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一、利用斷面法計算土石方量。
在地形復雜山非等級公路改建中,當公路的地形變化非常復雜,比如路面存在較多起伏和不規則地段,或者填挖所需土石方量較多等情況,我認為斷面法是進行此類山區公路改建土石方量計算的最佳方法。斷面法計算土石方量的原理是首先在計算范圍內布置斷面線,斷面一般是垂直于等高線,或垂直于大多數主要構筑物的長軸線,斷面的多少應根據設計地面和自然地面復雜程度及設計精度的要求而確定。在地形變化不大的地段,可少取斷面。想方設法在地形變化復雜的設計計算精確度較高的地段要多取斷面。由斷面法測量土石方量的表達式中可以看出測量的準確度與渠長所截橫切面的數量有關,當渠長所截橫切面越多,即i越大,Li越小,測量精度就越高。但是這種方法的實際操作性的局限性很大,有其是地形變化非常復雜,比如路面存在較多起伏和不規則地段,或者填挖所需土石方量較多時,要非常精確盡可能多地劃分橫切面是很難的,測量時間和人力代價也是很大,但如果為了減少測量時間和計算量而選擇較少的橫切面,勢必會降低計算準確度,由此可見斷面法是以犧牲工程進度為代價來兼顧計算精度的一種測量方法。
二、利用方格網法計算土石方量。
在地形復雜山非等級公路改建中,當公路的地形變化不太復雜,比如路面存在較少不規則地段和起伏,其地面起伏較為平緩時等情況,我認為方格網法是進行此類山區公路改建土石方量計算的最佳方法。方格網法的基本原理是將計算區域劃分為若干個具有一定間距的正方形方格,在方格網點測定點位高程,對每一個網面按照四角高程的平均值計算土方。挖填方宜分別冠以“-”“+”號以示區別,然后分別計算每一方格的挖土填方,將挖填方所有方格計算的土方匯總,即得場地挖方和填方的總土方量。使用方格網法計算土石方量的精度是次于斷面法。但是目前這方面的專業研究提出一些改善型方格網法計算土石方量的方法,其中最常見的也是改善型方格網法中最有效的是高程內插方格網法,即“楊赤中濾波推估法”。高程內插方格網法的具體方法是在復合變量理論的基礎上,對已知離散點數據進行二項式加權游動平均,然后再濾波的基礎上,建立隨機特征函數和估值協方差函數,對待估點的屬性值進行推估)可提高計算精度,此種方法也是最常用的一種土石方量計算方法。
三、利用DTM法(不規則三角網法)計算土石方量。
DTM法主要是中利用地形復雜山區非等級公路的地形碎點和特征點構建合適的三角網進行測量。然后對構建的TIN區域按三棱柱法計算土方、石方。基于不規則三角形建模是直接利用山區實測的地形特征點(離散點)構造出鄰接的三角形,組成DTM結構。相對于規則格網,不規則三角網具有以下優點:三角網中的點和線的分布密度和結構完全可以與地表的特征相協調,直接利用原始資料作為網格結點;不改變原始數據和精度;能夠插入地性線以保存原有關鍵的地形特征,以及能很好地適應復雜、不規則地形,從而將地表的特征表現得淋漓盡致等。因此在利用不規則三角網法算出的土方量時就大大提高了計算的精度。
不規則三角網法的精度相對較高,因為三角網能較好地適應復雜、不規則地形。但計算精度取決于TIN模型的精度(即采樣點的數量、密度,采樣密度應根據實際的精度需要而定。實際采樣時,地形復雜的區域應適當增加采樣密度,地勢平緩區域采樣點密度可適當減小)。對于不符合實際地形的TIN應進行修改,使得其對外業特征點的測設有一定要求,內部計算過程復雜,占用大量存儲空間。因此,如果測區地形較復雜,地圖本身數據量大時就應慎重考慮是否采用該方法。
四、對幾種測量方法的簡單總結。
通過對以上幾種土方量計算方法的介紹,我們可以看到以下幾個特點:在坡度變化不太大的山區的公路修建,宜采用方格網法。這種方法簡單,計算量較小;若山區地形狹長,則適宜使用斷面法進行計算土方量;TDM法主要是中利用地形復雜山區非等級公路的地形碎點和特征點構建合適的三角網進行測量。TDM法主要適用于在地形起伏變化較大、而且存在較多地形碎點和特征點的山區公路,但其本身測量量和計算數據量都比較大,對工程的測量施工要求比較高。
五、結語
總之,在對于地形復雜山區非等級公路改建中的土石方量計算一定要進行全面規劃,在保證工程質量的前提下,既要考慮當地山區具體地形條件和工程具體施工要求,同時還要考慮工程施工的成本和時間,從中選擇一種最佳的計算方法,最終達到公路建設高質高效的基本要求。