淺談利用RTK法計(jì)算土石方工程量

陳莎+何柯達(dá)+吳會(huì)軍

摘 要：隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，工程建設(shè)對工期的要求越來越高，而土石方工程作為施工的第一項(xiàng)重要工作其速度和質(zhì)量就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的土方測量工作不僅作業(yè)難度大而且效率低下，隨著RTK技術(shù)的不斷更新升級(jí)，利用RTK技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助制圖工具，不僅可以大大減輕土石方外業(yè)測量的強(qiáng)度，而且可以簡化內(nèi)業(yè)繪圖計(jì)算的工作量。

關(guān)鍵詞：RTK技術(shù)；土石方量；方格網(wǎng)法

中圖分類號(hào)：TU751 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0072-02

土石方工程在各類工程建設(shè)中均占有較大比重，如場地平整、土方量核實(shí)、基坑（槽）與管溝開挖等。由于其具有工程量大，質(zhì)量要求高、施工條件復(fù)雜等特點(diǎn)，生產(chǎn)企業(yè)要想快速得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)必須對土石方測量的速度和精度提出更高的要求。本文將介紹如何采用RTK技術(shù)進(jìn)行土石方工程的測量及利用南方CASS軟件繪制和計(jì)算土石方量。

1 利用 RTK進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

1.1 RTK測量技術(shù)

RTK（Real time kinematic）載波相位差分技術(shù)以其實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、高精度、誤差不積累等特點(diǎn)在測繪工程中的應(yīng)用非常廣泛。并且隨著技術(shù)的發(fā)展，比如城市CORS系統(tǒng)的建立、雙星甚至三星系統(tǒng)的運(yùn)用，RTK的精度也越來越高、作業(yè)半徑越來越大、使用也越來越簡單。基于以上特點(diǎn)，RTK技術(shù)非常適用于土石方工程測量。

1.2 數(shù)據(jù)采集

因?yàn)榇蠖鄶?shù)土石方工程是在拆遷完成區(qū)或者已經(jīng)初步平整的場地進(jìn)行，這些地方一般比較開闊，衛(wèi)星信號(hào)良好。這種RTK測量衛(wèi)星信號(hào)良好的情況下，在收集測區(qū)附近高等級(jí)控制點(diǎn)資料并用RTK搜測對比檢查滿足規(guī)定要求后即可開始測量。

測量過程中只需要保證RTK的幾項(xiàng)參數(shù)如衛(wèi)星數(shù)、PDOP值等滿足規(guī)范要求并有固定解情況下即可在厘米級(jí)的精度下高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集的過程中要注意特征點(diǎn)的采集，如果斜坡的坡頂、坡底、陡坎的坎邊及坎上、坎下都是重要的特征點(diǎn)，對準(zhǔn)確計(jì)算土方量非常重要，所以在遇到這些特征地物時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾硬杉芏龋瑥?fù)雜地區(qū)應(yīng)繪制草圖記錄點(diǎn)號(hào)或直接在RTK電子手簿中增加地物編碼（如dk1表示編號(hào)為1的陡坎點(diǎn)）以便后期內(nèi)業(yè)處理。

2 利用RTK法計(jì)算土石方工程量

2.1 土石方量計(jì)算方法

土石方量計(jì)算方法很多，如方格網(wǎng)法、DTM法、斷面法、等高線法等。這些方法各有各的特點(diǎn)和適用范圍，如方格網(wǎng)法適用于平整的場地、DTM法適用于地形起伏較大的場地、斷面法適用于道路、管道等陜長帶狀地形、等高線法適用于山地，下面以方格網(wǎng)法為例論述土石方量計(jì)算的原理和在工程中的實(shí)際應(yīng)用。

2.2 方格網(wǎng)法土石方量計(jì)算原理

方格網(wǎng)法由于其簡單直觀的特性而被我們經(jīng)常用到。在建立場地坐標(biāo)方格網(wǎng)后，通過內(nèi)插法計(jì)算出每個(gè)方格角點(diǎn)的自然標(biāo)高，然后根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高即可根據(jù)公式計(jì)算出每個(gè)方格的填挖方量——若四個(gè)角點(diǎn)均為填方或均為挖方，填挖方量為

V=×d2，（ha、hb、hc、hd表示四個(gè)角點(diǎn)的高程、d表示格網(wǎng)長度、下同）

若相鄰兩個(gè)角點(diǎn)為填方，另外相鄰兩個(gè)角點(diǎn)為挖方，填挖方量為

若三個(gè)角點(diǎn)為挖方，一個(gè)角點(diǎn)為填方，則填挖方量為

若相對兩個(gè)角點(diǎn)為連通的填方，另外相對兩個(gè)角點(diǎn)為獨(dú)立的挖方，填挖方量為

由于格網(wǎng)的大小直接決定了計(jì)算的精度，所以地形起伏較大的地段應(yīng)采用10米甚至5米的格網(wǎng)以保證計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.3 方格網(wǎng)法計(jì)算土石方量實(shí)例

首先根據(jù)RTK采集到的地物點(diǎn)按草圖或編碼繪圖形成DLG，對圖面檢查無誤后即可根據(jù)場地范圍線及設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算土石方量。在南方CASS軟件中還可以對不同的設(shè)計(jì)面如平面、斜面等按需要進(jìn)行計(jì)算。如圖1所示。

程序會(huì)自動(dòng)計(jì)算每個(gè)方格的填挖方量并匯總而得出總的填挖方量并生成圖表以供參考。每個(gè)方格的填挖方量都顯示在方格的角落，并按行列都有匯總，一目了然。

3 存在的問題

3.1 RTK信號(hào)問題

RTK毫無疑問擁有實(shí)時(shí)、全天候等各種優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)也是非常致命的。因?yàn)闇y區(qū)不可能全都是空曠無遮擋的，所以在RTK信號(hào)不好甚至完全沒有信號(hào)的情況下，我們?nèi)孕枰浜先緝x來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集來保證測量精度。另外為了保證RTK數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性一定要注意每次作業(yè)前后都要對已知點(diǎn)進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后才能保留采集的數(shù)據(jù)。

3.2 土石方計(jì)算方法造成的問題

以上我們介紹了利用方格網(wǎng)法計(jì)算土石方量的方法，雖然這是最常用的一種方法，但是它的缺點(diǎn)也是顯而易見的。基于此方法在地形起伏不大的場地用它算出的土石方量非常的準(zhǔn)確，但在高差較大以及高程突變的地區(qū)則會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。這時(shí)我們可以用DTM法來計(jì)算，但是使用DTM法會(huì)導(dǎo)致外業(yè)的數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)的處理工作量都大大提高，這時(shí)就需要權(quán)衡幾種方法的利弊而做出選擇了。

4 結(jié)束語

利用RTK技術(shù)結(jié)合某些計(jì)算軟件計(jì)算土方量已經(jīng)在很多土石方工程量項(xiàng)目中運(yùn)用并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，它充分發(fā)揮了RTK和計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，極大的縮短了土方量計(jì)算的周期，減少了測量時(shí)的人力投入并減輕了工作強(qiáng)度，隨著RTK技術(shù)和各種計(jì)算方法的不斷完善，RTK法在土石方工程中的運(yùn)用將會(huì)越來越廣泛。

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