 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 边形部，否则 P 不在多边形部。通过对图中几点的判断可以知道，珂位于多边形，几位于 多边形外。那么， 写所在的格网的面积要进行计算，而 凡所在的格网 的面积则可以略去。然后利用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。即二 q 犷%)（3） j表示第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表现形式之一，该法利用实测

12、地形碎 部点、特征点进行三角构网，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利用野外实测的地形特征点（离散点）构造出邻接的三角形，组成不规则三角网结构。相对于规则格网， 不规则三角 网具有以下优点：三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作为网格结点。 不 改变原始数据 和精度。能够插入地性线以保存原有关键的地形特征，以及能很好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特征表现得淋漓 尽致等。因此 在利用 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，进行包括地形特征点在的散点的

13、初级构网。一般来说，传统的 TIN 生成算法主要有边扩展法，点插入法，递归 分割法等， 以及它们的改进算法。在此仅简单介绍一下边扩展法。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 个端点，然后 找离它距离最近的点连成一个边，以该边为基础，遵循角 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，并进行是 否重复的检测，最后将点集所 有的离散点构成三角网，直到所有建立的三角形的边 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、三角网的调整 第二步，根据地形特征信息对初级三角网进行网形调整。这样可 使得建模流程 思路清晰，易于实

14、现。地性线的特点及处理方法所谓地性线就是指能充分表达地形形状的特征线地性线不应该 通过 TIN 中的任 何一个三角形的部，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。当地性线与一般地形点一道参加完初级构网后，再用地形特征信 息检查地性线 是否成为了初级三角网的边，若是，则不再作调整；否 则，按图 6 作出调整。总之 要务必保证 TIN 所表达的数字地面模型 与实际地形相符。DCEDBACa）调整前Cb调整后图 4 在 TIN 建模过程中对地性线的处理如图4 (a)所示，为地性线，它直接插入了三角形部，使得建立的TIN偏离了实 际地形，因此需要对地性线进行处理，重新调整三角网。图4(b)是处理后的图形，即以地性线为三角边，向两侧进行扩展，使其符合实 际地形。 地物对构网的影响及处理方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，更应该顾及到地物的影响。（打）调整后一般方法是：先按处理地形结构线的类似方法调整网形； 然后