復(fù)雜地形土方測(cè)量的質(zhì)量控制方法

【摘要】在土木工程中土方測(cè)量的準(zhǔn)確性，直接影響工程的成本和進(jìn)度，甚至是工程施工中扯皮的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此土方測(cè)量的質(zhì)量在工程建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。本文從測(cè)量工作準(zhǔn)備、野外數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)計(jì)算三個(gè)方面闡述如何控制土方測(cè)量質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】土方；三角網(wǎng)；方格網(wǎng)；質(zhì)量

1、概述

在國(guó)家大力度城鎮(zhèn)化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，工程建設(shè)的規(guī)模越來越大，而土方測(cè)量作為工程建設(shè)不可缺的部分，為前期規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)；在實(shí)施過程中，土方測(cè)量的準(zhǔn)確性為甲乙雙方提供的公平的合作平臺(tái)，減少了因?yàn)榉搅砍鋈氘a(chǎn)生扯皮現(xiàn)象，從而耽誤工期或影響工程質(zhì)量。特別是有山、河、塘、樹的復(fù)雜地形，土方測(cè)量的精度最容易出問題。只有控制好土方測(cè)量的質(zhì)量，才能為工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工提供有力的保障。

2、準(zhǔn)備工作

2.1測(cè)量?jī)x器的選擇

現(xiàn)在，土方測(cè)量最常用的儀器有全站儀和RTK兩種，往往地形比較復(fù)雜的測(cè)區(qū)，有山、河、樹木等，通視情況比較差，單獨(dú)用全站儀測(cè)量，如果工期不緊張，是能勝任測(cè)量工程的，但效率很差，測(cè)量成本很高；如果單獨(dú)用RTK，測(cè)量效率很高，但如果有樹，并且樹比較高的話，影響GPS信號(hào)，RTK沒信號(hào)或出現(xiàn)浮點(diǎn)解、單點(diǎn)解，將無法測(cè)量或者測(cè)量精度不夠，有些可能會(huì)將有樹的區(qū)域不測(cè)，內(nèi)業(yè)處理時(shí)進(jìn)行內(nèi)插點(diǎn)，出現(xiàn)地形失真，計(jì)算方量誤差大。因此復(fù)雜地形的土方測(cè)量，全站儀和RTK配合使用，能達(dá)到最好的效果，在衛(wèi)星信號(hào)好的地方用RTK采集數(shù)據(jù)，提高工作效率，在衛(wèi)星信號(hào)弱的地方，用全站儀采集數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)RTK的弱點(diǎn)，這樣就能全面真實(shí)的采集所有地形點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

2.2控制點(diǎn)正確性驗(yàn)證

一般城鎮(zhèn)測(cè)量控制點(diǎn)都是甲方從當(dāng)?shù)厮鶎贉y(cè)繪部門購(gòu)買或者實(shí)測(cè)引點(diǎn)的，控制點(diǎn)三個(gè)為最安全可靠。土方測(cè)量前必須對(duì)甲方提供的控制點(diǎn)進(jìn)行檢校，檢?？刂泣c(diǎn)的平面誤差和高程誤差，避免由于控制起點(diǎn)的錯(cuò)誤而導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量工作報(bào)廢。

2.3確定計(jì)算方法

土方測(cè)量的計(jì)算方法有斷面法、方格網(wǎng)法、三角網(wǎng)，根據(jù)不同的地形選擇合適的計(jì)算方法是非常關(guān)鍵的，一般帶狀地形采用斷面法計(jì)算，較為平坦的地形用方格網(wǎng)、三角網(wǎng)，復(fù)雜地形采用三角網(wǎng)計(jì)算。

2.3.1方格網(wǎng)法。方格網(wǎng)法的數(shù)學(xué)模型是將實(shí)際地形抽象為一些正方體的集合（見圖1）。其中正方體的高度為：（HA+HB+HC+HD）/4，其中HA，HB，HC，H D為A，B，C，D四點(diǎn)高程與設(shè)計(jì)高程的高差。這里用（HA+HB+H C+HD）/4代替了凹凸不平的地面，這種代替在地形復(fù)雜的時(shí)候?qū)?huì)帶來較大的誤差。

2.3.2三角網(wǎng)法。三角網(wǎng)法是將相鄰的最近高程點(diǎn)組成三角網(wǎng)，計(jì)算每一個(gè)三棱錐的填、挖方量，最后累計(jì)得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量。三角法直接采用野外測(cè)得的離散高程點(diǎn)（包括地形特征點(diǎn)）構(gòu)建三角網(wǎng)來計(jì)算土方量，在野外測(cè)量地形特征點(diǎn)，具有描述地面模型逼真，保持原始數(shù)據(jù)的原有精度的優(yōu)點(diǎn)。而且根據(jù)地形采樣高程點(diǎn)自由度比較大更加方便，另外三角網(wǎng)也可以考慮地形線，提高了土方的精度，工作效率也高。

由以上原理可知，復(fù)雜地形的土方測(cè)量，三角網(wǎng)計(jì)算方法最為適合。如果工程性質(zhì)為高爾夫球場(chǎng)等工程實(shí)體亦為不規(guī)則的地貌，可以采用三角網(wǎng)法中的兩期土方計(jì)算。

3、外業(yè)數(shù)據(jù)采集

土方測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作與地形圖測(cè)量基本一致，都是根據(jù)地形或者根據(jù)甲方的要求用方格網(wǎng)采集地形離散點(diǎn)和方格網(wǎng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，復(fù)雜地形土方測(cè)量的外業(yè)工作注意以下幾點(diǎn)：

3.1注意桿高和儀器內(nèi)高的統(tǒng)一

RTK測(cè)量中移動(dòng)站的桿高可以固定，如果出錯(cuò)可以在后期數(shù)據(jù)處理中修正，但全站儀測(cè)量過程中，由于通視的原因，棱鏡桿是不斷變化的，這必須要求觀測(cè)員和跑尺員有良好的溝通，儀器內(nèi)高的輸入必須和棱鏡高必須一致，否則會(huì)使測(cè)量點(diǎn)位高程值失準(zhǔn)，造成土方量計(jì)算錯(cuò)誤。

3.2采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)要清晰合理

復(fù)雜地形如上文提過宜采用三角網(wǎng)法，所以采集數(shù)據(jù)點(diǎn)要把握地形的特征點(diǎn)，比如陡坎的坎上和坎下高程點(diǎn)的密度不匹配，或者坎上或坎下漏測(cè)，會(huì)發(fā)生三角網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)不合理，網(wǎng)形失真，產(chǎn)生計(jì)算錯(cuò)誤。

跑尺人員采點(diǎn)要條理清晰，方便內(nèi)業(yè)清楚成圖。很多測(cè)量從業(yè)人員認(rèn)為土方測(cè)量最終只是提供一個(gè)準(zhǔn)確的填、挖方量，外業(yè)僅記錄所有特征點(diǎn)即可。如此會(huì)容易發(fā)生漏點(diǎn)的情況，而且不利于內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)檢查、判斷點(diǎn)位高程值合理性。

4、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理是土方測(cè)量的重要環(huán)節(jié)，在計(jì)算時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

4.1圖面檢查

查看整個(gè)測(cè)區(qū)采集的高程點(diǎn)，檢查高程點(diǎn)的重復(fù)和遺漏情況，刪除、改正錯(cuò)誤的高程點(diǎn)。如果測(cè)區(qū)比較大，一般是幾組人在共同測(cè)量，難免會(huì)出現(xiàn)測(cè)量結(jié)合區(qū)域重復(fù)或者遺漏的情況，由于棱鏡高和儀器內(nèi)高不統(tǒng)一，產(chǎn)生錯(cuò)誤高程值，由于信號(hào)或儀器問題，或者由于外界環(huán)境干擾，產(chǎn)生個(gè)別“飛點(diǎn)”的情況，這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量高程失準(zhǔn)，所以在內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)必須認(rèn)真檢查。最直觀的檢查方法就是生成等高線，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)高程異常時(shí)，會(huì)明顯的表現(xiàn)出來。如圖2，一圈圈密集的等高線就說明該點(diǎn)發(fā)生了地形突變，根據(jù)測(cè)區(qū)的地形就可以判斷該高程值有問題。

4.2采用多種計(jì)算軟件計(jì)算核對(duì)

土方計(jì)算對(duì)工程設(shè)計(jì)意義重大，不僅設(shè)計(jì)到規(guī)劃設(shè)計(jì)，還牽扯到工程量的結(jié)算，關(guān)系到雙方的經(jīng)濟(jì)利益，其計(jì)算結(jié)果必須精益求精，因此在計(jì)算時(shí)要采用對(duì)最終計(jì)算結(jié)果可采用多種軟件對(duì)算的方法檢核。根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗(yàn)，用南方CASS軟件的三角網(wǎng)計(jì)算方法，其計(jì)算土方量的誤差在甲乙雙方承受的范圍之內(nèi)。

5、結(jié)論

土方測(cè)量從測(cè)量準(zhǔn)備，到數(shù)據(jù)采集，最后內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理計(jì)算，每一步的過程控制都至關(guān)重要，直接影響著土方計(jì)算最終結(jié)果的正確性。只要按照測(cè)量操作程序施測(cè)，數(shù)據(jù)采集合理，計(jì)算方法選擇適當(dāng)，才能保證測(cè)量成果的質(zhì)量。本文提供了在復(fù)雜地形條件下土方測(cè)量的質(zhì)量控制方法，希望對(duì)從事類似工作同行有所幫助，不到之處請(qǐng)同仁們指正。

參考文獻(xiàn)

[1]林觀土.不同土方測(cè)量方法的比較與評(píng)價(jià)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007.

[2]陳黎陽.土方測(cè)量計(jì)算方法比較研究[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2010.