復雜區(qū)域的多種土方平衡量計算方法的實現(xiàn)與分析-土方量計算畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-06 11:21本頁面
【正文】 的土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度變化平緩的場地適宜用格網法。在傳統(tǒng)的方格網計算中，土方量的計算精度不高。 楊赤中推估 楊赤中濾波與推估法就是在復合變量理論的基礎上，對已知離散點數據進行二項式加權游動平均，然后在濾波的基礎上，建立隨即特征函數和估值協(xié)方差函數，對待估點的屬性值（如高程等）進行推估。 由離散高程點計算待估點高程為： （22） 其中，為參加估值計算的各離散點高程觀測值，為各點估值系數。 挖（填）土方量區(qū)域面積的計算 如果，土方量計算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。 圖22 點與多邊形位置判斷如圖22所示，首先對格網中心點P進行判斷，可以采用垂線法，即過P（x0，y0）點作平行于y軸向下的射線 x=x0 yy0 （23）設多邊形任意一邊的端點為i(xi，yi),i+1(xi+1，yi+1)，令 δ=(xxi)(xxi+1) y5=yi+λ(yi+1+yi) λ=(xxi)/(xi+1xi) （24）(1)當δ0時，若yy5，則射線與該邊有交點,否則無交點,若y=y5，則知P在多邊形上。當y=yi時，說明P在多邊形上。 (3)當δ0時，不予考慮。 通過對圖中PP2點的判斷可以知道，P1位于多邊形內，P2位于多邊形外。 然后利用楊赤中濾波推估法求得的每個方格網的中心點的高程值與格網面積進行計算。 方法傾斜面馬鞍型面MHΔHmaxMHΔHmax楊赤中法 最小二乘配置法 克里金法 無解無解表22 楊赤中法與其它方法內插精度比較 DTM法土方量計算 不規(guī)則三角網(TIN)是數字地面模型DTM表現(xiàn)形式之一，該法利用實測地形碎部點、特征點進行三角構網，對計算區(qū)域按三棱柱法計算土方。相對于規(guī)則格網，不規(guī)則三角網具有以下優(yōu)點： 三角網中的點和線的分布密度和結構完全可以與地表的特征相協(xié)調，直接利用原始資料作為網格結點。能夠插入地性線以保存原有關鍵的地形特征,以及能很好地適應復雜、不規(guī)則地形，從而將地表的特征表現(xiàn)得淋漓盡致等。 三角網的構建 對于不規(guī)則三角網的構建在這里采用兩級建網方式。 一般來說，傳統(tǒng)的TIN生成算法主要有邊擴展法,點插入法,遞歸分割法等,以及它們的改進算法。所謂邊擴展法，就是指先從點集中選擇一點作為起始三角形的一個端點，然后找離它距離最近的點連成一個邊,以該邊為基礎,遵循角度最大原則或距離最小原則找到第三個點,形成初始三角形。在生成三角網后調用局部優(yōu)化算法,使之最優(yōu)。這樣可使得建模流程思路清晰，易于實現(xiàn)。 當地性線與一般地形點一道參加完初級構網后，再用地形特征信息檢查地性線是否成為了初級三角網的邊，若是，則不再作調整；否則，按圖6作出調整。 (a)處理前 (b)處理后圖23 在TIN建模過程中對地性線的處理 如圖23（a）所示，為地性線，它直接插入了三角形內部，使得建立的TIN偏離了實際地形，因此需要對地性線進行處理，重新調整三角網。 ⑵ 地物對構網的影響及處理方法 等高線在遭遇房屋、道路等地物時需要斷開，這樣在地形圖生成TIN時，除了要考慮地性線的影響之外，更應該顧及到地物的影響。經測試后，去掉了所有位于地物內部之三角形，從而在特征線內形成“空白地”。陡坎處的地形特征表現(xiàn)為：在水平面上同一位置的點有兩個高程且高差比較大；坎上坎下兩個相鄰三角形共享由兩相鄰陡坎點連接而成的邊。對陡坎的處理如圖所示： (a)處理前 (b)處理后圖24 對陡坎的處理 如圖24（a）所示，點1至4為實際測量的陡坎上的點，每個點其實有兩個高程值，不符合實際的地形特征。將所有的坎上、坎下點合并連接成一閉合折線，并分別擴充連接三角形，即得到調整后的圖24（b）。三棱柱體上表面用斜平面擬合，下表面均為水平面或參考面，計算公式為： （26） 如圖25所示，Z1，Z2，Z3為三角形角點填挖高差；S3為三棱柱底面積。但是要注意的是TIN方法計算土方量精度高,但其計算過程中數據量大,占用大量存儲空間。 幾種方法的實例比較表24 平原地區(qū)幾種方法填挖方量（） 挖方量填方量方差標準差TIN法 方格網法 平均高程法 地統(tǒng)計法土方量計算 空間插值法和ArcGIS統(tǒng)計利用有限數據建立DEM時必然涉及對無值區(qū)域高程值的估計，即通過臨近實測樣點的高程估計待插值點的高程，也就是空間插值。這與土方量計算原理中“地表連續(xù)和漸變的假定”是一致的。如反距離加權（IDW）插值、自然鄰點插值、最近鄰點插值、克里格插值等。它支持多類型數據和多種數據庫，具有強大的空間分析、統(tǒng)計分析功能。ArcGIS計算土方量是利用DEM提供的高程信息，結合ArcGIS的3DAnalyst，Spatial Analyst，疊合分析和系統(tǒng)分析功能共同完成。如農田的土地平整，要求挖填土方量平衡計算時，平均高程法的計算就能快速的完成。其方法如下：Ha=(H1+H2+...+Hn)/n HH2...Hn為實測點高程數(m)；挖方區(qū)平
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