【文章內(nèi)容簡介】 性線為三角邊，向兩側(cè)進(jìn)行擴(kuò)展，使其符合實(shí)際地形。 ⑵ 地物對(duì)構(gòu)網(wǎng)的影響及處理方法 等高線在遭遇房屋、道路等地物時(shí)需要斷開，這樣在地形圖生成 TIN 時(shí)，除 了要考慮地性線的影響之外，更應(yīng)該顧及到地物的影響。一般方法是：先按處理地形結(jié)構(gòu)線的類似方法調(diào)整網(wǎng)形；然后，用 “ 垂線法 ” 判別閉合特征線影響區(qū)域內(nèi)的三角形重心是否落在多邊形內(nèi)，若是，則消去該三角形 (在程序中標(biāo)記該三角形記錄 )；否則保留該三角形。經(jīng)測(cè)試后，去掉了所有位于地物內(nèi)部之三角形，從而在特征線內(nèi)形成 “ 空白地 ” 。 ⑶ 陡坎的地形特點(diǎn)及處理方法 遭遇陡坎時(shí)，地形會(huì)發(fā)生劇烈的突變。陡坎處的地形特征表現(xiàn)為：在水平面上同一位置的點(diǎn)有兩個(gè)高程且高差比較大；坎上坎下兩個(gè)相鄰三角形共享由兩相鄰陡坎點(diǎn)連接而成的邊。當(dāng) 構(gòu)造 TIN 時(shí)，只有顧及陡坎地形的影響，才能較準(zhǔn)確的反映出實(shí)際地形。對(duì)陡坎的處理如圖 26所示： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 11 圖 26 對(duì)陡坎的處理 如圖 26（ a）所示，點(diǎn) 1~4 為實(shí)際測(cè)量的陡坎上的點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)其實(shí)有兩個(gè)高程值，不符合實(shí)際的地形特征。在調(diào)整時(shí)將各點(diǎn)沿坎下方向平移了 1mm，得到了 5~8各 點(diǎn)其高程值根據(jù)地形圖量取的坎下比高計(jì)算得到。將所有的坎上、坎下點(diǎn)合并 連接成 一閉合折線，并分別擴(kuò)充連接三角形，即得到調(diào)整后的圖 26（ b）。 三角網(wǎng)與切割面的關(guān)系 三角網(wǎng)是由很多個(gè)獨(dú)立的三角形組成，網(wǎng)中的每一個(gè)三角形都有很多相同的特征，所以研究一個(gè)三角形特征就可知整個(gè)三角網(wǎng)的特征。如圖 27所示，三角形 ABC為三角網(wǎng)中的一個(gè)三角形， A、 B、 C 三點(diǎn)為地面的三個(gè)高程點(diǎn)，有其三維坐標(biāo)。將 A、B、 C 三點(diǎn)分別垂直向下和向上延伸構(gòu)成一個(gè)下底和上底無限的三角棱柱 Z。用空間切割面 P(水平或非水平 )切割這個(gè)棱柱 Z，切割后，三角棱柱 Z 與空間切割面 P相交于A B C1，根據(jù) A B C1三點(diǎn)與三角形 ABC 的不同關(guān)系形成各種不同形狀的柱體。我們要計(jì)算的開挖方量就是這些柱體的體積。 圖 27 三角形特征 在各種土方量計(jì)算中，都有一個(gè)或多個(gè)切割三角網(wǎng)的多邊形，我們把這個(gè)多邊形 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 稱為空間切割面。因此，我們這里討論的空間切割面不是一個(gè)平面，它是一個(gè)有邊界點(diǎn)的多邊形。在計(jì)算土方量時(shí)，要求用戶給出這個(gè)面內(nèi)的任意不在同一直線上的三點(diǎn)的三維坐標(biāo)，根據(jù)這三點(diǎn)可以建立這個(gè)平面方程。然后根據(jù)空間切割面邊界點(diǎn)的 X、Y 坐 標(biāo)，由平面方程，可計(jì)算出各點(diǎn)的高程。 圖 28 所示三角棱柱與空間切割面關(guān)系圖 (a)、 (b)、 (c)，圖中 A2B2C2 為三角網(wǎng)中的一個(gè)三角形 , A B C1 為三角形 A2B2C2 在垂直方向上向上下延伸后與空間切面P 的交點(diǎn)，根據(jù) A B C1 與 A B C2 三點(diǎn)的空間關(guān)系分成三種情況 : (1)空間切割面切割三角棱柱時(shí)僅有挖方量，如圖 (a)， A B C2 三點(diǎn)高程分別大于 A BC1 的高程，土方量計(jì)算部分是一個(gè)三棱柱，體積為土方計(jì)算中的挖方量； (2)僅有填方量，如圖 (b), A B C2 三點(diǎn)的高程 分別小于 A B C1 三點(diǎn)的高程，土方量計(jì)算部分也是一個(gè)三棱柱，其體積為土方量計(jì)算中的填方量； (3)既有挖方量又有填方量，如圖 (c)，三角形 A2B2C2 與三角形 A1B1C1 相交與 E、 F 兩點(diǎn)。土方量計(jì)算有兩部分，填方量部分 A1A2EF(三棱錐 )，挖方量部分 EFB1C1C2B2(楔形 )。 圖 28 三角棱柱與空間切割面關(guān)系 由于空間切割面具有邊界性，邊界線勢(shì)必與三角網(wǎng)中部分三角形相交，與空間切割面 P的邊界線相交的三角形我們稱為邊界三角形，解決邊界三角形的土方量 計(jì)算問題是土方量計(jì)算中的難點(diǎn)。我們可以利用空間切割面的邊界線的平面方程 (只含 X、 Y兩個(gè)未知數(shù) )和三角形中與空間切割面相交的一條邊的平面方程求出交點(diǎn)的平面坐標(biāo)(X、 Y)，然后根據(jù)距離比與高差比相等的關(guān)系，可求出交點(diǎn) 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 13 圖 29 邊界三角形和空間切割面的關(guān)系 的高程。如圖 29邊界三角形 ABC 的邊 AB 與空間切割面 P的邊界線 P1P2的交點(diǎn)為 E，已知邊界線 P1P2和三角形邊 AB 所在的直線平面方程由公式（ 27）和（ 28） : 0111 ??? CYBXA （ 27） 0222 ??? CYBXA （ 28） 利用式 (（ 27） )、 (（ 28） )可求出交點(diǎn) E的 X、 Y值，設(shè) E 點(diǎn)的高程為 He，由于 A、 B、 E三點(diǎn)共線，故有 : ? ? ? ? ebaebeea SSHHHH // ??? （ 29） 其中 Sae、 Seb 分別表示 AE、 EB 兩線段的距離 (利用 X、 Y 坐標(biāo)計(jì)算 )，用式 (29)可計(jì)算出交點(diǎn) E 的高程 He。 ? ? ? ?aeebbaeaebe SSHSHSH ??? /** （ 210） 土方量的計(jì)算 空間切割面與三角網(wǎng)結(jié)構(gòu) DTM 相交時(shí)，使得不同的三角形與空間切割面有不同的關(guān)系，土方量計(jì)算的形狀各不相同，所以有必要討論多邊形棱柱 (錐 )的體積計(jì)算原理。這里討論的多邊形棱柱是一個(gè)上、下底面不平行，下 底面不水平，棱鉛垂的一般多邊形棱柱。 （ 1）一般多邊形棱柱的體積 如圖 210所示 ,多邊形棱柱體積的基本公式為（ 211） 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 14 圖 210 多邊形形棱柱 hSV *? （ 211） 式中， S 為多邊形棱柱底面在水平面上投影的面積，可以用 A,B,C,D 的平面坐標(biāo)(xi,yi)按公式（ 212）計(jì)算 ? ?? ?11 121 ?? ? ??? ? iini ii xxyyS （ 212） 其中， n 為棱柱底面多邊形的邊數(shù)， yn+1=y1， xn+1=x1； h 為多邊形棱柱各棱長的平均值，即公式 (213) ? ? nhhhh n /... .. .21 ???? (213) 各棱長可以由上、下底邊界點(diǎn)的高程求得，即公式 (214) AA HHh ?? 11 ， BB HHh ?? 12 (214) （ 2）多邊形棱錐的體積 圖 211 多邊形棱錐 如圖 211所示，多邊形棱錐體積的基本公式 (215)為 3/*hSV? (215) 式中， S 仍按式 ((212)計(jì)算； h表示棱錐的高，用 E 點(diǎn)的高程減去多邊形底面各邊界點(diǎn)高程的平均值求得。 （ 3）楔形的體積 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 15 楔形是一個(gè)特殊的柱體形狀，如圖 212所示的楔形圖，已知 A、 B、 C、 D、 E、 F各點(diǎn)的三維坐標(biāo)，計(jì)算楔形的體積。解法如下 : 圖 212 楔形 1．計(jì)算底面 ABCD 的投影面積，計(jì)算方法同上； 2．計(jì)算楔形的高，利用 E、 C、 F、 D的高程計(jì)算高差 Hec、 Hfd，楔形高為兩高差的平均值為公式 (216)： 4/)( fdec HHh ?? (216) 3． 楔形體積 hSV *? (217) 所以由以上所知當(dāng)三角形的 3 個(gè)角點(diǎn)全部為挖或全部為填時(shí)計(jì)算式為 ShhhV *3 321 ?????? ??? (218) 式中 S 為三菱柱底面積 。 H H H3 為三角形各角點(diǎn)的施工高度，單位 m，用絕對(duì)值代入． 當(dāng)三角形 3 個(gè)角點(diǎn)有挖有填時(shí)，零線將三角形分成 2 部分，一個(gè)是底面為三角形的錐體，一個(gè)是底面為四邊形的楔體． H3指的是錐體頂點(diǎn)的施工高度．其中，錐體部分和楔體部分的 體積為： ? ?? ?? ?? ? ?????? ?????????123322133323133hhh*3SVhhhhh*3SVhhhhh鍥錐 (219) DTM 土方量計(jì)算誤差探討 理論上說 ,基于 DTM 的土方量計(jì)算法適用于任何情形， DTM 的精度是影響土方量計(jì)算準(zhǔn)確與否的主要因素。由于實(shí)際地形的非平穩(wěn)性 。 DTM的精度主要取決于原始采樣點(diǎn)的密度和分布以及地形特征顧及與否 。 其中 DTM誤差的一種來源是對(duì)自然真實(shí)表 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 16 面的采 樣過程。這種誤差出現(xiàn)在從原始資料產(chǎn)生地面點(diǎn)的過程中．誤差是由原始資料本身的不合適性和使用的儀器引起的。我們可以采取一些措施盡量減小它。使之達(dá)到誤差允許的 范圍 內(nèi)。 DTM 誤差的另一種來源是重新采樣，即在保留了與原始地面較為逼近的情況下，將由原始數(shù)據(jù)派生的數(shù)據(jù)壓縮成易于管理的過程中 ， 這是一種性質(zhì)不同的處理。因?yàn)樘崛〉男畔⒃诤艽蟪潭壬鲜懿蓸訁^(qū)間和所用插值方法的影響。 DTM誤差的表達(dá)和研究涉及到 DTM 與實(shí)際地面的平均偏差．也涉及誤差的分布和誤差的非隨機(jī)空間分量。對(duì)于一個(gè)實(shí)際 應(yīng)用 問題．要確定一個(gè)合適的 DTM，則基本上依 賴于研究對(duì)象所要求的精度 ， 采樣方法以及對(duì)地形變化的敏感度?？傊?DTM 的精度取決于采樣密度、測(cè)量誤差 (偶然誤差．系統(tǒng)誤差和粗差 )、地形類別、高程點(diǎn)數(shù)目和位置等。影響精度的主要 元 素是數(shù)據(jù)獲取，通過選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)插法，可以獲取基本相同的精度。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 17 第 3 章 土石方計(jì)算數(shù)據(jù)的采集及處理 外業(yè)數(shù)據(jù)采集 在計(jì)算土石方時(shí)需采集數(shù)據(jù)，全站儀測(cè)量是當(dāng)今普遍運(yùn)用的測(cè)量方法，其在很多方面都運(yùn)用到了。在土石方的測(cè)量中適合任何地形的測(cè)量，并且作業(yè)簡單快速，精度較高。 土方測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè) 土方工程的 測(cè)量與計(jì)算所需的控制網(wǎng)主要是測(cè)圖控制網(wǎng)。該控制網(wǎng)的作用是為土方工程的測(cè)量工作提供工程范圍內(nèi)統(tǒng)一的參考框架，為土方測(cè)量工作提供位置基準(zhǔn)，滿足土方工程在設(shè)計(jì)階段對(duì)測(cè)繪在質(zhì)量、進(jìn)度和費(fèi)用等方面的要求?？刂凭W(wǎng)也具有控制全局、提供基準(zhǔn)和控制測(cè)量誤差積累的作用。 在布網(wǎng)前應(yīng)收集測(cè)區(qū)內(nèi)已有的平面、高程控制和地形圖等測(cè)繪資料。網(wǎng)點(diǎn)的密度視測(cè)圖而定，點(diǎn)的位置取決于地形條件，控制范圍應(yīng)較大，應(yīng)盡量均勻便于施測(cè)和進(jìn)行圖根加密。測(cè)圖控制網(wǎng)還應(yīng)與國家控制點(diǎn)相連。測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)，即控制點(diǎn)的選擇與測(cè)量工作。土方工程控制網(wǎng)的布設(shè)也采用逐