RTK测量结合CASS软件在土石方施工中的应用

邱丽旭

摘 要：本文主要探讨利用先进的移动GPS-RTK测量技术和南方测绘CASS绘圖软件相结合，研究其在铁路、公路等工程领域里土石方施工中的应用。并主要研究探讨RTK测量技术及数据的输出整理和格式转化、CASS软件DTM法的三角网绘图、采用DTM法在土石方填挖平衡时对比设计等这些新技术的结合和实际应用前景，结合工程实例得出通过此技术的采用，不仅可以大大缩短建设施工周期，还保护了环境，既能大量节约工程施工中的人力物力，还创造出更多的经济效益和社会效益。

关键词：RTK测量 CASS绘图 DTM法

中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（a）-0022-02

Abstract：This paper mainly discusses the application of advanced mobile GPS-RTK surveying technology and southern surveying and mapping CASS drawing software to study its application in earthwork construction in railway， highway and other engineering fields. And a major study on RTK measurement technology and data collection and output format conversion， CASS software DTM trigonometry， using DTM method to cut and fill balance when comparing these new technologies in the design of rock combination and application， combined with the engineering example is obtained by using this technology， not only can greatly shorten the construction cycle， protect the environment， can a lot of construction in the manpower saving， but also create more economic and social benefits.

Key Words：RTK measurement； CASS mapping software； DTM method

目前铁路、公路等工程的土石方施工中，采用传统的测量方法面临着工程量大、占用技术人员多、耗费时间长等问题。随着GPS动态RTK技术和测绘CASS软件技术的快速发展，为我们土方测量和填挖平衡设计工作带来更多的选择和方法[1]，本文结合长株潭城际铁路长沙理工大学特大桥拌合站的设计及土方施工，对利用RTK测量技术结合CASS软件在土石方施工中的应用进行了探讨。

1 利用RTK测量原地面数据

长沙理工大学特大桥拌合站选择在芙蓉南路右侧和靠近特大桥中间，建设拌合站、钢筋加工场及临时施工驻地。此处为一“Y”型山间盆地，场地地形变化起伏较大，需要对山体进行开挖并利用开挖土来填平坑塘。

GPS RTK测量技术是以载波相位观测值为根据的实时差分测量技术[2]，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度，可满足施工精度需要。

根据实际场地，我们建立一个临时坐标系，首先将GPS基站架设在的控制点上，连接好基站和流动站后进行控制点的校正，满足精度要求后，采用GPS-RTK测量模式，用电子手簿进行地形数据的自动采集和记录。用方格网法按10m的间距进行数据采集，在沟坎、塘等地形变化较大位置按5m间距加密采集，共采集了178个坐标和高程点，并绘制了地形草图，方便下一步根据测量结果对场地整平及拌合站布置提供优化设计依据。

2 CASS软件绘图

CASS软件是基于AutoCAD平台开发的一套集地形、地籍、空间数据建库、工程应用、土石方计算等功能为一体的软件系统，CASS系统提供了方格法、DTM法、等高线法和断面法等丰富的土方计算方法，CASS系统具体自动生成图形，界面直观，计算准确等特点。

2.1 数据处理

考虑到平整场地时的土方填挖平衡设计计算，我们采用了DTM法。先要把GPS-RTK采集的测量数据导到电脑里，并对测量数据进行处理，将点名称、X、Y、H合并为一个单元格数据，下面以72～74号点为例：

72 "，，" 40.093 "，"73.438 "，" 0.795

73 "，，" 48.433 "，"72.776 "，" 0.115

74 "，，" 57.52 "，" 74.804 "，" 0.362。

特别注意是数据处理一定要在.txt文件格式里进行，处理完成后保存时后缀名称.txt改为后缀名称.dat格式文件。

2.2 展点绘图

打开CASS系统软件，点击“绘图处理菜单/展高程点”命令，选择.dat后缀格式文件，这样采集的数据就可以展到CASS软件里了[3]。点击“等高线/建立DTM”命令，将数据点生成三角网（见图1）。通过展点绘图可以查询到最高点为15.15m，最低点-3.13m，面积为26768.17m2。

3 拌合站的平面设计

因为有了拌合站场地的地形图，我们就可以根据地形状况和需求功能设计拌合站及临时驻地的平面图，从节约资金及环保方面考虑，场区平整时要充分考虑土石方调配平衡，充分利用场区及挖坡区域土石方资源，以节省工程造价[3]。据此我们围绕拌合站为中心进行设计，依坡势建立四级台阶。经过精心设计只需23545m2，减少临时用地3222m2，节约资金18万元。

4 利用CASS软件对大临土地平整设计及计算

由DTM模型来计算土方量是根据实地测量的地面点坐标（X、Y、Z）和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计到指定范围内的填方和挖方的土方量，并绘出填挖分界线。把拌合站、存料区、钢筋加工区和生活办公区等4个功能区设计平面图合并到已绘制的地形图上。为尽量减少土石方工程量，所以也据此设计了4个高程。用鼠标点取“工程应用”菜单下“DTM法土方计算”子菜单中的“依图上的三角网计算”，输入平整的目标高程，然后在图上选取三角网，回车后屏幕上就显示填挖方量，同时图上会绘出所分析的三角网、填挖方的分界线。

据此方法逐步进行高度对应填挖土方量进行比选，最终确定各个功能区的高差。材料场和拌合站为第一台阶，高差为1.12m，拌合站和钢筋加工场为第二台阶高差0.76m，钢筋加工场和办公生活区为第三个台阶高0.83m。设计高差精确到cm，每1cm可影响土方236m3的填挖。经过优化计算，大临施工减少了70800m3的开挖，提前17天完成了拌合站及其他临建建设。

5 结语

GPS-RTK测量技术，可快速采集数据，不受距离、场地等限制，没有误差累积；CASS软件系统可自动绘制出填挖平衡线，而且可以采集填挖平衡线上的点位坐标，现场进行放样，便于施工[4]。采用RTK测量结合CASS软件技术进行场地平整设计，计算土石方工程量简单、快捷、计算准确，不但提高了施工效率，而且经济效益明显，值得在其他土石方开挖施工中推广应用。

参考文献

[1] 卢耀方.利用RTK技术和南方CASS软件测量和计算路基土方工程量方法的解析[J].甘肃科技，2016（12）：67-68.

[2] 高秀娟，应用GPS RTK进行公路土方工程测量及计算[J].黑龙江科技信息，2010（34）：20.

[3] 蔡剑波，罗胜.深圳某工厂土方平衡工程设计实例分析[J].市政技术，2010（5）：130-132.

[4] 张本平.基于全站仪和CASS软件的土石方量计算[J].科技创新导报，2011（23）：120-122.