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、導線測量主要技術要求等 級導 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 差測回數方 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行(已鑒定為I 級全站儀)。水平方向觀測的技術要求為：等級器型 號光學測微器兩次 重合讀數之差()半測 回歸零 差()一測回 中2倍照準差 變動()同一方 向值各測回 較差()一級導 線及

2、以下DJ2121812DJo18245、I、II級導線點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，其技術指標為衣 器垂直角 測回數指標差較 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級導線的平差計算采用平差易專門軟件進行(南方測繪儀器公司)，平差結果以平差報告輸出。圖根點成果利用全站儀自動記錄計算，不保留中間觀測成果。（三）GPS控制網觀測技術要求對工程區(qū)域控制點情況較差的采用GPS控制網觀測。1、儀器選型GPS觀測采用美國TrimbIe公司的TnmbIe GPS-5700雙頻接收 機，標稱精度為5

3、mm+lppmo所有儀器在觀測前均按規(guī)范有關規(guī)定進行檢測。2、儀器檢驗四臺套Trimble GPS5700雙頻接收機同國家光電測距儀檢測中 心檢測，檢測項目有：靜態(tài)測量精度、靜態(tài)測量重復精度、接收機內 部噪聲水平、天線相位中心與幾何中心一致性等。檢定結果四臺套 GPS雙頻接收機均合格，可以應用于生產。3、GPS觀測技術要求（1）觀測采用美國Tnmble公司的Tnmble GPS5700雙頻接收機（四臺套）；（2）衛(wèi)星高度角大于15 ,有效觀測衛(wèi)星數大于4顆，平均 重復設站數大于2,獨立閉合環(huán)邊數小于5條，同步觀測時段長度 為90分鐘，數據采樣間隔為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)前應編制GPS衛(wèi)星可見性預報表，選擇最佳觀測 時段。根據接收機臺數，網形等編制作業(yè)調度表。（三）高程點地形及圖修測1、采用全站儀全野外數字采樣、用計算機配合專門軟件成圖。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、高程點的密度以滿足土方計算、地物、地貌的測繪為原則， 通視良好且地形簡單平坦區(qū)可適當放稀，對居民點等房屋密集區(qū)保證 有足夠的點位。4、高程點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、圖根點對于起算點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、圖上地物點的點位中誤差按“規(guī)范”4丄5條執(zhí)行。

5、高程點對 相鄰圖根點中的誤差按“規(guī)范” 4.1.6條執(zhí)行。4、高程注記點圖上應分布均勻，每平方分米不少于822點。圖 根、碎部點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。獨立地物位置、檢修井蓋頂、鐵路軌道、道路交叉中心及轉彎處、 河流、溝渠、塘岸邊、建筑物墻基腳、橋面、較大庭院內、土堆頂、 坑穴底、坡度變化處、坎邊等都應測注高程。5、測繪內容及表示方法（1）各類控制點一律按“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施應按實地輪廓準確測

6、繪。房屋輪廓一律以墻腳外沿測繪，按其樓層、建筑物性質、主要房 屋和附加房屋區(qū)分表示，房屋性質按碗、磚、木劃分。一般指鋼 筋混凝框架結構，磚：以鋼筋混凝土為主要建筑材料的堅固房屋和以 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。（3）獨立地物具有方位作用，一律要測繪。尤應注意一、二類 方位物的施測精度，并測注高程。墳地應測繪。（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。 路邊排水溝應表示。（5）永久性的電力線、通訊線、路燈及電桿位置應實測。永久 性的柵欄、欄桿、籬笆均應測繪。地下管線只測繪裸露部分，檢修

7、井實測。（6）河流、塘、堰應測繪河岸線、水涯線。水涯線按測圖時之 水位測定，但應注意上下游及圖幅間的合理、協(xié)調。（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。土堆和坑穴應予測繪。二、土石方計算高程點及數字化地形圖完成后方進行內業(yè)計算，根據工程采用不 同計算方法；比較經常的幾種計算土方量的方法有：方格網法、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，宜采用方格網法。 這種方法計算的數據量小，計算速度快，省卻了 DTM法龐大的數據 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行計算土 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 算方法。但是也要考慮到，如果地圖本身數據量大，數據儲存量的問 題?？傊趯ν练搅窟M行計算時，要考慮到地形特征、精度要 求以及施工成本等方而的情況，選擇合適的計算方法，達到最優(yōu)的目 的（一）斷而法當地形復雜起伏變化較大，或地狹長、挖填深度較大且不規(guī) 則的地段，宜選擇橫斷而法進行土方量計算。18上圖為一渠道的測量圖形，利用橫斷而法進行計算土方量時,可根據渠LL,按一定的長度L設橫斷 Als A2、A3Ai等。斷而法的表達式為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，L越小，精度就越高。但 是這種方法計算量大，尤其是在范圍較大、精度要求高的情況下更為 明顯;若是為了減少計算量而加大斷面間隔，就會降低計算結果的精 度；所以斷面法存在著計算精度和計算速度的矛盾。（二）方格網法計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法。這種方法是將場地劃分成若干個正方形格 網，然后計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)的方格網計算中，土方量的計算精度不高。現(xiàn)在 我們引入一種新的高程內插的方

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合變量理論的基礎上，對己知 離散點數據進行二項式加權游動平均，然后在濾波的基礎上，建立隨 即特征函數和估值協(xié)方差函數，對待估點的屬性值（如高程等）進行 推估。2、待估點高程值的計算首先繪方格網，然后根據一定范圍內的各高程觀測值推估方 格中心O的高程 HO O繪制方格時要根據場地范圍繪制。由離散高程點計算待估點高程為I（2）其中，Z 局 為參加估值計算的各離散點高程觀測 值，爲為各點估值系數。而后進一步求得最優(yōu)估值系數，進而得到 最優(yōu)的高程估值。3、挖（填）土方量區(qū)域面積的計算如果，土方量計算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。那么在而 積

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

12、則P不在多邊形內部。通過對圖中農、刁點的判斷可以知道，呂位于多邊形內，均位 于多邊形外。那么，PL所在的格網的面積要進行計算，而刁所在的格 網的而積則可以略去。然后利用楊赤中濾波推估法求得的每個方格網的中心點的高 程值與格網而積進行計算。即二 % = % 口訕（3）ij表示第i行j列的小方格網，a, b為格網的邊長，最后匯總 土方量。（三）DTIV!法（不規(guī)則三角網法）不規(guī)則三角網（TlN）是數字地而模型DTM表現(xiàn)形式之一，該法 利用實測地形碎部點、特征點進行三角構網，對計算區(qū)域按三棱柱法 計算土方。基于不規(guī)則三角形建模是直接利用野外實測的地形特征點（離 散點）構造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三

13、角網結構。相對于規(guī)則格 網，不規(guī)則三角網具有以下優(yōu)點：三角網中的點和線的分布密度和 結構完全可以與地表的特征相協(xié)調，直接利用原始資料作為網格結點; 不改變原始數據和精度;能夠插入地性線以保存原有關鍵的地形特征， 以及能很好地適應復雜、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算出的土方量時就大大提高了計算的精 度。1、三角網的構建對于不規(guī)則三角網的構建在這里采用兩級建網方式。第一步，進行包括地形特征點在內的散點的初級構網。一般來說，傳統(tǒng)的TlN生成算法主要有邊擴展法,點插入法,遞 歸分割法等,以及它們的改進算法。在此僅簡單介紹一下邊擴展法。所謂邊擴展法，就是指先從點集中選

14、擇一點作為起始三角形 的一個端點，然后找離它距離最近的點連成一個邊,以該邊為基礎,遵 循角度最大原則或距離最小原則找到第三個點,形成初始三角形。由 起始三角形的三邊依次往外擴展，并進行是否重復的檢測，最后將點 集內所有的離散點構成三角網，直到所有建立的三角形的邊都擴展過 為止。在生成三角網后調用局部優(yōu)化算法,使之最優(yōu)。2、三角網的調整第二步，根據地形特征信息對初級三角網進行網形調整。這 樣可使得建模流程思路清晰，易于實現(xiàn)。(1)地性線的特點及處理方法所謂地性線就是指能充分表達地形形狀的特征線地性線不應 該通過TlN中的任何一個三角形的內部,否則三角形就會“進入”或“懸 空”于地而,與實際地形不

15、符,產生的數字地面模型(DTM)有錯。當地性線與一般地形點一道參加完初級構網后，再用地形特 征信息檢查地性線是否成為了初級三角網的邊，若是，則不再作調整; 否則，按圖6作出調整。總之要務必保證TlN所表達的數字地而模型 與實際地形相符。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部，使 得建立的TlN偏離了實際地形，因此需要對地性線進行處理，重新調 整三角網。圖4 （b）是處理后的圖形，即以地性線為三角邊，向兩側進 行擴展，使其符合實際地形。（2）地物對構網的影響及處理方法等高線在遭遇房屋、道路等地物時需要斷開，這樣在地形圖 生成TlN時，除了要考慮地性

16、線的影響之外，更應該顧及到地物的影 響。一般方法是：先按處理地形結構線的類似方法調整網形；然后， 用“垂線法”判別閉合特征線影響區(qū)域內的三角形重心是否落在多邊 形內，若是，則消去該三角形（在程序中標記該三角形記錄）；否則保 留該三角形。經測試后，去掉了所有位于地物內部之三角形，從而在 特征線內形成“空白地”。陡坎的地形特點及處理方法遭遇陡坎時，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連接而成的邊。當構造TlN時， 只有顧及陡坎地形的影響，才能較準確的反映出實際地形。對陡坎的處理如圖所示：調整前(b)

17、調整后圖5對陡坎的處理如圖5 (a)所示，點14為實際測量的陡坎上的點，每個點 其實有兩個高程值，不符合實際的地形特征。在調整時將各點沿坎下 方向平移Flmm,得到了 58各點，其高程值根據地形圖量取的坎 下比高計算得到。將所有的坎上、坎下點合并連接成一閉合折線，并 分別擴充連接三角形，即得到調整后的圖5 (b)o3、三角網法計算土方量三角網構建好之后，用生成的三角網來計算每個三棱柱的填挖方量,最后累積得到指定范圍內填方和挖方分界線。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，計算公式為：如圖6所示，為三角形角點填挖高差；禺為三棱柱底而積。圖6 土方量計算DTM法的精度較高，因為三角網能很好地適應復雜、不規(guī)則地 形，從而更好地表達真實的地而特征。但是要注意的是DTM方法計 算土方量精度高,但其計算過程中數據量大,占用大量存儲空間。因此, 如果地圖木身數據量大時就應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隔20 m測1個碎步點,把所有的碎步點高程 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、測繪主要技術人員及儀器設備（一）主要技術人員（二）主要儀器設備TrimbIeGPS-5700雙頻接收機