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1、江蘇省南京工程高等職業(yè)學校江蘇聯(lián)合職膽術(shù)學校南京工程分院NanjingEngineeringVocationalCollege畢業(yè)設(shè)計土方測算方法概述學生姓名:劉宇學號:060102079指導(dǎo)教師:江卉職稱:助教專業(yè):工程測量技術(shù)系(部):地質(zhì)工程系2011年5月180摘要土方量的測量方法和計算精度直接影響工程的進度和費用,II土方量工程在整個工程的前期建設(shè)中占有很大比例,因此,土方的準確計算在土木工程建設(shè)中具有重要意義。本文討論了方格網(wǎng)法、斷面法和棊于數(shù)字地面模型(DEM)法的原理和計算方法,并從測量方法、工作量、精度和適用場
2、合等方面對三種方法進行了比較分析。通過實例的模擬分析比較得出相應(yīng)結(jié)論,從而得出這三種方法的適用范圍和精度要求?!娟P(guān)鍵詞】:土方量方格網(wǎng)法斷面法DEM法目錄1、概述2、土方計算各種方法2.1方格網(wǎng)法計算2.1.1楊赤中推估2.1.2待估點高程值的計算2.1.3挖(填)土方量區(qū)域面積的計算2.2斷面法2.3平均高程法2.4DTM法(不規(guī)則三角網(wǎng)法)2.4.1三角網(wǎng)的構(gòu)建2.4.2三角網(wǎng)的調(diào)整10112.4.3三角網(wǎng)法計算土方量2.4.4實際應(yīng)用3、幾種方法的實例比較134、總結(jié)145、參考文獻15土石方測算方法一、概述隨著測繪產(chǎn)品和
3、技術(shù)的發(fā)展,土石方測量中的標高數(shù)據(jù)采集已從傳統(tǒng)的水淮儀方格網(wǎng)高程測量法發(fā)展為全站儀三維坐標全野外采集以及RTK實時動態(tài)定位采集法,計算方法由平均高程法發(fā)展為方格網(wǎng)法以及DTM法。全站儀三維華標全野外采集釆用全站儀配備電子平板一體化成圖軟件方式。RTK實時動態(tài)定位采集采用載波相位動態(tài)實時差分方法,在野外能夠?qū)崊嫉玫嚼迕准壍亩ㄎ痪?。方格網(wǎng)法計算土方量是根據(jù)實地測定的地面點坐標(X,Y,Z)和設(shè)計高程,通過生成方格網(wǎng)來計算每一個方格網(wǎng)內(nèi)的填挖方量,最后累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量,方格網(wǎng)法簡便直觀,易于操作。DTM法全稱數(shù)字
4、高程模型法,通常應(yīng)用地形起伏變化較大、地形復(fù)雜的區(qū)域,根據(jù)實測三維坐標設(shè)計高程,生成三角網(wǎng)來計算每個三棱柱體的填挖方量。以下是使用全站儀數(shù)據(jù)采集、KTK數(shù)據(jù)采集以及方格網(wǎng)計算法、DTM計算法在幾種不同地形中的實際運用與比較,分析不同的數(shù)據(jù)采集與計算方法在不同地形中的優(yōu)劣勢以及應(yīng)注意的問題,以便體現(xiàn)出更高的工作效率及數(shù)據(jù)精度。二、土方計算各種方法對于大面積的土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度變化平緩的場地適宜用方格網(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
5、傳統(tǒng)的方格網(wǎng)計算中,土方量的計算精度不高?,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。2.1.1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,對己知離散點數(shù)據(jù)進行二項式加權(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),對待估點的屬性值(如高程等)進行推估。2.1.2待估點高程值的計算首先繪方格網(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0的高程值。繪制方格時要根據(jù)場地范圍繪制。由離散高程點計算待估點高程為(2)艽中,為參加估值計算的各離散點高程觀測值,為各點估值系數(shù)。而后進一步求得最優(yōu)
6、估值系數(shù),進而得到最優(yōu)的高程估值。2.1.3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。那么在面積進行計算時,先對判斷方格網(wǎng)中心點是否在多邊形內(nèi),如果在,那么就要計算該格網(wǎng)的而積,否則可以將該格網(wǎng)面積略去。如圖1所示:如圖1所示,首先對格網(wǎng)中心點P進行判斷,可以采用垂線法,即過p()點作平行于y軸向下的射線x:x01y<7。J①設(shè)多邊形任意一邊的端點為,令^+i)s=(x-xP(x-xi+1)、(力+1—乃)>②X二(x-xp/(Xi+1-X^(1)當S7、若y=,則知P在多邊形上。(2)當8=0吋,若x=,則當y>吋,二者有交點(),當y〈吋,不予考慮。當y=時,說明P在多邊形上。若x=,方法同上。(3)當S>0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(shù)m,當m為奇數(shù)時,則P在多邊形內(nèi)部,否則P不在多邊形內(nèi)部。通過對圖中、點的判斷可以知道,位于多邊形內(nèi),位于多邊形外。那么,所在的格網(wǎng)的面積耍進行計算,面所在的格網(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方格網(wǎng)的中心點的高程值與格網(wǎng)面積進行計算。即=r=%)Wb(3)ij表示第i行j列的小方格網(wǎng),a,b為格
8、網(wǎng)的邊長,最后匯總土方量。馬鞍型表1楊赤中法與其它方法內(nèi)插精度比較楊赤中法0.922.601.603.80最小二乘配置法1.103.522.114.84克里金法1.904.67無解無解方法傾斜
9、MHAHmaxMHAHmax2.2斷面法當?shù)匦螐?fù)雜起伏變化較大,或地