摘要：土石方量测量在工程建设前期尤为重要，因此其测量和计算的精度和方法直接影响工程的进度和费用。所以快速准确的计算土石方量具有重要意义。本文简述了RTK技术的应用，并通过精度和适用场合等方面对方格网法与三角网法进行了比较分析。最后通过实例应用分析比较得出相应结论。
关键词：RTK技术；土石方测量；三角网法；方格网法
一、引言
在工业与民用建筑、市政道路建设等工程建设中，需将自然地貌通过填挖改造为设计的工作面。土石方量的测算本质上就是测算设计标高与初始地面标高之间的土石方体积。土方外业数据采集目前主要使用全站仪、RTK等实地采集数据，内业计算方法有三角网法、断面法、方格网法、等高线法等。不同的测量计算方法导致土方量有差距，故选择合适的测量计算方法以提高精度和速度十分重要。
二、地形数据采集
(一)传统土方测量方法
在传统的土方测量中，大多采用全站仪或是水准仪进行测量。由于地形的复杂性，全站仪一般难以同时全场，故需要多次转站，需要大量时间；同时全站仪测量一般需要2-3个人，人工记录数据慢且易出错；内业处理时需要输入大量数据，然后进行计算，工作量非常大。
(二)动态RTK技术
随着科技发展和测量仪器的更新，动态RTK技术是目前土方测量中使用最多的方法。只需基站架设并通过已知控制点校正完成后即可进行测量。一个基准站可以同时连接多个移动站。RTK测量不受地形和通视条件的限制，采集距离可达10km，一人即可完成测量作业。同时可设置自动记录数据，防止遗漏、记错数据，可节省大量的人力、物力，大大提升效率。
(三)传统土方测量方法与RTK技术比较分析
若只用全站仪测量，效率低，测量成本高；若单独用RTK测量，效率高，但是在有障碍物的区域，RTK没信号或出现浮点解、单点解，将无法准确测量三维坐标。
三、内业土石方量计算方法
在土方量计算方面，南方数码科技有限公司研发的地形地籍成图软件CASS系列是目前最常用的测量内业软件，它不仅内业操作简便，而且计算结果准确可信，为业内工作者所认可。南方CASS中提供了三角网法、断面法、方格网法、等高线法四种计算方法，大面积场地土方量计算最常用的是方格网法和三角网法。目前对于计算方法的优劣尚未有全面的比较和评价，且工程测量规范中还没有对土方量测量结果的精度标准作出规定，只是提出10%的误差要求（2）。
(一)方格网法
方格网法土方量计算是根据三维坐标生成方格网，计算并统计每个方格网的填挖土方量。其原理为：取4个角点高程的加权取平均值，减去设计高程，得到该方格的填挖高度，填挖高度乘以方格面积即得该方格填挖量。累计得到计算区域内总的填挖土方量。如图1中，h1，h2，h，3，h，4为方格网4个角点高程。若划分的方格网角点上有实测高程点，则直接采用该点高程；否则该角点应由附近高程点通过内插法计算得到。
图1 方格网计算示意图
方格网法土方量计算方便，且计算成果直观易懂。
(二)三角网法
三角网法是将所有数据每三个点不重复不交叉无间隔的连成一系列面，三维建模的方法就是建立以此面为表面的三维实体，然后在cass中对实体进行放坡、切割、拉伸等三维操作，最后直接在cass中量取体积。三角网法计算量大，数据多，计算成果不够直观。
但三角网可根据现场实际地形进行调整以使三角形不穿过地形变化特征线，提高准确度。如图2所示。
图2 穿过陡坡调整前后图形变化
四、应用实例
以某项目场地土方量计算为例。因场地不存在陡坡、断崖等地形，相对较为平坦，如图3所示，故在形成三角网后不需要对三角网重新编辑，只需删减多余三角网即可。
(一)三角网计算土方量：
1)打开CASS软件，绘图处理菜单-展高程点-选择.dat后缀格式文件。
2)确定计算范围边界，此边界需在设计面与原始面数据中相同。
3)等高线-建立DTM，将范围内数据点生成三角网。步骤：等高线-三角网存取—写入文件（.sjw文件）。
4)将设计图纸上有原地面标高的，直接在图上导出来建立数据文（*.dat）步骤：工程应用—高程点生成数据文件—无编码文件。同上建立三角网并另存。
5)计算步骤：工程应用-DTM法土方计算—高程点数据文件*.sjw（设计面）—三角网文件*.sjw(原始面)
(二)方格网计算土方量：
1)打开CASS软件，点击“绘图处理菜单/展高程点”命令，选择.dat后缀格式文件，这样采集的数据点就可以展到CASS软件中了。
2)点击“工程应用/方格网法土方计算”命令，选定计算范围界线，在弹出对话框中选择“设计面”为平面，并输入目标高程；在“方格宽度”栏输入方格宽度。点击确定。
3)命令行提示：最小高程=XX.XXX，最大高程=XX.XXX总填方=XXXX.X立方米，总挖方=XXX.X立方米同时图上绘出所分析的方格网，填挖方的分界线(绿色折线)，并给出每个方格的填挖方，每行的挖方和每列的填方（4）。
图3 场地地形图
表1 三角网与方格网计算方量比较
三角网法与方格网法计算土方量比较的差值为0.8%，小于5%的要求，故可直接使用方格网土方测量成果。
五、结束语
在测量方法上，传统的测量方法逐渐被淘汰，动态RTK测量的高效使其成为土方测量的主流方法。但其在有障碍物的区域无能为力，因此，采用RTK测量与全站仪测量相结合的方法可快速获得准确、全面的地形数据。
在计算方法上，将方格网法与三角网法相结合使用，使其直观易懂且工作效率高，土方计算成果准确，是最优方法。
参考文献
[1]章冯.基于GPS技术分析工程测量实时动态的应用特性[D].增城市国土资源和房屋管理局地籍测量队,2010.
[2]刘士霞.基于CASS方格网法土方量计算应用[D].辽宁省本溪水文局,2018.
[3]雷松，王海英，艾云毅.方格网法与三角网法相结合准确计算土方量[D].城市勘测,2011.
[4]郑健，周亚林，吕未.CASS软件在疏浚工程土石方计算中的应用[D].天津中北港湾工程建设监理有限公司,2014.
论文作者:许梁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：方格论文; 土方论文; 测量论文; 高程论文; 土石方论文; 数据论文; 地形论文; 《基层建设》2019年第20期论文;