探讨土地整理中土方计算的应用

探讨土地整理中土方计算的应用

彭凤珍

胡坤峰

河南

信阳

(河南省地矿局第三地质调查队

【摘

4000)

要】本文重点对土地整理中土方计算的几种方法进行探讨,并对不同方法的精度进行分析,提出解决办法。

【关键词】土方计算;散点法;方格网法;断面法;DEM法

土地整理是当前乃至今后国土资源管理工作的重要任务!土地平整工程是土地整理项目的核心内容,土地平整工程投入最高可占总投资的40%～80%,土方量的大小与土地平整的投资直接相关,土方量关系到工程造价,所以计算起来一定要准确、符合实际。传统的土方量计算方法有断面法、方格网法、散点法、数字高程模型法等。不同的计算方法可能导致结果相差较大,因而准确快速地计算土方量对开展规划设计、控制总投资、分配资金具有重要意义。

一、土方计算的原理

1.散点法又叫多点平均法,适用于地形虽有起伏,但变化比较均匀,不太复杂的地形。特点是测点位置不受,可以根据地形情况,布置测点,求平均高程,方法简便。

2.方格网法是首先将场地划分为若干方格(一般10米正方形),从地形图或实测得到每个方格角点的自然标高,由给出的地面设计标高,根据各点的设计标高与自然标高之差,求出零线位置,进而求出各方格的工程量,所有方格的工程量之和即为整个场地的工程量。

3.断面法是在地形图上,根据土方计算的范围,以一定的间距等分场地,将场地划分为若干个相互平行的横截面,按照设计高程与地面线所组成的断面图,计算每条断面线所围成的面积,以相邻两断面面积的平均值乘以等分的间距,得出每相邻两个断面间的体积,将各相邻断面体积加起来,求出总体积。

4.DEM法是用数字形式X,Y,Z坐标来表达区域内的地貌形态,以缩微的形式再现了地表形态起伏变化特征,具有形象、直观、精确等特点。由模型来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标(X,Y,Z)和设计高程,通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量,最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量,并绘出填挖方分界线。从技术上看DEM技术直接使用原始数据,且点子密度大,所以DEM所提供的任意点高程精度好,剖面图的可信度高。CAD技术的使用,代替了大量的手工作业,提高了作业精度和效率。所以在土方量计算中,通常运用DEM结合CAD的方法。

二、土方计算方法

方格网法、DEM法和断面法是使用南方测绘公司开思软件来计算的,下面简要介绍:

1.方格网法土方计算

(1)用复合线画出所要计算土方的区域。

(2)用鼠标点取工程应用菜单下的方格网法土方计算。

(3)弹出选择高程坐标文件的对话框,在对话框中选择所需坐标文件。然后屏幕依次

提示:选择土方计算边界线,用鼠标点取所画的闭合复合线、输入方格宽度、输入设计高程,回车后命令行显示;填挖方量结果,同时图上绘出土方计算图

2.DEM法土方计算

(1)首先要展绘高程点,然后用复合线画出所要计算土方的区域。

(2)用鼠标点取工程应用菜单下DTM法土方计算子菜单中的根据图上高程点计算。

(3)屏幕依次提示:选择边界线用鼠标点取所画的闭合复合线、输入边界插值间隔、平场标高。

(4)回车后屏幕上显示填挖方结果。

3.断面法土方计算

第一步:生成里程文件。

(1)用鼠标点取工程应用\\生成里程文件\\由纵断面生成\\新建。(2)屏幕依次提示:选取纵断面线、输入横断面间距。

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(3)执行“添加”“剪切”“

设计”功能,当横断面设计完成后,点击生成将设计结果生成里程文件。

第二步:选择土方计算类型。

(1)用鼠标点取工程应用\\断面法土方计算\\道路断面。

(2)点击后弹出对话框,道路断面的初始参数都可以在这个对话框中进行设置的。

第三步:在上述对话框中给定计算参数。

(1)用鼠标点取工程应用\\断面法土方计算\\修改设计参数。(2)选择断面线,选中后弹出一个对话框,非常直观的修改相应参数。将所有的断面编辑完后,就可进入第四步。

第四步:计算工程量。

(1)用鼠标点取工程应用\\断面法土方计算\\图面土方计算。(2)选择要计算土方的断面图、在屏幕适当位置点击鼠标指定土方计算表左上角位置。

(3)系统自动在图上绘出土方计算表。

三、几种计算方法的误差分析

1.散点法来计算土方量,其原理简单,计算方便,精确程度,可以

根据地形情况布置测点。应用于大区域土方平衡条件下的土地平整设计,可直接在现有的大比例尺地形图上进行,使设计过程大大简化,能够满足土地整理项目的要求。

2.方格网法简便快捷,易于掌握。更重要的是,应用此方法计算土方量可以简化计算,减少工作量。从而大幅度降低设计人员的劳动强度,提高了设计速度,也提高了工作效率。

误差主要来源是方格网点坐标的量测误差、场地面积的求积误差及平均标高的计算,地形高差越大,采用算术平均法计算平均标高误差越大,求出的土方量误差也大,宜采用加权平均值方格法计算。一般适用于地形起伏不大,且地面坡度有规律,范围比较大的施工场地,也适合平坦地区及高差不太大的地形场地平整。

3.断面法不管是采用图解法,还是采用解析法计算,只需要知道两端横断面的面积,因而计算很简单。但如果施工场地范围很大,那么求面积工作量将会非常大,同时大量的数据可能在计算时带来较大的误差,特别是地形较复杂时,算出的面积值误差会很大。所以断面法一般只适用于山地及高差变化比较大、自然地面较复杂的地段或地形狭长的地带,在道路、管道中应用甚广。

误差主要来源于特征点的量测的误差,计算一般是采用精确的数学模型编程计算,只要选择适当坐标系及合适的特征点和先进的仪器测量,可减弱和消除此项误差。可采取以下措施:

(1)测定数字地形图时,提高采集密度,可以提高横断面的精度。如果横断面为实测,只需测量横段面上的地形变化点,增加测量点的个数。

(2)在测量精度确定后,横断面间距的设置要充分考虑横断面的大小和形状,也要考虑横断面的周长面积比。周长面积比大,则横断面间距可适当小,周长面积比小,则横断面间距可适当大一些。

(3)对于大面积长距离的线路工程,应根据地形状况(起伏、

宽窄、弯曲等)分成几段,然后分别计算土方量,再求总和。

(4)随着计算机技术的发展,利用开发出的测绘成图软件结合AutoCAD软件平台,帮助计算土方量,可以大大提高计算速度、质量和精度。

以上三种方法都和面积计算有关,都是高斯投影平面内的面积,由于面积投影时会产生变形,且变形值与高斯投影子午线和投影面的选择有关。所以,在大范围的或在边缘子午线附近测区计算土方量时,必须考虑面积变形的影响。

(下转第19页)

科技信息○科教前沿○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2008年第28期

四、提倡学生“主体参与”与互动的教学过程

学生学习是学生自身的认识活动,认识活动的主体是学生个人,任何人不能代替学生学习,要靠学生自己学。教师施教的目的,最终要落实到学生身上,教是为了学生的学。只有当老师把学生看成是学习活动的主体,并且在教学过程中让学生真正成为学习活动的主人时,教师才能有效地实现教学的目的。

传统的课程模式,形成了教为中心、学围绕教转,教为基础、先教后学,教多少学多少、不教则不学的依赖性和盲从性,从根本上遏制了学生学习的能动性与创造性。“以人为本”的新课程,改变了旧课程“教”控制“学”的线性教学流程,强调了在师生双方的交往、互动中生成与创造的学习。在思想政治课教学中,学生是在参与教学的过程中建构、保持和应用知识;接受、内化道德、审美观念和价值;掌握思想方法,提高认识、解决问题的能力;形成正确的人生观、价值观和世界观,促进自身的发展。假如没有学生个体的积极参与,没有师生之间的互动、生生之间的互动,没有学生在活动过程中积极体验和内省,道德观念的内化、能力的发展以及觉悟的提高将是一句空话。

因此,只有通过生动活泼的教学环境,调动学生的学习积极性,培养和发挥学生的主体性,才能使思想政治课教学充满活力,促进学生的良好发展。所以,高中思想政治新课程的教学要求教师确立和发挥学生的主体性作用。也就是说要“以学生为主体”,充分认识学生的身心特点和认知特点,相信学生的潜力,满足学生渴望受到尊重、获得成功的需要,充分发挥学生学习的主观能动性;创设良好的学习情境,积极引导学生参与教学,激发学生参与的动机,保持较高的参与兴趣;保证参与时间,提供参与机会,使学生在参与中发展自己。

五、营造民主平等和谐的师生关系

罗杰斯说:“成功的教学依赖于一种真诚和信任的师生关系,依赖于一种和谐安全的课堂气氛”。师生关系是教学活动中的主要关系。本次课程改革从“以人为本”的理念出发,对师生关系重新作了定位,变支配控割为平等合作的民主关系,以新型的“互尊互爱”取代传统的

●

(上接第14页)4.DEM法

DEM的实际精度主要由原始数据的采集误差和高程内插误差两方面决定。数据采集误差主要是指原始资料的误差、采点设备误差、人为误差和坐标转换误差。措施有:用仿射变换消除图纸变形引起的误差、采用高精度的数字化仪、扫描仪。高程内插的误差一方面和选用的数学方法有关,另一方面和采点的方式有关。这是一种性质不同的处理,因为提取的信息在很大程度上受采样区间和所用插值方法的影响。所以,数字高程模型(DEM)精度对土方计算具有重大意义。

基于DEM的土方计算法克服了前三种方法作业人员计算量大,工作繁重,计算精度不高,容易出错等缺点,实现了土方量计算的计算机自动化。目前市面上流行的GIS主流软件都可以生产不同地形类型的DEM产品,但不同的软件对不同的地形在精度上存在一定的差异。所以在计算土方量时,必须根据具体要求,选择合适的DEM产品。

四、结束语

通过近几年的工作实践,可得以下结论,供同仁参考:

1.测量特征点的坐标时,采用全站仪测量既快速又准确。外业采

集数据时,对坎、堤等特殊的地物一定要选取描述地物的特征点,测点密度尽量要大。

2.在填、挖土方量平衡原则下建立数学模型和用相应计算公式,该方法是实用、经济的优化计算方法,将使场地土方量计算的结果更

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(上接第73页)采用专用的工作站管理无盘工作站的映像文件,

确保病毒不会感染整个网络服务器。

规定不同的权限,实现专有目录专人使用,防止越权行为,这样使服务器下的某个子用户的目录感染了病毒,其他用户如果不执行这个目录下的文件,就不会被病毒感染。

4.结论

通过以上方案,我们很好的解决了实验室计算机病毒防范和实验室计算机系统维护工作量之间的矛盾。然而反计算机病毒问题是世界性的难题,随着计算机病毒技术的不断提高,如何应对计算机病毒的

“尊师爱生”。也就是说在教学活动中师生关系应该是“民主、平等”的。建立民主平等和谐的师生关系对于高中思想政治课教学尤为重要。因为充满生命力的课堂以学生为中心。这要求教师要放弃权威思想,放下师道尊严,从思想上把学生当作活生生的、有血有肉、有思想、有灵性的人;从地位上把学生当作朋友式平等的合作关系;在师生平等对话的过程中进行政治教学。如果教师能够把学生当作朋友一样对待,尊重学生的个性与人格尊严,多给学生一份温暖,那么师生关系肯定会多一份融洽与和谐。因此,在教育界流行这样一句名言:“把学生看作是天使,教师便生活在天堂;把学生看作是魔鬼,教师便生活在地狱。”同时,教师作为一个对话者,应在课堂上维护学生的表达权,并倾听学生的心声,以一个学习者的身份参与学生的讨论与交流。弗莱雷曾说:“爱是对话的基础。爱也是对话本身。”在对话的课堂氛围中,教师和学生都能充分地展示自己的才能,发挥自己的潜力。特别是教师在与学生的对话交流中,感受到主体性与工作的创造性、挑战性融为一体的乐趣,从而摆脱了以前重复教参知识的厌烦感和失落感,政治课堂也会因为有了的对话体系而变得活泼起来。

时代的变迁,政治课内容的变化,学生的发展需要,使得政治课堂不仅是学科知识传递的殿堂,更是人性养育的殿堂。在当前的政治课堂教学中,教师要努力实践以人为本、一切为了学生,尊重学生,我相信经过我们的共同努力,一定能培养出适合二十一世纪的合格的高素质人才。科●

【参考文献】

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[责任编辑:韩铭]

趋合理。

3.计算时可采用编程计算,以精确的数学模型编程,变复杂的计算为简单的操作,不仅摆脱了繁琐的人工计算,而且可以利用程序有

关功能对设计坡度、标高等进行修正,做到一次输入、多次计算,以便优化设计方案,提高了速度又确保了精度,达到优化计算土方量和降低工程费用的目的。

4.利用已有地图数字化或野外实测数字化数据,利用GIS主流软件产生DEM并进行土方工程量的计算是一个很好的方法。科●

【

参考文献】[1]南方测绘仪器有限公司.数字化地形地籍成图系统CASS7.0参考手册[Z].2006.

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作者简介:彭凤珍,女,测绘工程师,河南省地矿局第三地质调查队,现从事工程测绘技术工作。

胡坤峰,男,测绘工程师,河南省地矿局第三地质调查队,现从事工程测绘技术及管理工作。

[责任编辑:张慧]

发展和演变。如何更加有效的防范计算机病毒是我们将来努力的方向。科●

【参考文献】

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[责任编辑:田瑞鑫]

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