淺談利用RTK法計算土石方工程量

陳莎+何柯達+吳會軍

摘 要：隨著國家基礎建設的快速發展，工程建設對工期的要求越來越高，而土石方工程作為施工的第一項重要工作其速度和質量就顯得尤為重要。傳統的土方測量工作不僅作業難度大而且效率低下，隨著RTK技術的不斷更新升級，利用RTK技術結合先進的計算機輔助制圖工具，不僅可以大大減輕土石方外業測量的強度，而且可以簡化內業繪圖計算的工作量。

關鍵詞：RTK技術；土石方量；方格網法

中圖分類號：TU751 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0072-02

土石方工程在各類工程建設中均占有較大比重，如場地平整、土方量核實、基坑（槽）與管溝開挖等。由于其具有工程量大，質量要求高、施工條件復雜等特點，生產企業要想快速得到準確的數據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技術進行土石方工程的測量及利用南方CASS軟件繪制和計算土石方量。

1 利用 RTK進行數據采集

1.1 RTK測量技術

RTK（Real time kinematic）載波相位差分技術以其實時、動態、高精度、誤差不積累等特點在測繪工程中的應用非常廣泛。并且隨著技術的發展，比如城市CORS系統的建立、雙星甚至三星系統的運用，RTK的精度也越來越高、作業半徑越來越大、使用也越來越簡單。基于以上特點，RTK技術非常適用于土石方工程測量。

1.2 數據采集

因為大多數土石方工程是在拆遷完成區或者已經初步平整的場地進行，這些地方一般比較開闊，衛星信號良好。這種RTK測量衛星信號良好的情況下，在收集測區附近高等級控制點資料并用RTK搜測對比檢查滿足規定要求后即可開始測量。

測量過程中只需要保證RTK的幾項參數如衛星數、PDOP值等滿足規范要求并有固定解情況下即可在厘米級的精度下高效的進行數據采集。數據采集的過程中要注意特征點的采集，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，對準確計算土方量非常重要，所以在遇到這些特征地物時應適當的增加采集密度，復雜地區應繪制草圖記錄點號或直接在RTK電子手簿中增加地物編碼（如dk1表示編號為1的陡坎點）以便后期內業處理。

2 利用RTK法計算土石方工程量

2.1 土石方量計算方法

土石方量計算方法很多，如方格網法、DTM法、斷面法、等高線法等。這些方法各有各的特點和適用范圍，如方格網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，下面以方格網法為例論述土石方量計算的原理和在工程中的實際應用。

2.2 方格網法土石方量計算原理

方格網法由于其簡單直觀的特性而被我們經常用到。在建立場地坐標方格網后，通過內插法計算出每個方格角點的自然標高，然后根據設計標高即可根據公式計算出每個方格的填挖方量——若四個角點均為填方或均為挖方，填挖方量為

V=×d2，（ha、hb、hc、hd表示四個角點的高程、d表示格網長度、下同）

若相鄰兩個角點為填方，另外相鄰兩個角點為挖方，填挖方量為

若三個角點為挖方，一個角點為填方，則填挖方量為

若相對兩個角點為連通的填方，另外相對兩個角點為獨立的挖方，填挖方量為

由于格網的大小直接決定了計算的精度，所以地形起伏較大的地段應采用10米甚至5米的格網以保證計算數據的準確性。

2.3 方格網法計算土石方量實例

首先根據RTK采集到的地物點按草圖或編碼繪圖形成DLG，對圖面檢查無誤后即可根據場地范圍線及設計標高計算土石方量。在南方CASS軟件中還可以對不同的設計面如平面、斜面等按需要進行計算。如圖1所示。

程序會自動計算每個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信號問題

RTK毫無疑問擁有實時、全天候等各種優點，但是其缺點也是非常致命的。因為測區不可能全都是空曠無遮擋的，所以在RTK信號不好甚至完全沒有信號的情況下，我們仍需要配合全站儀來進行數據采集來保證測量精度。另外為了保證RTK數據的準確性一定要注意每次作業前后都要對已知點進行檢查，確認無誤后才能保留采集的數據。

3.2 土石方計算方法造成的問題

以上我們介紹了利用方格網法計算土石方量的方法，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確，但在高差較大以及高程突變的地區則會出現較大的誤差。這時我們可以用DTM法來計算，但是使用DTM法會導致外業的數據采集和內業的處理工作量都大大提高，這時就需要權衡幾種方法的利弊而做出選擇了。

4 結束語

利用RTK技術結合某些計算軟件計算土方量已經在很多土石方工程量項目中運用并取得了良好的經濟效益和社會效益，它充分發揮了RTK和計算機的優點，極大的縮短了土方量計算的周期，減少了測量時的人力投入并減輕了工作強度，隨著RTK技術和各種計算方法的不斷完善，RTK法在土石方工程中的運用將會越來越廣泛。

參考文獻：

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