激光測距儀加水平角度測量儀的土方量計算

曾磊 王研 秦曉剛

在沙漠大型場站的建設中,往往牽涉到場地平整、填挖土方、移填回筑等土方量的計算,以往這種計算是通過專業軟件在測量圖上來獲取數據,通過專業軟件來計算土方量,這就要求測量圖首先要有很高的精度,和站場內的地形、地貌能夠很好的吻合。如果基礎資料本身誤差很大,不論何種方法計算的數據都存在很大的缺陷,和現場實際的土方量出入很大。隨著建設要求的提高,在沙漠場地建設中,有時需要計算不同階段的土方量來實時獲取整個場地內的土方變換,進而安排和調整施工機械和施工人員,使資源和人力得到有效的利用。

由于施工圖階段的測量圖測繪好以后,具有現實性,無法提供場地內不同階段地形變化,所以也就無法計算已挖或已填的土方量,給場地平整的后續管理帶來了制約,如果通過實時提供常規的測量圖紙來滿足需求,勢必會造成測繪資源的極大浪費,非常不經濟,而且人力物力也滿足不了。這就需要尋求一種可靠、簡單易行、成本較低、快速便捷的測量方法來滿足實際的需要。

目前地形測量中較多采用的儀器有全站儀和GPS RTK兩種,兩種測繪儀器各有特點,全站儀測繪需要通過觀測儀器和棱鏡之間的距離和角度來轉化為地物的三維坐標,這就需要棱鏡采集的數據點真實有效,而隨著場地的平整開挖,沙丘往往形成10 m～20 m高的斜面,人無法在作業面上進行數據采集,而這關鍵數據點采集的質量直接影響土方量計算的準確性,近年來無棱鏡激光測繪可以在一定程度上彌補數據采集的困難,但往往受到激光距離有效區間的限制,而頻繁的設站勢必會造成工作量的增大。

RTK測量不會受到通視的影響,具有方便快捷、定位精度高、不受氣候影響等特點,但RTK進行作業時需要一套基準站和流動站來配合作業,而且儀器成本較高,人工采集地形點易受到場地地形限制,同樣不能較好地反映原始地貌。

為了能方便快捷地反映出地形變化引起的土方量,在實際生產中我們在作業時引進了激光測距儀加Mapstar水平角度測量儀組成的儀器來現場采集數據,儀器具有的優點有:1)不用棱鏡,激光測距可達到500 m左右,完全滿足單站測量的要求;2)體積小、重量輕,由于儀器采用的是鋁合金的三角支架,加上激光測距儀整套設備重量只有2 kg左右;3)作業成本較低。由于使用無棱鏡,只要單人就可以使用,單人單機可以連續工作20 h左右,大大提高了作業效率。

通過對幾個同等規模站場沙丘(200 m×150 m)的測量發現:多次分段觀測方便快捷、省時省力,每次觀測比原來節約一半時間,其測量的精度相對于全站儀和RTK來講較低,但對于土方量的計算來說完全滿足要求,配合中文體積計算及成圖軟件可以方便快捷的進行出圖,可從不同角度繪制沙丘立體圖形,從而計算出實時土方量。每次測量的結果存入軟件的數據庫,可以制作成報表。

在工期較緊、人員緊缺或者全站儀無棱鏡測量不能支持的情況下,采用測距儀加水平角度測量儀的測量形式可以滿足沙漠中建站時沙丘土方量變化的測量要求,實時、快捷的計算出土方量的變化趨勢。

[1]李青岳,陳永奇.工程測量學[M].北京:測繪出版社,1993.