道路測設(shè)大師在市政工程中的應(yīng)用

段 科 峰，劉 興 華，李 超，鄧 棚 文

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

通江縣環(huán)高明湖經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)PPP項(xiàng)目位于高明新區(qū)。該工程由城市道路、橋梁和公園等組成，其中規(guī)劃市政道路19條，總長度約15.83 km；橋梁12座(總長度約1.1 km)；規(guī)劃公園3個，總面積約3 000畝(1 hm2=15畝)。

以往傳統(tǒng)的外業(yè)施工測量在拿到設(shè)計圖紙后需根據(jù)設(shè)計參數(shù)利用工程計算器編制放樣程序后再進(jìn)行現(xiàn)場放樣。但該工程道路較多、道路斷面結(jié)構(gòu)不一、橋梁結(jié)構(gòu)樣式不同，很難實(shí)現(xiàn)編寫一套通用程序?qū)λ械缆愤M(jìn)行放樣的工作，并且到現(xiàn)場作業(yè)時需攜帶諸多紙質(zhì)版資料。若采取傳統(tǒng)的測量作業(yè)方式，將帶來大量數(shù)據(jù)處理與制圖工作，極不適宜在該工程中應(yīng)用。

筆者了解到市場上有一款名為《道路之星》的軟件，可加載于卡西歐fx9750、fx9860等計算器上，利用電腦端進(jìn)行設(shè)計數(shù)據(jù)的輸入與輸出，由計算器端負(fù)責(zé)指導(dǎo)現(xiàn)場施工和數(shù)據(jù)的采集。雖然該軟件功能全面，數(shù)據(jù)輸入采用仿Excel表格形式，操作簡單，但因硬件的限制，計算器端只能實(shí)現(xiàn)簡單的圖形顯示，測點(diǎn)相對于設(shè)計結(jié)構(gòu)的位置不能完美地展現(xiàn)給測量人員。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，測量方面的手機(jī)APP應(yīng)運(yùn)而生，比較常見的有《道路測量員》 《道路斷面CAD分析》 《道路測設(shè)大師》等，其計算功能強(qiáng)大并配有圖形顯示，極大程度地減少了測量人員的工作強(qiáng)度且每款軟件各具特色：《道路測量員》專注于現(xiàn)場施工放樣， 《道路斷面CAD分析》與《道路測設(shè)大師》最早出現(xiàn)時是用于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理與成圖的，后來兩者都推出了相應(yīng)的手機(jī)APP軟件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化，可以說是內(nèi)業(yè)版的外延。

應(yīng)用最廣的道路數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)成圖方法是利用南方CASS軟件剖切地形圖得到某一樁號的原始地面線，再與對應(yīng)樁號的設(shè)計斷面線進(jìn)行嵌套，但其出圖成果無法顯示設(shè)計高程、原始地面高程、高差等[1]，不能滿足上報要求，且還需對每個斷面上的參數(shù)一一進(jìn)行標(biāo)注，在遇到像通江縣環(huán)高明湖經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)工程這種道路多、線路復(fù)雜多變的項(xiàng)目，CASS軟件在數(shù)據(jù)處理方面就顯得捉襟見肘。畢竟CASS軟件的強(qiáng)項(xiàng)在于地形圖處理與地籍測繪方面。目前市場上出現(xiàn)的道路數(shù)據(jù)處理軟件有專業(yè)道路設(shè)計軟件，如《緯地》和《鴻業(yè)》；有道路測設(shè)軟件，如《道路斷面CAD分析》和《道路測設(shè)大師》。筆者對上述主流軟件都進(jìn)行過嘗試與應(yīng)用，但對《道路測設(shè)大師》應(yīng)用的感受是最深刻的，筆者對該軟件的應(yīng)用體會進(jìn)行了詳訴，希望對更多的同行提供幫助。

2 軟件特色

《道路測設(shè)大師》分為“測”和“設(shè)”兩部分?！皽y”由安卓版外業(yè)手機(jī)軟件構(gòu)成，“設(shè)”由電腦版內(nèi)業(yè)處理軟件構(gòu)成，兩者功能保持一致，只是任務(wù)不同。不論是外業(yè)放樣軟件，還是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件，《道路測設(shè)大師》功能全面，界面友好而不失簡潔，操作簡便，僅需兩天時間即可掌握其主要操作方法。

2.1 電腦版

《道路測設(shè)大師》電腦版涵蓋了道路測設(shè)的各個方面：數(shù)據(jù)輸入及顯示全部采用表格形式，各種計算都有圖形動態(tài)顯示，圖形亦動態(tài)直觀地反映了數(shù)據(jù)輸入情況；所有計算使用同一個文件，不需記住繁雜的文件格式；具有豐富的操作提示，初學(xué)者容易上手；各種成果除了可以直接顯示、打印外，所有表格均可輸出到WORD文檔、文本文件、EXCEL表格，所有的圖形都可以輸出CAD圖紙。軟件亦支持從CAD圖紙導(dǎo)入任意形式的隧道、擋墻的設(shè)計斷面并自動提取設(shè)計參數(shù)，免除了手工輸入設(shè)計參數(shù)的繁瑣步驟。其不依賴CAD軟件[2]平臺，占用內(nèi)存小，出成果速度快。輸出成果包括：橫斷面圖[3]、清除表土數(shù)量表、邊坡面積表、土石方數(shù)量計算表、坡口坡腳計算表及圖形、道路用地計算表及圖形等，滿足大部分道路工程量計算的需要。與《緯地》《鴻業(yè)》相比，《道路測設(shè)大師》在道路設(shè)計方面遠(yuǎn)比不上前兩者，但在計算道路土方、繪制道路土方斷面方面，《道路測設(shè)大師》輸出一條道路土方成果的周期要快于《緯地》和《鴻業(yè)》，特別適合線路多、計算量大的項(xiàng)目。道路測設(shè)大師典型界面見圖1。

圖1 軟件表格化輸入與成果圖形顯示界面示意圖

2.2 安卓版

《道路測設(shè)大師》安卓版是電腦版的配套版本，可以在電腦版上輸入道路、隧道、橋梁、鐵路軌道、涵洞、擋墻等結(jié)構(gòu)物的設(shè)計參數(shù)后再生成安卓版文件，最后導(dǎo)入手機(jī)APP文件。安卓版具有完善的表格化和圖形化成果顯示功能，使得在手機(jī)上瀏覽大量的計算成果數(shù)據(jù)變得十分便利，易于查找和使用；支持與各類型號的全站儀及RTK直接聯(lián)接進(jìn)行測量后得到測量坐標(biāo)，避免了手工輸入錯誤，大大加快了測量速度；其數(shù)據(jù)檢查功能強(qiáng)大，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)輸入矛盾或超出計算的適用范圍時能給予提示；所有計算成果均生成圖形并可直接量取進(jìn)行對照，所有數(shù)據(jù)的使用都能做到心里有底。對于橋梁、鐵路軌道、隧道等構(gòu)筑物關(guān)鍵部位的放樣，杜絕了手工或編程錯誤造成的計算錯誤，有利于施工質(zhì)量的控制。安卓版布局與外業(yè)計算成果界面見圖2。

目前越來越多的同類軟件實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化，便于對工程項(xiàng)目文件進(jìn)行管理，提高了外業(yè)放樣與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的效率，這種效率和傳統(tǒng)方法的效率相比，可以說是無法想象的。

圖2 安卓版布局與外業(yè)計算成果界面示意圖

3 軟件的應(yīng)用

安卓版是電腦版現(xiàn)場化的體現(xiàn)，具體作法是從電腦版導(dǎo)入線路參數(shù)，全面支持電腦版的各項(xiàng)功能，筆者以電腦版在通江項(xiàng)目工程建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

軟件操作步驟遵循道路設(shè)計的基本順序，流程清晰明了，歸納起來包括：新建工程→系統(tǒng)設(shè)置→原始地形圖處理→平面設(shè)計→縱斷面設(shè)計→橫斷面設(shè)計→輸出成果。

按照《道路測設(shè)大師》幫助主題文件設(shè)置好平曲線、縱斷面、橫斷面的設(shè)計參數(shù)，輸入橋梁、擋墻、涵洞等結(jié)構(gòu)物的樁號范圍，軟件自動扣除這些樁號的土石方工程量。具體的操作步驟已有詳細(xì)的操作說明，在此不再一一贅述，筆者著重介紹了《道路測設(shè)大師》中的幾個重要板塊，結(jié)合應(yīng)用過程中遇到的問題認(rèn)為以下介紹的板塊應(yīng)予以充分利用。

3.1 地形數(shù)模

《道路測設(shè)大師》8.0之前的版本沒有地形處理功能，需要接收CASS或者《緯地》軟件處理好的原始地形的里程文件(后兩者在地形處理方面做的相當(dāng)好)。其8.0之后的版本開始向《緯地》和《鴻業(yè)》看齊，增加了數(shù)字模型板塊，可以間接導(dǎo)入CASS三角形網(wǎng)[4]文件，亦可自己構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字地面模型，直接使用原始地形點(diǎn)構(gòu)網(wǎng)，保持了原始地形的幾何特征和精度，沒有二次內(nèi)插過程造成的精度損失，成果合理，可靠性強(qiáng)，不規(guī)則三角網(wǎng)模型是目前最好的數(shù)字地面模型[5]。數(shù)字模型板塊增加后可以查詢?nèi)我庖稽c(diǎn)的地面填挖高度，自動生成橫斷面的地面線，完善了軟件功能，在同類道路測設(shè)軟件里，筆者認(rèn)為《道路測設(shè)大師》軟件更符合使用者的需求。

3.2 特殊路基與挖臺階工程量

除了原始斷面線內(nèi)的工程量，在市政道路或公路建設(shè)時，經(jīng)常會遇到特殊路基和挖臺階，這兩部分在原始地面線以外，需要額外計算工程量。例如通江縣環(huán)高明湖經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)工程常見的特殊路基有低填淺挖路基、軟土換填路基，對于地面橫、縱坡為1∶5～1∶2.5的填方路段原地面要求必須先挖臺階。若這兩部分工程量按照以往的辦法只能采用手工單獨(dú)進(jìn)行計算，利用CASS軟件把原始地面與開挖地面進(jìn)行嵌套，當(dāng)遇到大范圍需要處理時，除了剖圖、計算工作量大外，還容易造成工程量重復(fù)計算或漏算。而《道路測設(shè)大師》也沒有專項(xiàng)的特殊路基和挖臺階程序計算這兩部分工程量，但完全可以利用其“分期施工工程量”程序?qū)崿F(xiàn)，現(xiàn)場采集完換填基礎(chǔ)或挖臺階基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，用內(nèi)業(yè)軟件生成分期施工線，對施工線數(shù)據(jù)保存待用。可以先對原始斷面進(jìn)行戴帽，再進(jìn)行分期工程量計算，這樣操作有利于對各階段的工程量進(jìn)行管理，對某一部位的工程量有沒有重復(fù)計算或漏算一目了然；亦可以單獨(dú)進(jìn)行分期工程量計算。同時，該軟件還可以設(shè)置多期施工線，選擇某一期的計量開始線和計量結(jié)束線即可計算出該期的工程量。

3.3 交叉口土方工程量

若要方便快捷、又精確地計算出道路交叉口的土方工程量一直是測量中的一個難點(diǎn)。目前像《緯地》 《鴻業(yè)》等主流專業(yè)設(shè)計軟件對道路交叉口的處理主要體現(xiàn)在交叉口的豎向設(shè)計方面，而對于交叉口的土方計算暫時沒有哪一款軟件做的較為完美?！毒暤亍分钡?.x版本仍沒有加入交叉口土方計算功能；《鴻業(yè)》在“橫斷”菜單與“交叉口”菜單中各有一個交叉口土方命令，“橫斷/交叉口土方”命令是計算交叉口施工范圍內(nèi)除去標(biāo)準(zhǔn)橫斷面之外的區(qū)域土方，但到了10.0版本，《鴻業(yè)》仍未解決該程序不穩(wěn)定的情況?！敖徊婵?交叉口土方”命令只能計算交叉口行車區(qū)域內(nèi)的土方，不包括行車道外側(cè)的人行道與邊坡的土方。

基于上述情況并經(jīng)過分析比較，筆者在通江縣環(huán)高明湖經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)工程中采用《道路測設(shè)大師》和CASS兩款軟件相結(jié)合的方式對有交叉口的道路土方進(jìn)行計算。具體方法是采用斷面法對交叉口范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面不進(jìn)行放坡，對標(biāo)準(zhǔn)橫斷面以外的區(qū)域使用CASS軟件剖切、嵌套典型斷面單獨(dú)進(jìn)行計算，計算成果不管在時效上還是精度上均可以接受。有交叉口道路參數(shù)設(shè)置的界面見圖3。

3.4 對軟件功能改進(jìn)的期待

圖3 《道路測設(shè)大師》在有交叉口的道路中參數(shù)設(shè)置界面示意圖

《道路測設(shè)大師》目前亦存在某些不足，例如：(1)其不能像《緯地》 《鴻業(yè)》軟件支持圖框定制，在數(shù)模與方格網(wǎng)土方模塊中應(yīng)增加帶放邊坡、計算邊坡工程量功能。由于每家軟件使用單位都有各自標(biāo)準(zhǔn)的圖框格式，在斷面圖戴帽成功后，仍需將斷面圖一幅一幅地用手工的方式移動到所需要的圖框中，當(dāng)斷面圖很多時是比較費(fèi)時間；(2)在數(shù)模與方格網(wǎng)土方模塊中如果增加放坡、計算邊坡工程量等功能后，該軟件即可實(shí)現(xiàn)計算交叉口標(biāo)準(zhǔn)斷面以外的工程量，從而將大大解決工程技術(shù)人員在這方面的苦惱。期望軟件開發(fā)者能根據(jù)用戶的需求持續(xù)對軟件進(jìn)行改進(jìn)和完善，找短板、補(bǔ)短板，軟件仍有較大的潛力可挖。

以上幾點(diǎn)只是筆者應(yīng)用《道路測設(shè)大師》部分功能的體會。筆者目前僅掌握了少部分功能。一款好的軟件，若要充分理解開發(fā)者的意圖，只有在實(shí)踐中不斷地使用探索，用的越多，就會有新的發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié) 語

手機(jī)APP測量軟件的開發(fā)及應(yīng)用已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)了外業(yè)無紙化辦公，使中國的測量人員逐步擺脫了對卡西歐工程計算器的依賴，從繁重的計算工作中解放出來，使測量工作越來越輕松、便捷。電腦版與安卓版的聯(lián)合運(yùn)用，有利于道路工程綜合化管理，是道路測量內(nèi)外業(yè)一體化工作完整、全面的解決方案。各種測設(shè)、設(shè)計軟件的百花齊放，是廣大軟件開發(fā)者努力的結(jié)果，是我國科技水平發(fā)展的體現(xiàn)。展望未來，施工測量技術(shù)將要發(fā)展到何種程度值得我們拭目以待。

[] GBT50228-2011，工程測量基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)[S].