激光測(cè)距儀加水平角度測(cè)量?jī)x的土方量計(jì)算

曾磊 王研 秦曉剛

在沙漠大型場(chǎng)站的建設(shè)中,往往牽涉到場(chǎng)地平整、填挖土方、移填回筑等土方量的計(jì)算,以往這種計(jì)算是通過(guò)專業(yè)軟件在測(cè)量圖上來(lái)獲取數(shù)據(jù),通過(guò)專業(yè)軟件來(lái)計(jì)算土方量,這就要求測(cè)量圖首先要有很高的精度,和站場(chǎng)內(nèi)的地形、地貌能夠很好的吻合。如果基礎(chǔ)資料本身誤差很大,不論何種方法計(jì)算的數(shù)據(jù)都存在很大的缺陷,和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的土方量出入很大。隨著建設(shè)要求的提高,在沙漠場(chǎng)地建設(shè)中,有時(shí)需要計(jì)算不同階段的土方量來(lái)實(shí)時(shí)獲取整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)的土方變換,進(jìn)而安排和調(diào)整施工機(jī)械和施工人員,使資源和人力得到有效的利用。

由于施工圖階段的測(cè)量圖測(cè)繪好以后,具有現(xiàn)實(shí)性,無(wú)法提供場(chǎng)地內(nèi)不同階段地形變化,所以也就無(wú)法計(jì)算已挖或已填的土方量,給場(chǎng)地平整的后續(xù)管理帶來(lái)了制約,如果通過(guò)實(shí)時(shí)提供常規(guī)的測(cè)量圖紙來(lái)滿足需求,勢(shì)必會(huì)造成測(cè)繪資源的極大浪費(fèi),非常不經(jīng)濟(jì),而且人力物力也滿足不了。這就需要尋求一種可靠、簡(jiǎn)單易行、成本較低、快速便捷的測(cè)量方法來(lái)滿足實(shí)際的需要。

目前地形測(cè)量中較多采用的儀器有全站儀和GPS RTK兩種,兩種測(cè)繪儀器各有特點(diǎn),全站儀測(cè)繪需要通過(guò)觀測(cè)儀器和棱鏡之間的距離和角度來(lái)轉(zhuǎn)化為地物的三維坐標(biāo),這就需要棱鏡采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)真實(shí)有效,而隨著場(chǎng)地的平整開(kāi)挖,沙丘往往形成10 m～20 m高的斜面,人無(wú)法在作業(yè)面上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,而這關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)采集的質(zhì)量直接影響土方量計(jì)算的準(zhǔn)確性,近年來(lái)無(wú)棱鏡激光測(cè)繪可以在一定程度上彌補(bǔ)數(shù)據(jù)采集的困難,但往往受到激光距離有效區(qū)間的限制,而頻繁的設(shè)站勢(shì)必會(huì)造成工作量的增大。

RTK測(cè)量不會(huì)受到通視的影響,具有方便快捷、定位精度高、不受氣候影響等特點(diǎn),但RTK進(jìn)行作業(yè)時(shí)需要一套基準(zhǔn)站和流動(dòng)站來(lái)配合作業(yè),而且儀器成本較高,人工采集地形點(diǎn)易受到場(chǎng)地地形限制,同樣不能較好地反映原始地貌。

為了能方便快捷地反映出地形變化引起的土方量,在實(shí)際生產(chǎn)中我們?cè)谧鳂I(yè)時(shí)引進(jìn)了激光測(cè)距儀加Mapstar水平角度測(cè)量?jī)x組成的儀器來(lái)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù),儀器具有的優(yōu)點(diǎn)有:1)不用棱鏡,激光測(cè)距可達(dá)到500 m左右,完全滿足單站測(cè)量的要求;2)體積小、重量輕,由于儀器采用的是鋁合金的三角支架,加上激光測(cè)距儀整套設(shè)備重量只有2 kg左右;3)作業(yè)成本較低。由于使用無(wú)棱鏡,只要單人就可以使用,單人單機(jī)可以連續(xù)工作20 h左右,大大提高了作業(yè)效率。

通過(guò)對(duì)幾個(gè)同等規(guī)模站場(chǎng)沙丘(200 m×150 m)的測(cè)量發(fā)現(xiàn):多次分段觀測(cè)方便快捷、省時(shí)省力,每次觀測(cè)比原來(lái)節(jié)約一半時(shí)間,其測(cè)量的精度相對(duì)于全站儀和RTK來(lái)講較低,但對(duì)于土方量的計(jì)算來(lái)說(shuō)完全滿足要求,配合中文體積計(jì)算及成圖軟件可以方便快捷的進(jìn)行出圖,可從不同角度繪制沙丘立體圖形,從而計(jì)算出實(shí)時(shí)土方量。每次測(cè)量的結(jié)果存入軟件的數(shù)據(jù)庫(kù),可以制作成報(bào)表。

在工期較緊、人員緊缺或者全站儀無(wú)棱鏡測(cè)量不能支持的情況下,采用測(cè)距儀加水平角度測(cè)量?jī)x的測(cè)量形式可以滿足沙漠中建站時(shí)沙丘土方量變化的測(cè)量要求,實(shí)時(shí)、快捷的計(jì)算出土方量的變化趨勢(shì)。

[1]李青岳,陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京:測(cè)繪出版社,1993.