浅谈土石方工程测量与计算毕业设计论文(编辑修改稿)

浅谈土石方工程测量与计算毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

置关系，在内业是根据这些相对位置关系来拟合出最佳曲面，采用一定的算法计算出土的体积，这就是土石方计算最通俗的定义。 正因为这样，我们在小范围的土方工程中就可以大胆的采用这种无定向对中的测量方法。 下面是具体步骤； ① 在测区内或测区外面选取一个可以测全部测区又可以架设仪器的点。 （要是没有这样的 点，需要架设两到三站的话，就不能用这种方法，后面再叙述另一种方法） ② 在所选的点架设仪器，并把仪器整平。 ③ 输入正确的仪器高，测量甲方所给的地标点（ 甲方所给的起算高程点及东华理工大学长江学院本科毕业论文 浅谈土石方工程测量与计算 第二章 数据采集 7 设计高度点，大部分是距路面高多少公分或某一特征点下挖多少米 ），并记录下来，计算出设计标高，以备内页计算； ④ 碎步测量 ⑤ 内业计算。 上面有叙述，要是不能选取一个可以测全部测区又可以架设仪器的点，此时同样无需定向，但需要对中整平和量仪器高，方法类似。 当然这种方法有一定的局限性（主要是不适用大范围的土方工程），但不能说是在不影响精度的情况的一种省时的 好方法 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 8 第三章 内业计算基本原理与数据处理 土方计算的基本方法 断面法 在碎步测量的平面图或者是数字地形图上，根据土石方的计算范围，将场地划分为若干个横截面，这些横截面需要的是相互平行且间距相等。 （当精度要求不高时，可酌情根据已有地形图来确定断面，当精度要求较高时，则必须到达实地测量以确定断面）。 依据所绘制的断面图将所取的每一个断面划分成为若干个梯形或者三角形，计算每条断面线相互所围成的面积，用每相邻两个断面的面积取平均值然后乘以横断面的间距，得出结果为每相邻两个断面间的体积，将 各个相邻断面的体积相加得出总体积，这种方法被称为断面法。 格网法 先将场地划分为若干个具有一定间距的方格，从数字地形图或者实际测量得到每个方格角点的实际自然标高，再有每个方格角点的设计标高与自然标高只差即为填挖高度，一般以“ +”号 作为填方，“ ”号作为挖方，然后计算每个方格角点的填挖量，并且得到场地边坡的土方量，最后二者相加即为整个场地的工程量。 格网法一般采用水准测量或者三角高程测量方法，测量出网点的标高，进而计算方格网的平均标高和面积。 平均标高有以下几种计算方法： ①算术平均法：将四个角点的 高程求平均值即为平均标高 ②加权平均法：将每个方格的四个角点取平均值作为平均标高，然后每个格网的平均高程即为加权平均高程。 计算前应分清楚挖方区与填方区的分 界 线，在这条线上的施工高度为零。 方格中的土方量的计算方法有以下两种： ①四角菱柱体的体积计算方法： 方格的四个角点全部为填方或者挖方，它的挖填体积为 ： )(4/ 43212 hhhhaV  （ 31） 其中 h1\h2\h3\h4 为方格的四个角 点的填挖高度，取绝对值 m， a 为格网边长。 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 9 图 32 四方棱柱体 （ a）角点全挖或者全填 （ b）角点两挖或者两填 （ c）角点一挖三填或者一填三挖 方格四个角点中一部分是挖方一部分是填方 ,其挖方或者填方的面积为 )(4 32 2241 2122,1 hh hhh haV  （ 32） )(4 3223412423,2 hh hhh haV  （ 33） 方格三个角点为挖方 ，一个是填方时，其挖方或填方量为 ))((6 4341 2424 hhhh haV  （ 34） 4432123,2,1 )22(6 VhhhhaV  （ 35） ②三角棱柱体 的体积计算方法 计算是先按照已绘等高线将各个方格划分成为三角形，每个三角形的三个角点的填挖高度为 321 hhh 当三角形的三个角点全部为填或者挖时，挖填体积为： 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 10 )(63212 hhhaV  （ 36） 图 33 三角棱柱的体积计算 若三角形的三个角点有填方也 有挖方时，其椎体和楔体的体积为： ))(6 4231332hhhh haV  （锥 （ 37） 32 33 2 11 3 2 3[]6 ( ) ( )haV h h hh h h h   楔 （ 38） 其中 3h 为椎体顶点的填挖高度 等高线法 一般我们根据已绘的等高线地形图，计算等高线所围的面积，再根据两 相邻等高线的高差计算土方量，公式如下 ： 11()2 iiV S S h （ 39） 其 中： Si、 Si+1 为相邻两等高线所围成的面积， h为相邻两等高线高差 计算时等高线必须要闭合，如果等高线不闭合，可先离散化等高线后再进行计算 当地面起伏较大、坡度变化较多时，可采用等高线法估算土石方量，在地形图精度较高时更为合适。 平原地区一般不采用该方法。 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 11 DEM 法 DEM 法的 建网 原理 数字地面模型 (DTM)是地貌形态的离散表示，地表的任一特征内容均可视为DTM特征，以高程为特征值的 DTM 也成为数字高程模型（ DEM）。 DEM 的数据主要有规则格网或不规则格网组成，实际中多为不规则 DTM 模型。 数字形式 X、 Y、 Z坐标来表达区域内的地貌形态是 DTM 的特点，然后用微缩的形式重现了地表形态的起伏和变化特征，更加精确，直观，形象。 不规则三角网法是直接利用测区内所有地形特征点，构造出邻接三角形组成的网状结构。 不规则三角网的每个核心基本单元就是不规则三角形的三个顶点坐标，这些坐标完全是由实地测量得到 的。 由于实地观测时是由地形决定的，一般是平面位置的转折点或地形坡度的变换点，着就使得离散点在相关区域中形成非规则形状的三角形。 DTM 土方量 计算 原理 土方量实际上就是原始地表与设计地表之间的体积值，故我们只需在计算区建立两个 DEM，一个为原始的 DEM，另一个为设计地表的 DTM，然后根据两个 DEM的差即可求出土方量。 土方量的计算可按下述方法进行： 在相同的坐标原点和格网分辨率的条件下，将统一区域的两个 DEM 进行叠加得到一个新的 DEM，设为 DEM1，则有 DEM1=DTMDEM，其分量表达 式为： dt jiZjiZjiZ ),(),(),(1  （ 310） 其中 tjiZ ),( 为地表 DTM格网点高程， djiZ ),( 为 DEM 的格网点高程。 对于任一格网 (i,j),若 0).(1 jiZ ，则该格网点挖方，若 0),(1 jiZ ，则该格网点为填方。 设格网面积 dydxA  ，则该格网处的土方量为： AjiZjiV  ),(),( 1 （ 311） 分别对 0),( jiV 和 0),( jiV 的数据进行累加，即可求的该区域的填挖方量。 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 12 理想模型 的体积 计算 这里所谓的理想模型是指其体积可根据已有的公式计算出来的模型，也就是说其真值是已知的模型。 本文例举了二了模型即三棱柱，四分之一圆柱 ， 重点讲述了在 cass 环境下格网法和三角 DTM 法计算。 三棱柱体积计算 我们是把一个长为 30m，宽为 20m，高为 10m 的等腰三菱柱置于空间直角坐标系中，把长方形底面放置在 Z=5 的平面上，再使三菱柱的长与 X轴平行，宽与Y 轴 平 行 ， 再把 平面 X=5,10,15,20,25,30 ， Y=0,10,20 以及X=,， Y=5,15 与三菱柱的交点 作 为特征点，并提取这些点的坐标，输入到 excel 中，保存成 csv 格式的文件，最后改成 能够识别的 dat 格式文件，具体截图如下 34 图 34 三棱柱原始数据 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 13 采用格网法计算的主要步骤与 DTM 法是一样的，主要包括①将 dat 格式的数据展到 cass 里面②绘制计算区域即三菱柱的长方形地面③参数设置，这里我们计算三菱柱的体积，由坐标数据知道， 设计高度应为 5m，④输出结果，格网间距依次设置为 ， 5 ， .， 10， 15 和 20m计算体积，截图见图 35 图 35 三棱柱格网法 5m间距方法计算结果截图 我们同样把计算结果画成散点图，横坐标表示格网间距，单位为 m；纵坐标表示计算体积值，单位为 m179。 ，结果显示见图 36 图 36 格网法 不同格网间距方法计算 三棱柱 结果散点图 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 14 TEM法方法 体积 计算 采用 TEM法计算的主要步骤包括①将 dat格式的数据展到 cass 里面②绘制计算区域即三菱柱的长方形地面③参数设置，这里我们计算三菱柱的体积，由坐标数据知道，设计高度应为 5m，④输出结果，格网间距依次设置为 ， 5 ，.， 10， 15 和 20m计算体积，截图见图 37 图 37 三棱柱 TEM 法 5m间距 方法计算结果 截图 我们的计算结果绘制成散点图，横坐标表示格网间距，单位为 m；纵坐标表示计算体积值，单位为 m179。 ，结果显示见图 38 图 38 TEM 法不同间距方法三棱柱计算结果 散点 图 东华理工大学长江学院本科毕业论文 土石方工程测量与计算 第 三章 内业计算原理与数据处理 15 圆柱体积计算 我们把半径为 100，高为 50 的 1/4 圆柱的底面置于空间直角坐标系中 Z=5的平面上，让圆心为与（ 0,0,5）处，一条半径与 x 轴平行。