工程测量中土石方量测量计算误差分析

王海东闫进

摘要：我国建立了完整的工业体系，对我国基础建设有很大帮助。尤其是改革开放以来，我国基础建设不断完善，在基础建设过程中有很多工程设计到土石方量的拉运，比如：水利建设、道路建设、城市管网铺建、房屋建设、土地平整、露天矿剥离等等，对拉运的土石方进行准确测量计算是一个测量人员的基本职业要求，本文就土石方的测量计算误差进行简单分析。

关键词：测量；计算；误差分析

正文：

在土石方拉运过程中常用的测量方法主要有以下几种：

1、GPS测量方法

GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。它是利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，也称为全球卫星定位系统。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展，测量人员可以利用测量版GPS接受机对施工区域施工前后地形进行采集，从而计算得到土石方变化量。

2、全站仪测量法

全站仪，即全站型电子测距仪（ElectronicTotalStation），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，是在工厂测量中运用较为广泛，施工前期在施工区域建立永久控制点，依据控制点对测量区域地形进行采集，获得原始数据，施工完成后，再次采集施工区域地形，从而计算出施工区域的土石方变化情况。

3、摄影测量法

是一种利用被摄物体影像来重建物体空间位置和三维形状的技术，可以上溯到19世纪中叶。摄影测量法可以应用于多个领域，本文就简单介绍其在工程测量土石领域的应用，工程测量土石量一般用到的是无人机小区域测量，施工前期对施工区域进行飞行摄影测量，施工完成后再次对施工区域进行测量，通过内业处理将两次测量的成果比较计算，从而得到施工的变化区域，进而得到施工过程发生的土石方变化量。

4、三维激光扫描仪法

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型在工程施工前后分别进行扫描，得到施工前后的数据点云，从而得到施工方量。

5、全自动测量扫描车测量法

全自动测量车是近几年发展的测量技术，是将车辆、陀螺导航、三维快速激光扫描仪结合起来，从而快速得到测量区域点云的方法。施工前后分别采集数据，通过软件可以自行计算出测量区域的土石方量。

土石方量计算方法目前市场上用的比较杂，总结起来其方法主要有以下几种

1、微积分法

a、微积分数学原理

计算不规则体的体积理论上可以用二重积分三重积分来求，对于一般不规则的采用三重积分时，需要对积分区域进处理，因为三重积分可以求出的一般都是较为简单的区域，这样可以通过把区域进行分割成相对较规能处理的区域，基本原理是将拉运体进行小的分割微积分法。

b、微积分法的运用

目前微积分法应用到工程测量土石方计算分割方法主要有断面法和网格法断面法主要是将拉运体进行断面分割，获得每个分割体的体积，最好求得总的体积，可以采取横向分割，也可以采取竖向分割。网格法主要是竖向分割法，将拉运体分割成无数个小的立柱，求得每个分割立柱的体积，最终求得总的拉运体体积。

2、三角网法

三角网法也是目前工程测量中常用的体积计算法，他是施工前后测量的特征点随机构建三角网，从而计算出拉运的体积。

误差分析

误差来源主要有系统误差和偶然误差，系统误差有包括测量仪器和计算程序系统误差，偶然误差主要是测量偶然误差。

1、测量方法误差分析

几种测量方法系统误差的比较。

GPS测量法系统误差来源于GPS接受机，由于GPS是美国建立的全球导航系统，目前在民用版的仪器中，其定位误差是十米级级别别，但是构建好当地的控制点和当地转换参数，建立RTK测量法可以达到厘米级的定位精度。可以满足一般的工程测量。

全站仪测量法，仪器的系统误差较小，测距精度是（A+Bppm×D）mm，根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，7″等几个等级综合点位误差根据数学平差计算可得。

摄影测量法往往与摄影测量仪器有关，目前我国摄影测量仪器档次不其，精度差异较大。目前我国工程中往往实验无人机航测，此方法采集的影像较为形象，测量精度可以满足工程使用。

测量车测距精度跟全站仪精度类似，而且较全站仪可以快捷的采集点云，但是成本较高，一般测量单位无法使用。

2、软件误差分析

软件系统误差，微积分法数学方法完善，三角网法精度较低，相同的测量点可以构建不同的三角网，计算出的体积有差异，这种方法在小拉运体体积计算中往往达不到精度要求，但是三角网法编程，使用较为方便，也是目前大多数测绘单位使用的测量方法。

通过比较我们看出，对测量人员来说要取的拉运体体积，必须根据测量成本选择合适的测量方法和计算方法，才能满足生产，这样作为测量人才能为我国的经济建设作出贡献。

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