道路測設大師在市政工程中的應用

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

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

以往傳統的外業施工測量在拿到設計圖紙后需根據設計參數利用工程計算器編制放樣程序后再進行現場放樣。但該工程道路較多、道路斷面結構不一、橋梁結構樣式不同，很難實現編寫一套通用程序對所有道路進行放樣的工作，并且到現場作業時需攜帶諸多紙質版資料。若采取傳統的測量作業方式，將帶來大量數據處理與制圖工作，極不適宜在該工程中應用。

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，利用電腦端進行設計數據的輸入與輸出，由計算器端負責指導現場施工和數據的采集。雖然該軟件功能全面，數據輸入采用仿Excel表格形式，操作簡單，但因硬件的限制，計算器端只能實現簡單的圖形顯示，測點相對于設計結構的位置不能完美地展現給測量人員。隨著智能手機的發展，測量方面的手機APP應運而生，比較常見的有《道路測量員》 《道路斷面CAD分析》 《道路測設大師》等，其計算功能強大并配有圖形顯示，極大程度地減少了測量人員的工作強度且每款軟件各具特色：《道路測量員》專注于現場施工放樣， 《道路斷面CAD分析》與《道路測設大師》最早出現時是用于內業數據處理與成圖的，后來兩者都推出了相應的手機APP軟件，進而實現了內外業一體化，可以說是內業版的外延。

應用最廣的道路數據內業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，再與對應樁號的設計斷面線進行嵌套，但其出圖成果無法顯示設計高程、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一一進行標注，在遇到像通江縣環高明湖經濟帶建設工程這種道路多、線路復雜多變的項目，CASS軟件在數據處理方面就顯得捉襟見肘。畢竟CASS軟件的強項在于地形圖處理與地籍測繪方面。目前市場上出現的道路數據處理軟件有專業道路設計軟件，如《緯地》和《鴻業》；有道路測設軟件，如《道路斷面CAD分析》和《道路測設大師》。筆者對上述主流軟件都進行過嘗試與應用，但對《道路測設大師》應用的感受是最深刻的，筆者對該軟件的應用體會進行了詳訴，希望對更多的同行提供幫助。

2 軟件特色

《道路測設大師》分為“測”和“設”兩部分。“測”由安卓版外業手機軟件構成，“設”由電腦版內業處理軟件構成，兩者功能保持一致，只是任務不同。不論是外業放樣軟件，還是內業數據處理軟件，《道路測設大師》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

《道路測設大師》電腦版涵蓋了道路測設的各個方面：數據輸入及顯示全部采用表格形式，各種計算都有圖形動態顯示，圖形亦動態直觀地反映了數據輸入情況；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圖紙導入任意形式的隧道、擋墻的設計斷面并自動提取設計參數，免除了手工輸入設計參數的繁瑣步驟。其不依賴CAD軟件[2]平臺，占用內存小，出成果速度快。輸出成果包括：橫斷面圖[3]、清除表土數量表、邊坡面積表、土石方數量計算表、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》相比，《道路測設大師》在道路設計方面遠比不上前兩者，但在計算道路土方、繪制道路土方斷面方面，《道路測設大師》輸出一條道路土方成果的周期要快于《緯地》和《鴻業》，特別適合線路多、計算量大的項目。道路測設大師典型界面見圖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、擋墻等結構物的設計參數后再生成安卓版文件，最后導入手機APP文件。安卓版具有完善的表格化和圖形化成果顯示功能，使得在手機上瀏覽大量的計算成果數據變得十分便利，易于查找和使用；支持與各類型號的全站儀及RTK直接聯接進行測量后得到測量坐標，避免了手工輸入錯誤，大大加快了測量速度；其數據檢查功能強大，當發現有數據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行對照，所有數據的使用都能做到心里有底。對于橋梁、鐵路軌道、隧道等構筑物關鍵部位的放樣，杜絕了手工或編程錯誤造成的計算錯誤，有利于施工質量的控制。安卓版布局與外業計算成果界面見圖2。

目前越來越多的同類軟件實現了內外業一體化，便于對工程項目文件進行管理，提高了外業放樣與內業數據處理的效率，這種效率和傳統方法的效率相比，可以說是無法想象的。

圖2 安卓版布局與外業計算成果界面示意圖

3 軟件的應用

安卓版是電腦版現場化的體現，具體作法是從電腦版導入線路參數，全面支持電腦版的各項功能，筆者以電腦版在通江項目工程建設中的應用進行介紹。

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

按照《道路測設大師》幫助主題文件設置好平曲線、縱斷面、橫斷面的設計參數，輸入橋梁、擋墻、涵洞等結構物的樁號范圍，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的操作說明，在此不再一一贅述，筆者著重介紹了《道路測設大師》中的幾個重要板塊，結合應用過程中遇到的問題認為以下介紹的板塊應予以充分利用。

3.1 地形數模

《道路測設大師》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好)。其8.0之后的版本開始向《緯地》和《鴻業》看齊，增加了數字模型板塊，可以間接導入CASS三角形網[4]文件，亦可自己構建不規則三角網數字地面模型，直接使用原始地形點構網，保持了原始地形的幾何特征和精度，沒有二次內插過程造成的精度損失，成果合理，可靠性強，不規則三角網模型是目前最好的數字地面模型[5]。數字模型板塊增加后可以查詢任意一點的地面填挖高度，自動生成橫斷面的地面線，完善了軟件功能，在同類道路測設軟件里，筆者認為《道路測設大師》軟件更符合使用者的需求。

3.2 特殊路基與挖臺階工程量

除了原始斷面線內的工程量，在市政道路或公路建設時，經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。例如通江縣環高明湖經濟帶建設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進行計算，利用CASS軟件把原始地面與開挖地面進行嵌套，當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計算或漏算。而《道路測設大師》也沒有專項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”程序實現，現場采集完換填基礎或挖臺階基礎數據后，用內業軟件生成分期施工線，對施工線數據保存待用。可以先對原始斷面進行戴帽，再進行分期工程量計算，這樣操作有利于對各階段的工程量進行管理，對某一部位的工程量有沒有重復計算或漏算一目了然；亦可以單獨進行分期工程量計算。同時，該軟件還可以設置多期施工線，選擇某一期的計量開始線和計量結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。目前像《緯地》 《鴻業》等主流專業設計軟件對道路交叉口的處理主要體現在交叉口的豎向設計方面，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。《緯地》直到8.x版本仍沒有加入交叉口土方計算功能；《鴻業》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除去標準橫斷面之外的區域土方，但到了10.0版本，《鴻業》仍未解決該程序不穩定的情況。“交叉口/交叉口土方”命令只能計算交叉口行車區域內的土方，不包括行車道外側的人行道與邊坡的土方。

基于上述情況并經過分析比較，筆者在通江縣環高明湖經濟帶建設工程中采用《道路測設大師》和CASS兩款軟件相結合的方式對有交叉口的道路土方進行計算。具體方法是采用斷面法對交叉口范圍內的標準橫斷面不進行放坡，對標準橫斷面以外的區域使用CASS軟件剖切、嵌套典型斷面單獨進行計算，計算成果不管在時效上還是精度上均可以接受。有交叉口道路參數設置的界面見圖3。

3.4 對軟件功能改進的期待

圖3 《道路測設大師》在有交叉口的道路中參數設置界面示意圖

《道路測設大師》目前亦存在某些不足，例如：(1)其不能像《緯地》 《鴻業》軟件支持圖框定制，在數模與方格網土方模塊中應增加帶放邊坡、計算邊坡工程量功能。由于每家軟件使用單位都有各自標準的圖框格式，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，當斷面圖很多時是比較費時間；(2)在數模與方格網土方模塊中如果增加放坡、計算邊坡工程量等功能后，該軟件即可實現計算交叉口標準斷面以外的工程量，從而將大大解決工程技術人員在這方面的苦惱。期望軟件開發者能根據用戶的需求持續對軟件進行改進和完善，找短板、補短板，軟件仍有較大的潛力可挖。

以上幾點只是筆者應用《道路測設大師》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，若要充分理解開發者的意圖，只有在實踐中不斷地使用探索，用的越多，就會有新的發現。

4 結 語

手機APP測量軟件的開發及應用已經成為一種發展趨勢，實現了外業無紙化辦公，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合運用，有利于道路工程綜合化管理，是道路測量內外業一體化工作完整、全面的解決方案。各種測設、設計軟件的百花齊放，是廣大軟件開發者努力的結果，是我國科技水平發展的體現。展望未來，施工測量技術將要發展到何種程度值得我們拭目以待。

[] GBT50228-2011，工程測量基本術語標準[S].