不规则三角网法在土方量计算工程的应用

'2009年第2期·北京测绘·51不规则三角网法在土方量计算工程的应用王少云(北京市测绘设计研究院北京100038)【摘要]选用合适的土方量计算方法会影响计算结果的精度，准确地计算土方量会减少工程投资与预算的偏差。介绍了不规则三角网法在土方量现实工程中的应用，利用此法在现实工程中应注意的问题，提出了解决问题的办法。[关键词】土方量计算；不规则三角网法[中图分类号】P258【文献标识码]B[文章编号]1007—3000(2009)02—31概述算量而加大断面间隔，就会降低计算结果的精度；所土地平整工程是土地整理中最重要的组成部分以断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。之一，而土方量的计算则关系到土地平整的投资与预DTM法(不规则三角网法)利用实测地形碎部算，所以快速准确地计算土方量意义重大。点、特征点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计2土方量计算方法简介算土方。基于不规则三角形建模是直接利用野外实测2．1常用法方的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形，组成不常用的几种计算土方量的方法有：平均高程法、规则三角网结构。相对于规则格网，不规则三角网具方格网法、等高线法、断面法、DTM法和区域土方量平有以下优点：三角网中的点和线的分布密度和结构衡法等。完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作平均高程法，即测量时隔20I11测1个碎步点，把为网格结点；不改变原始数据和精度，三角网能很好所有的碎步点高程相加取平均，作为该测区平均高程，地适应复杂、不规则地形，从而更好地表达真实的地以平均高程乘以测区面积求得体积。但此种方法误差面特征。较大，仅适用粗率计算土方量。2．2不规则三角网法方格网法将场地划分成若干个正方形格网，然后对于不规则三角网的构建一般采用边扩展法，就计算每个四棱柱的体积，从而将所有四棱柱的体积汇是指先选择一点作为起始三角形的一个端点，然后找总得到总的土方量。这种方法适宜大面积的土石方估离它距离最近的点连成一个边，以该边为基础，遵循角算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地的土度最大原则或距离最小原则找到第三个点，形成初石方计算。这种方法的缺点是适用范围有局限性且计始三角形。由起始三角形的三边依次往外扩展，并进算精度不高。行是否重复的检测，最后将点集内所有的离散点构成断面法适用地形复杂起伏变化较大，或地狭长、三角网，直到所有建立的三角形的边都扩展过为止。挖填深度较大且不规则的地段。可根据渠长L，按一定在生成三角网后调用局部优化算法，使之最优。三角的长度Li设横断面A1、A2、A3⋯．Ai等，断面法的表达网构建好之后，用生成的三角网来计算每个三棱柱的式为：填挖方量，最后累积得到指定范围内填方和挖方分界线。三棱柱体上表面用斜平面拟合，下表面均为水平=∑V=∑卅)／2(1)面或参考面，计算公式为：i一2i一2在式中，Ai一1，Ai分别为第i单元渠段起终断面V=l十2十3／3·S(2)的填(或挖)方面积；Li为渠段长；Vi为填(或挖)方体式中z1、z2、z3为三角形角点填挖高差，s3为三积。土石方量精度与间距L的长度有关，L越小，精度棱柱底面积。就越高。但是这种方法计算量大，尤其是在范围较3不规则三角网法在工程中的应用大、精度要求高的情况下更为明显；若是为了减少计曾经，我院在承接土方量计算项目的工程基本是[收稿日期】2009—04—02[作者简介】王少云(1969一)，男，北京人，工程师，主要从事工程测量工作。 52·北京测绘·2009年第2期只提供原始数据，然后由设计单位利用原始数据计算土方量。但是由于设计人员不是测绘现场的亲历者，测绘出来的原始数据是否满足设计人员的要求，或者设计人员采用的计算方法是否合理直接关系到土方量计算的结果，有可能造成误判，使计算结果大打折扣。为了弥补这种缺陷，简化计算过程，笔者基于不规则三角网法的理论自行设计开发了土方量计算程序。3．1作业流程1．利用全站仪、GPS以及其他测绘设备获取野外图3原始测量数据。或者直接利用现状电子地形图(CAD图形)中地形点的平面、高程信息。土方量计算程序执行步骤需要首先进行的是场2．计算野外原始测量数据，得出每个地形点的坐地建模(构建三角网)，形成三角网后，根据需要并结标及高程，利用程序读取各点坐标、高程至AUTO—合实际对既已形成的三角网进行必要的人工处理，删CAD图形界面上。除测区外多余的三角形，计算得出所有地形点的平均3．在AUTOCAD图形界面上对地形点进行必要高程，然后输入设计高程，计算出工程的挖方、填方，的人工筛选，以便下一步合理构建三角网。然后将需并输出一个计算结果文件。要参加计算的地形点依次连线(连线不分先后1，并输注：图中首尾相连折线为填挖方分界线。出成DXF格式的文本文件。(注：利用CAD图的可略供检验查对的文本文件的格式为：点号横坐标去上一步骤，直接跳转至本步骤。)(Y)纵坐标()()高程(H)，见图4。4．执行土方量计算程序阶段。①导人数据即读取上一步骤已经形成的DXF文本文件，生成各个高程点依次相连的折线图形，见图1：图43．2存在的问题及解决方法图1由于本程序只是对所有平面、高程数据一次性构建②进行场地建模__构建三角网，计算场地平均三角网，这就要求原始数据尽量做到与现状地形符合、高程。③删除测绘区域外多余的三角形。④填入设计贴切，减少因原始数据与现状地形地貌不符最终导致土高程，计算挖方、填方。⑤输出计算结果，生成检验用方量计算结果准确性的影响。地性线的特点及处理方的文本文件。法：所谓地f生线就是指能充分表达地形形状的特征线。②一④步土方量计算程序执行过程见图2—3：地l生线不应该通过三角网中的任何一个三角形的内部，否则三角形的面就会“进入”或“悬空”于地面，与实际地平均高程鹾历一jll／形不符，产生的数字地面模型(DTM洧错。见图5：息面积一～．—0~-I--W{三角形个数藉葡～⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯副渐{一三勇墼．j厂——一⋯～设计高疆，峦方：值方图2图5 2009年第2期·北京测绘·53解决上述问题的方法是野外原始测量数据必须贴近工程现场的地形，该取点处必须取点，遇到地形起伏较大区域要适当加密高程，以使网状模型尽量趋进工程现场的地形状况，提高计算精度。图5中因斜坡下坡脚线处未取地形点，造成地形变换点处即本例中坡脚线进入构建的三角形内部，使三角形悬于地面之上，直接影响到计算精度。与实际地形相适应的三角形构网见图6：图64结束语方法，达到最优的目的。在实践中我们采用DTM法计算土方量，既保证参考文献了精度，又提高了作业速度，而且此方法从理论上适用任何地形、地貌。然而在对土方量进行计算时，DTM【1]慕永峰，朱昌永，李建，三角网结构DTM的土方计算法相对其他方法有优势，但也要考虑到地形特征、精及应用[J1。测绘工程，2000，9(1)：52—56度要求以及施工成本等方面的情况，选择合适的计算[2]周启呜，刘学军等。数字地形分析【M】。科学出版社，2006,5TheApplicationofIrregularTriangulationNetworkMethodintheCalculationofEarthworkEngineeringWANGShao—yun(BeijingInstituteofSurveyingandMapping，100038，Beijing)Abstract：AppropriateEarthworkcalculationmethodwillaffecttheprecisionoftheresult，accuratelycomputationoftheearthworkmaydecreasethedeviationofengineeringinvestmentfrombudget．Thispaperintroducestheapplicationofirregulartriangulationnetworkmethodinthecalculationofearthworkengineering，andtheproblemswhichshouldbepaidmoreattentionintheprocess，andputforwardthemethodstosolvetheproblems．Keywords：CalculationofEarthwork；IrregularTriangulationNetworkMethod(上接第56页)6．在“sa@SKYFREE一9977130@APP”连接下可4．在OutputTable一栏中输入名称(输出要素类以看到加载进来的数据。至此，数据加载完成。的名称)，点击“OK”继续。4．4加载表格数据5．在加载结束时，出现以下画面，点击“Close”继续。ArcSDE对常见的表格数据都能够很好的支持，6．在“sa@SKYFREE一9977130@APP”连接下可下面我们以后缀名为dat的表格为例来说明ArcSDE以看到加载进来的数据。至此，数据加载完成。加载常见表格的一般步骤。参考文献1．右键单击“sa@SKYFREE一9977130@APP”连接，选择ImportTable(single)。[1】申时凯李擗应用与技术．中国铹道出版社，2005．2．在弹出的对话框中，点击InputFeatures右边[2]刘仁义刘南．ArcGIS开发宝典——从入门到精通．北的浏览按钮，打开浏览对话框。京：科学出版社，2006．3．浏览到需要导人的数据(本例中使用“D：＼教[3】王家耀空间信息系统原理．北京：科学出版社，2001．材-jiaocaiL~rcSDE数据＼GIS—Data＼owners．dat”数据)，『4]汤国安杨听ArcGIS地理信息系统空间分析实验教点击ADD程．北京：科学出版社，2006．ApplicationofArcSDEinDatabaseConnectionandLoadingWANGChong-yang，ZHANGShao—hua(1PekingUniversityFounderTechnologyCollege，Langfang065001；2BeijingInstituteofSurveyingandMapping．Beijing100038)Abstract：ArcSDEisthechannelofGISbetweenArcGISandrelationaldatabase．Itallowstheusertomanagethegeographvinformationinmanykindsofdatamanagementsystem，andenablestousethesedatabyallArcGISapplicationDrocedure．ArcSDEisakeypartofamulti—userArcGIS．ItprovidesanopeninterfaceforDBMS，andallowsArcGIStomanagedataonvariousdatabaseplatform，whichincludesOracle，OraclewithSpatial／Locator，MicrosoftSQLServer．IBMDB2．Informixandsoon．ArcSDEprovidesthenecessaryfunctionforyouifyourArcGISwilluseaheavydatabasevisitedandeditedbvlargeamountofusers．YourArcGIScaneasilymanageashareandmulti—userspacedatabasebvArcSDE．Keywords：ArcSDE；ArcGIS；Install；dataconnection；dataloading'