劉立軍 趙興

山東云峰景觀生態(tài)建設(shè)有限公司 山東濰坊 261200

土石方量計(jì)算是道路工程建設(shè)項(xiàng)目中的關(guān)鍵步驟，傳統(tǒng)的土石方量測繪技術(shù)主要采用全站儀或GPS采集處理數(shù)據(jù)，過程較為煩瑣，需大量的外業(yè)工作。同時(shí)，工程土石方算量是一個(gè)涉及多個(gè)影響因素的復(fù)雜問題，無法做到事前精確計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算的土石方量與施工實(shí)際產(chǎn)生土石方量之間的誤差比例限制值，當(dāng)前沒有規(guī)范約定[1]。不同工程依據(jù)慣例或經(jīng)驗(yàn)，有的允許10%-20%的誤差，要求嚴(yán)格的則提高到5%。設(shè)計(jì)土石方量與實(shí)際土石方量的偏差過大，在影響工程進(jìn)度和資金預(yù)算的同時(shí)，還會(huì)受到工程項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源和林業(yè)生態(tài)保護(hù)影響，無論余土外運(yùn)還是購?fù)粱靥?，都相?dāng)困難。

1 緯地軟件在復(fù)雜邊坡工程土石方計(jì)算中的應(yīng)用

眾所周知，在道路橋梁路基工程中，緯地軟件采用平均斷面法進(jìn)行土石方量計(jì)算，即根據(jù)斷面采集原始地面數(shù)據(jù)，再根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)得到道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，用蓋帽的方法求得每個(gè)斷面挖填方面積，從而計(jì)算得到填挖土石方量。具體步驟如下：①數(shù)據(jù)采集及處理。在土石方計(jì)算之前首先需要對(duì)原地面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，我們可以通過緯地道路軟件里面的數(shù)模工具讀取地形圖的高程信息(高程點(diǎn)和等高線)建立數(shù)模。②平面設(shè)計(jì)。根據(jù)總平規(guī)劃，場平邊界線或者邊坡下（上）口線已明確，可將該線假定為道路中心線，以確定好設(shè)計(jì)道路的平面位置。打開緯地道路軟件，通過“新建項(xiàng)目”指定項(xiàng)目名稱和路徑，再通過“設(shè)計(jì)”—“主線平面設(shè)計(jì)”進(jìn)行路線的平面設(shè)計(jì)，得到對(duì)應(yīng)的里程數(shù)據(jù)。③路基控制參數(shù)輸入。通過“項(xiàng)目”—“設(shè)計(jì)向?qū)А眮硗瓿陕坊刂茀?shù)輸入，因?yàn)楣P者將場平邊界線設(shè)置為道路中心線，為了達(dá)到前文所說的只計(jì)算邊坡一側(cè)的土石方量的效果，可將路幅寬度設(shè)為0。④縱、橫斷面原始地形數(shù)據(jù)輸入。因在前文建立了原始地面數(shù)模，因此可方便用“數(shù)?！薄皵?shù)模應(yīng)用”—“縱斷面插值”“橫斷面插值”等工具完成對(duì)縱、橫斷面原始地形數(shù)據(jù)的輸入。⑤縱斷面設(shè)計(jì)。在該項(xiàng)目中，場平標(biāo)高已經(jīng)明確，所以在“縱斷面設(shè)計(jì)”中縱斷面設(shè)計(jì)標(biāo)高按照項(xiàng)目實(shí)際場平標(biāo)高設(shè)置，輸入完畢后點(diǎn)擊“計(jì)算顯示”，可以在窗口中生成縱斷面圖形。⑥橫斷面圖形繪制及土方輸出。在上述設(shè)置完成后，進(jìn)行道路的路基計(jì)算，選擇“設(shè)計(jì)”菜單下的“路基設(shè)計(jì)計(jì)算”，在這個(gè)過程中需保證系統(tǒng)搜索的樁號(hào)范圍一致，否則軟件會(huì)報(bào)錯(cuò)。然后可以進(jìn)行路基橫斷面圖形繪制，選擇“設(shè)計(jì)”菜單下的“橫斷面設(shè)計(jì)繪圖”，輸入需要計(jì)算的起始樁號(hào)和終止樁號(hào)，并選中“生成土方數(shù)據(jù)文件”按鈕，然后分別在“設(shè)計(jì)控制”“土方控制”“繪圖控制”中設(shè)置適當(dāng)參數(shù)，點(diǎn)擊“設(shè)計(jì)繪圖”，即可在窗口中生成路基橫斷面圖，并在緯地道路軟件內(nèi)部計(jì)算得到最終的土石方挖填量，此時(shí)選擇“表格”菜單下“輸出土石方計(jì)算表”得到土方計(jì)算表格[2]。

2 方格網(wǎng)法計(jì)算原理

方格網(wǎng)法是先把要測算的區(qū)域劃分為一定邊長的正方形網(wǎng)格，由外業(yè)測量的原始地形地貌坐標(biāo)點(diǎn)得到正方形網(wǎng)格4個(gè)角上的原始高程值(若網(wǎng)格的角上沒有高程點(diǎn)，可通過周圍高程點(diǎn)內(nèi)插得其高程)，再根據(jù)原始高程值設(shè)計(jì)高程作差，求出填挖線位置并繪制出填挖方分界線[3]。然后根據(jù)網(wǎng)格邊長和高程差值，求出每個(gè)網(wǎng)格的填挖方量，最后累計(jì)求和得出測算區(qū)的填方和挖方量。

3 無人機(jī)傾斜攝影獲取土石方技術(shù)流程

無人機(jī)低空航測作為測繪發(fā)展的新技術(shù)手段具有機(jī)動(dòng)靈活、影像分辨率高、數(shù)據(jù)采集快、外業(yè)勞動(dòng)少等特點(diǎn)，適用于道路工程，在工程勘測、設(shè)計(jì)、施工以及竣工驗(yàn)收等多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮著獨(dú)特的優(yōu)勢。EPC總承包模式是一種可轉(zhuǎn)移生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的集成式交付模式，廣泛應(yīng)用在市政道路項(xiàng)目建設(shè)過程中，包括設(shè)計(jì)、采購、施工多個(gè)過程。傾斜攝影測量通過多視角采集影像，并通過傳感器記錄POS數(shù)據(jù)，配合控制點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)正射影像、數(shù)字表面模型等成果的輸出。采用無人機(jī)傾斜攝影測量計(jì)算土石方量的過程主要分為兩個(gè)階段：一是外業(yè)高程測量；二是內(nèi)業(yè)土石方計(jì)算。外業(yè)過程采用CORS系統(tǒng)或GPS-RTK直接測設(shè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)需用醒目的顏色標(biāo)記，控制點(diǎn)數(shù)據(jù)與無人機(jī)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對(duì)定向，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地面坐標(biāo)系[4]。在測區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)15個(gè)靶向點(diǎn)，用全站儀測量靶向點(diǎn)高程，與點(diǎn)云坐標(biāo)對(duì)比，驗(yàn)證點(diǎn)云數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。內(nèi)業(yè)將點(diǎn)云坐標(biāo)直接導(dǎo)入南方CASS9.1軟件中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量坐標(biāo)文件，進(jìn)行土石方結(jié)算，主要技術(shù)流程：布設(shè)像控點(diǎn)→無人機(jī)航攝→絕對(duì)定向→Pix4D生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)→點(diǎn)云數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)→南方CASS計(jì)算土方量。為驗(yàn)證無人機(jī)傾斜攝影測量獲取土石方量的準(zhǔn)確性，選擇小區(qū)域采用碎步測量的方法直接獲取實(shí)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，計(jì)算土石方量，并與無人機(jī)獲取的土石方量對(duì)比[5]。

4 結(jié)語

總而言之，土石方的施工計(jì)量是道路橋梁施工中的重要步驟，在道路工程中，有效的施工計(jì)量可以達(dá)到精確控制土石方量的要求，為道路橋梁的施工奠定基礎(chǔ)。