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    测量土石方量的几种计算方法

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    【摘要】:随着现代化技术的不断发展和使用,测绘技术也得到了很大的发展,现代数字测绘技术逐渐向着智能化发现,但是在应用中还存在不少的问题,土石方量计算方法有很多,各种方法精确度和使用范围存在一定差异,本文主要分析测量土石方量计算方法。 
    中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7393878.htm
    【关键词】:土石方量;精度;方格网法 
    计算工程量是测量技术人员必要的基础工作,准确的工程量计算对施工方案的合理设计至关重要,目前土石方量计算方法主要包括方格网法、断面法等,不同方法的适用范围和精确度有一定差异,本文主要分析测量土石方量的计算方法。 
    1.方格网法计算方法分析 
    方格网法在计算中利用现有的数字地形图将场地划分为若干网格,根据实际测量求出零线位置,然后计算工程量。基本计算公式为V=Ah=AΣph/Σp,式中A代表场平总面积,公式进行微分得到ΔV=hΔA+AΣph/Σp,从简化问题角度出发,建设方格网划分均为正方形,A=L2,在方格网中不存在拐点的情况下,L=√NS,土方时计算相对中误差mv2/V2=2/√A2ml2+ma2ΣP2/h2ΣP2,式中ml代表边长测量中误差,mh代表施工高度误差,mo代表等高线高程中误差。 
    由于人眼存在的误差,图上直线长量测中误差一般在±0.1mm,在比例尺为1500情况下,ml=0.10m,在比例尺为12000时,ml=±0.20mhi=H-H设,H=-Hed2/dh0mh2=m02+d2+d12h02md2/d4。由于方网格法在计算中假设两点的坡度均匀,但是实际情况并非如此,因此该方法适合使用在地形起伏小的区域,地形图比例尺越大,精度越高。 
    2.断面法计算方法分析 
    断面法在计算中,沿着垂直方向每隔一段距离测量一个断面,断面间的土石方量等于截面积乘以间距的值,假设第i各断面间距为Li,则土石方量V=ΣAi-1+AiLi/2。从该方法的计算中可以看到,在地形起伏不大的情况下,或者是挖掘深度不大,采用断面法计算非常方便。断面法的计算结果精度与L的选取相关,L越小,计算量越大,精度越高。在实际的应用中,断面法存在很大的工作量,计算速度很慢,若是土石方量计算范围比较法,对精度要求比较高,这种方法显然不太合适。另外场地在测量中若是存在高低差,还需要通过计算平均值减小误差,工作量大,在精度要求不高,场地范围小的情况下可以考虑采用断面法计算土石方量。 
    3.DEM计算方法分析 
    DEM法(数字地面模型计算方法Digital Terrain Model)是随着科学技术的发展而出现的一种计算法,用一群地面点的平面坐标和高程描述地表形状,DEM的特征值可以采用土壤类型、高程以及植被等进行表示,区域内的地貌特征采用XYZ等坐标表示,以坐标形式代表地表起伏变化特征,具有形象、直观以及精确的特点,在计算中直接运用原始数据,剖面图可信度很高,极大地提高了计算精度和计算速度。 
    DEM模型在计算中根据实际测定的地面坐标和设计标高,形成三角形网,计算填填挖方量,最后得到挖方的土石方量,若是将DEM看作为空间曲面,填挖前后两个DEM就可以作为空间曲面,计算机就可以计算两个曲面的交线,对曲面任意切割得到曲面间空间体积就是土石方量。一般可以采用曲线方程、横断面或者是三角网来描述,区中曲面方程难以准确描述地面起伏情况,可以采用了另外两种方法描述,地面的起伏情况可以采用平行截取的横断面拟合,断面数目越多,起伏描述越精确。该方法在计算中需要先建立两个DEM,通过差值计算土方量,ΔDEM=DEMt-DEMdΔZij=Zijt-Zijd 
    DEM法误差来源包括自然真实表面的采样、中心采样以及平均偏差等,自然表面的采样误差主要室友使用仪器引起,重新采样误差受到采样区间和所用插值方法的影响,误差的表达与实际地面的平均偏差属于非随机空间分量,与研究对象要求精度有关。DEM法实际精度主要来来自原始数据的采集误差以及内插误差,数据采集出现的误差可以通过使用精密仪器来减小,如采用仿射变换消除图纸误差、高密数字仪器减小误差等。高程内插误差与所采用的数学方法和采样的方式相关。采用DEM法计算土石方量,作业人员工作量小,计算精度高,出现错误的机会很小,而且能够实现计算机自动化计算,目前市场面的GIS软件均具有相应的DEM产品,值得注意的是,不同软件对地形的精度也存在一定的差异,因此在计算中需要根据地形合理选择软件。 
    4.等高线法 
    等高线法可以计算两条等高线的土石方量,这种计算方法在计算中要求等高线必须闭合,若是没有这个条件,需要三离散化等高线,然后再计算,假设量等高线体积为截锥形体,计算公式V=Ai+Ai+1)(hi+1-hi/3,式中Aihi分别代表第i条等高线的底面积和高程。该计算方法与高踞的关系紧密,测量中,每隔一定距离测量一个碎部点,在地形比较复杂的情况下,误差很大,一般等高线法使用在土石方量的估算中。 
    【结束语】: 
    综上所述,本文主要分析土石方量的计算方法,在地面起伏比较大、坡度变化较多的情况下,可以采用方格网法计算,断面法更加适合使用在高差变化大的计算中,DEM法适合使用在所有场地中,精度也是比较高,在具体的计算中还需要根据实际条件合理的选择计算方法。 
    【参考文献】: 
    [1]李宏奎,张海亮,樊杰,等.浅谈土石方工程量计算方法的应用[J].露天采矿技术,2010z127-28. 
    [2]常青.工程土石方量计算方法的对比研究[J].中国勘察设计,2013482-84. 
    [3]张小成,涂群生,余意,等.特殊土石方量计算方法在工程中的应用[J].湖北理工学院学报,2013646-4962.

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