清華三維EPSW在施工平場土石方計(jì)算中的應(yīng)用

龔俊松+王洪

【摘 要】土方計(jì)算在工程施工領(lǐng)域運(yùn)用廣泛，他直接影響到工程造價(jià)和工程質(zhì)量。土石方計(jì)算方法很多，如斷面法、方格網(wǎng)法、基于DTM的計(jì)算法等。本文結(jié)合施工平場運(yùn)到的實(shí)際問題和場地地貌情況，利用EPSW基于DTM方法闡述EPSW在土方計(jì)算中的基本原理、計(jì)算方法及準(zhǔn)確性，并結(jié)合某場地平場方量計(jì)算的實(shí)際情況，論述EPSW基于DTM方法在土方計(jì)算方面的優(yōu)缺點(diǎn)，為同類工程土方計(jì)算提供參考。

【關(guān)鍵詞】EPSW；DTM；土方計(jì)算；基本原理；優(yōu)缺點(diǎn)

Qinnghua flat field in the construction of three-dimensional EPSW Earthwork Calculation

Gong Jun-song，Wang Hong

（Land planning remediation Ltd. Chongqing Aster Chongqing 400711）

【Abstract】Earthwork calculations using widely in the field of construction， he directly affect the project cost and project quality. Earthwork calculation in many ways， such as the cross-section method， grid method， based on the DTM calculation method. In this paper， the construction flat field shipped to the practical problems and venues geomorphological conditions， the use of EPSW DTM-based method described EPSW earthwork calculations in the basic principles， calculation methods and accuracy， combined with a flat field space square calculation of the actual situation， discusses EPSW method based DTM earthwork calculations in the advantages and disadvantages of similar earthwork calculations provide a reference.

【Key words】EPSW；DTM；Earthwork calculations；Basic principles；Advantages and disadvantages

1. 引言

（1）隨著城市的發(fā)展，幾乎所有的工程項(xiàng)目都需要進(jìn)行場地平整，在進(jìn)行項(xiàng)目施工中必然會(huì)涉及土石方的挖、填方量的測量和計(jì)算。其中土石方計(jì)算在重慶這個(gè)丘陵地區(qū)尤為重要，它直接影響到工程造價(jià)和工程質(zhì)量。直接關(guān)系到業(yè)主和施工單位的經(jīng)濟(jì)利益。提供準(zhǔn)確的場地平場土石方量可為搞好工程預(yù)算、結(jié)算奠定基礎(chǔ)。

（2）隨著測繪技術(shù)的科學(xué)發(fā)展，測繪手段的進(jìn)步，全野外數(shù)字化測圖的推廣及網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方法的運(yùn)用，數(shù)據(jù)原始采集的精確度越來越高，保證方量的準(zhǔn)確就取決于計(jì)算方法選擇。現(xiàn)本文就EPSW基于DTM方法進(jìn)行土石方計(jì)算進(jìn)行闡述，詳解該方法在項(xiàng)目中的具體運(yùn)用。

2. EPSW基于DTM土方計(jì)算基本原理

2.1 系統(tǒng)配置。

清華山維EPSW是基于WINDOWS系統(tǒng)下開發(fā)的地理系統(tǒng)軟件，該土石方計(jì)算的硬件配套需一臺(tái)512M 內(nèi)存以上，裝載WINDOWS XP的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將清華山維軟件安裝好，再進(jìn)行軟件注冊(cè)即可。

2.2 數(shù)據(jù)來源。

清華山維EPSW軟件是一套集野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、成圖出圖的系統(tǒng)性軟件，它兼容的數(shù)據(jù)格式和圖形文件很多，通過調(diào)入、導(dǎo)入都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通用。

2.2.1 DWG文件。

DWG文件是工程用圖中最常用的圖形文件，他在設(shè)計(jì)、施工領(lǐng)域運(yùn)用廣泛，以它為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行土方計(jì)算的情況很多，這就要求導(dǎo)入到EPSW中進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯。清華山維EPSW軟件將項(xiàng)目的DWG文件調(diào)入后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模檢查，生成數(shù)字三角網(wǎng)（DTM）。

2.2.2 EPSCE采集。

EPSCE采集系統(tǒng)是EPSW成圖系統(tǒng)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，他將EPSCE軟件安裝在PDA掌上電腦中，配備全站儀實(shí)現(xiàn)外業(yè)一體話成圖，是目前一體話成圖的先驅(qū)。它的數(shù)據(jù)格式通過直接調(diào)入就可以直接編輯使用。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，生成數(shù)字三角網(wǎng)（DTM）。

2.2.3 RTK及全站儀數(shù)據(jù)。

在工程實(shí)踐中，利用RTK及全站儀直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集很普遍，這種方法簡單快捷、投入少，對(duì)大多數(shù)項(xiàng)目該方法十分適用，要利用清華山維進(jìn)行土方計(jì)算就需將這些數(shù)據(jù)編輯成EPSW調(diào)入數(shù)據(jù)格式，然后通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，生成數(shù)字三角網(wǎng)（DTM）。

清華山維調(diào)入坐標(biāo)文件格式：X，Y，Z，點(diǎn)名。

2.3 計(jì)算原理。

利用清華山維EpsW程序生成的數(shù)字三角網(wǎng)（DTM），將兩網(wǎng)加載疊加，通過對(duì)原始地面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高（或竣工標(biāo)高）進(jìn)行比較計(jì)算，提取格網(wǎng)標(biāo)高，然后對(duì)提取的格網(wǎng)高程進(jìn)行計(jì)算，再按方格為單位進(jìn)行匯總計(jì)算。

2.4 破格計(jì)算方法。

每單元格中的挖填方數(shù)據(jù)等于其方格四角高差之和除以四再乘方格的面積（即傳統(tǒng)的計(jì)算方法）。若遇方格網(wǎng)中有高程突變時(shí)，則進(jìn)行破格計(jì)算。在破格和轉(zhuǎn)折處提取高程計(jì)算，這樣使其更加反應(yīng)實(shí)際地貌。endprint

方格網(wǎng)進(jìn)行破格效果對(duì)比如圖1、圖2。

3. EPSW基于DTM方法土方計(jì)算平場工程實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況。

（1）委托單位：XXX高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園建設(shè)投資有限公司。

（2）工作內(nèi)容：依據(jù)甲方提供的B2地塊平場設(shè)計(jì)圖，在B2地塊區(qū)域范圍內(nèi)采用全野外數(shù)字一體化技術(shù)對(duì)平場施工前和竣工后的地貌進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，內(nèi)業(yè)生成1：500數(shù)字化地形圖，然后利用EPS2008軟件按方格網(wǎng)法進(jìn)行土方計(jì)算。

（3）工作地點(diǎn)：XXX高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園建設(shè)投資有限公司A2地塊。

（4）測量范圍：以甲方提供的B2地塊平場設(shè)計(jì)圖作為本次土方測算范圍。

（5）地形條件：土方測量范圍內(nèi)地形高差不大，為典型的丘陵地貌，通視條件一般。

（6）交通情況：交通較好。

（7）作業(yè)人員：XXX有限公司3個(gè)小組。

（8）作業(yè)時(shí)間：作業(yè)時(shí)間為20XX年01月28日。

3.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)。

（1）執(zhí)行規(guī)范：《城市測量規(guī)范》CJJ/T8-2011、《工程測量規(guī)范》GB 50026-2007、《地形圖圖式》GB/T 7929-1996、《測繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》CH 1003-1995。

（2）坐標(biāo)系統(tǒng)：重慶市獨(dú)立系。

（3）高程系統(tǒng)：1956年黃海高程系。

（4）方格網(wǎng)：5米×5米。

3.3 儀器設(shè)備。

（1）數(shù)字化測圖工具 3套；

（2）5米金屬測量桿 3把；

（3）Topcon全站儀 3臺(tái)；

（4）棱鏡 3付；

（5）GPS（網(wǎng)絡(luò)RTK） 1臺(tái)；

（6）清華山維EPSW軟件 4套；

（7）A0繪圖儀 2臺(tái)。

以上儀器在使用前按規(guī)范要求進(jìn)行了檢定，符合要求。

3.4 作業(yè)方法。

（1）高程點(diǎn)的采集。

采用我公司的全野外數(shù)字一體化測量技術(shù)在平場施工前和平場竣工后分別對(duì)測區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行高程點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，點(diǎn)間距離為5米～10米，內(nèi)業(yè)整理編繪生成1：500地形圖，出圖時(shí)對(duì)高程點(diǎn)進(jìn)行取舍后提交甲方，面積為540582 m2。

（2）方格網(wǎng)角點(diǎn)高程的提取。

作業(yè)人員將外業(yè)采集的原始數(shù)據(jù)傳入清華山維外業(yè)測繪成圖軟件中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，核對(duì)無誤后將兩次采集的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行三角高程建模，生成DTM三角網(wǎng)，再按方格點(diǎn)坐標(biāo)同一位置分別提取格網(wǎng)角點(diǎn)高程，制成平場施工前地形和平場竣工地形的地面5米×5米格網(wǎng)高程數(shù)據(jù)。

本工程共建立了平場前原始地貌高程數(shù)據(jù)、竣工高程數(shù)據(jù)共2個(gè)數(shù)據(jù)DTM網(wǎng)。最后將所有高程數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，利用以上數(shù)據(jù)分別計(jì)算挖、填方量。

（3）計(jì)算說明。

每單元格中的挖填方數(shù)據(jù)等于其方格四角高差之和除以四再乘方格的面積（即傳統(tǒng)的計(jì)算方法）。若遇方格網(wǎng)中有高程突變時(shí)，則進(jìn)行破格計(jì)算。

3.5 挖、填方量的計(jì)算。

各方格網(wǎng)的挖、填方量的計(jì)算在EPS2008軟件中進(jìn)行。計(jì)算結(jié)果如下：

以平場竣工地形與施工平場前地形相比較計(jì)算出B2地塊土石方量為：挖方量為1652104.62立方米 ，填方量為 1625357.19立方米，面積為540582.05平方米。

3.6 結(jié)果檢查。

經(jīng)檢查，本工程外業(yè)采集地貌特征點(diǎn)高程密度適中，高程值正確，內(nèi)業(yè)曲面擬合合理，結(jié)論正確，可提交使用。

4. 結(jié)論

通過實(shí)例，我們可以很清楚的看到EPSW在土方計(jì)算方面的成熟運(yùn)用，相對(duì)其它土方計(jì)算軟件，總結(jié)如下。

4.1 優(yōu)點(diǎn)：清華山維EPSW軟件數(shù)據(jù)利用廣泛，運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)算簡單、直觀，數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)確可靠，在實(shí)踐中取得不錯(cuò)的效果。它加入破格后對(duì)地貌還原細(xì)膩，在場地精平中能很好的保證數(shù)據(jù)的真實(shí)正確，它適用于工程施工、園林設(shè)計(jì)、土地整理開發(fā)、土地復(fù)墾、房地產(chǎn)開發(fā)等領(lǐng)域。

4.2 缺點(diǎn)：清華山維EPSW軟件在計(jì)算大面積（0.5平方公里以上）土方時(shí)計(jì)算速度相對(duì)較長，加入破格后圖面數(shù)據(jù)太多，影響一定的圖面效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 清華山維EPSW2008使用說明書.

[2] 《工程測量規(guī)范》GB 50026-2007.

[3] 《城市測量規(guī)范》CJJ/T8-2011.

[4] 《地形圖圖式》GB/T 7929-1996.

[5] 《測繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》CH 1003-1995.endprint