CASS土方量計(jì)算方格網(wǎng)位置與方向的調(diào)整

李向民，王麗椿

(廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530003)

1 引言

土方量是工程各方都很重視的數(shù)據(jù)，土方量計(jì)算要求既準(zhǔn)確合理又直觀易查，方格網(wǎng)法是目前廣泛使用的土方量計(jì)算方法，其中，南方測(cè)繪儀器公司出品的基于AutoCAD的CASS軟件是常用的土方量計(jì)算軟件，可以根據(jù)原地面的地形點(diǎn)，按方格網(wǎng)法計(jì)算其相對(duì)于完成面的土方量。當(dāng)使用CASS進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)，其生成的方格網(wǎng)的位置由軟件自動(dòng)設(shè)定，方向?yàn)闄M平豎直，如圖1所示。

圖1 CASS自動(dòng)生成的方格網(wǎng)

由于方格網(wǎng)的位置和方向與土方計(jì)算范圍線及建構(gòu)筑物的主要分布和朝向不一致，圖面會(huì)出現(xiàn)很多不規(guī)則格網(wǎng)，使圖面標(biāo)注雜亂，影響閱讀;此外，格網(wǎng)與建構(gòu)筑物的位置關(guān)系不明確，不便于土方的復(fù)核與檢查。

CASS軟件不提供方格網(wǎng)位置與方向調(diào)整的工具，但筆者經(jīng)過(guò)試用和分析，發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)一定的方法，任意調(diào)整格網(wǎng)位置與方向，一般是與場(chǎng)地的形狀與朝向一致，使格網(wǎng)與地物的相互位置關(guān)系明確，便于復(fù)核與檢查，同時(shí)減少不規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)量，使圖面簡(jiǎn)潔美觀。下面介紹如何根據(jù)工程的需要，進(jìn)行CASS土方量計(jì)算方格網(wǎng)位置與方向的調(diào)整。

2 格網(wǎng)方向與位置調(diào)整的方法

2.1 調(diào)整圖形的方向

調(diào)整圖形的方向是使圖形計(jì)算范圍的主要朝向?yàn)樗椒较蚧蜇Q直方向。先明確地形圖的主要朝向，一般是在圖上選取一條與主要朝向一致的直線，例如圖2中的AB。然后繪出調(diào)整后的水平目標(biāo)方向線，例如圖2中的AB'。其中A是兩條方向線的共同始點(diǎn)，它應(yīng)是明確的可定位點(diǎn)，能根據(jù)位置關(guān)系調(diào)整回原始的方向和位置。AB'與AB的長(zhǎng)度可以不相等。

圖2 圖形方向調(diào)整前

通過(guò)旋轉(zhuǎn)工具或命令，使地形圖的方向與目標(biāo)方向一致，即圖形的AB與AB'重合。在旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，選A點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)基點(diǎn)，并利用相對(duì)關(guān)系法來(lái)確定旋轉(zhuǎn)角。即提示行出現(xiàn)“指定旋轉(zhuǎn)角度或［參照(R)］”時(shí)，輸入“R”然后根據(jù)提示，在圖上點(diǎn)取旋轉(zhuǎn)角始點(diǎn)(A點(diǎn))、原方向點(diǎn)(B點(diǎn))和新方向點(diǎn)(B')點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)后的圖形如圖3所示。

圖3 圖形方向調(diào)整后

2.2 調(diào)整地形圖的位置

由于格網(wǎng)線的位置自動(dòng)取整米，應(yīng)調(diào)整范圍線主要朝向邊的位置，使其為整米。還可根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整到整5 m或整10 m。調(diào)整的方法是選取圖形，然后通過(guò)平移工具或命令，以A為基點(diǎn)，輸入A點(diǎn)新的整數(shù)坐標(biāo)，將圖形平移過(guò)去。例如，圖3中A點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)為(Y=523 142.224，X=2 520 582.218)，可平移到整 10 m的位置(Y=523 140.000，X=2 520 580.000)。

2.3 調(diào)整土方范圍線的西端和南端的位置

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和分析得知，CASS格網(wǎng)的位置是按照一定的規(guī)律來(lái)確定的，其中水平格網(wǎng)線的位置與土方范圍線的最小(最南)X坐標(biāo)有關(guān)，豎直格網(wǎng)線的位置與土方范圍線的最小(最西)Y坐標(biāo)有關(guān)。具體為:

式中:X1為從南往北第一條水平格網(wǎng)線的X坐標(biāo);

Y1為從西往東第一條豎直格網(wǎng)線的Y坐標(biāo);

XS為土方范圍線的最小X坐標(biāo);

YW為土方范圍線的最小Y坐標(biāo);

L為方格網(wǎng)的間隔。

Int為去除小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)字的取整函數(shù)

為了使格網(wǎng)位置按自己的要求定位，應(yīng)先確定兩個(gè)方向第一條格網(wǎng)線的坐標(biāo)X1和Y1，然后反推土方范圍線最小坐標(biāo)XS和YW，由式(1)并考慮到X1和Y1已調(diào)整為整數(shù)，可得到XS和YW的算式為:

式中的0.2 m是為了確保取整后為所需要坐標(biāo)數(shù)據(jù)而增加的值，避免因圖面顯示精度不夠而發(fā)生偏差，該值也可以是其他小于0.5 m的數(shù)字。

例如，圖4所示范圍線的南側(cè)AB是水平線，西側(cè)AC是豎直線，要求第一條水平線與AB線重合，第一條豎直線與AC線重合，即X1=2 520 580.0 m，Y1=523 140.0 m，格網(wǎng)寬度L=20 m，代入式(2)得XS=2 520 570.2 m，YW=523 130.2 m。

圖4 計(jì)算范圍南端和西端與格網(wǎng)線的關(guān)系

在圖上繪出 XS=2 520 580.0 m和 YW=523 140.0 m的點(diǎn)，例如圖4中的A'點(diǎn)。用編輯多段線的工具或命令，在范圍線上增加點(diǎn)，并調(diào)整該點(diǎn)到A'，可使范圍線的最小X、Y坐標(biāo)符合要求。為了使土方的實(shí)際范圍土方量不受影響，可讓從A點(diǎn)延伸到A'點(diǎn)再返回的兩條邊重合。

2.4 重新采集地形點(diǎn)的數(shù)據(jù)文件

CASS方格網(wǎng)計(jì)算時(shí)，需要調(diào)入原地面地形點(diǎn)的坐標(biāo)高程數(shù)據(jù)文件，但圖形經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)和平移后，原來(lái)的數(shù)據(jù)文件和圖形對(duì)不上，需要獲得新圖形的地形點(diǎn)數(shù)據(jù)文件。利用CASS的“高程點(diǎn)生成數(shù)據(jù)文件”功能，可以生成新的數(shù)據(jù)文件，用于土方量的計(jì)算。

如果是兩期土方量計(jì)算，即完成面是實(shí)測(cè)的竣工地形點(diǎn)，也需要進(jìn)行同樣的旋轉(zhuǎn)和平移，然后在新的圖形上建立數(shù)字地面模型，即三角網(wǎng)。三角網(wǎng)的建立可以直接根據(jù)竣工圖上的高程點(diǎn)建立，故不必建立新的完成面地形點(diǎn)數(shù)據(jù)文件。

2.5 土方量計(jì)算

根據(jù)新的圖形和數(shù)據(jù)文件，采用CASS方格網(wǎng)法按正常步驟即可進(jìn)行土方量的計(jì)算，得到格網(wǎng)符合自己要求的土方量計(jì)算圖，如圖5所示。由于格網(wǎng)點(diǎn)相對(duì)地形點(diǎn)的位置不同，格網(wǎng)調(diào)整后的土方量與調(diào)整前的土方量可能會(huì)略有差別，但只要恰當(dāng)?shù)馗鶕?jù)地形變化程度確定格網(wǎng)間隔，調(diào)整前后的土方量之差將小到可以忽略。

圖5 圖形方向和位置調(diào)整后的土方計(jì)算圖

圖6 圖形方向和位置復(fù)原后的土方計(jì)算圖

2.6 圖形方向與位置的恢復(fù)

如果需要得到與原圖方向和位置一致的計(jì)算圖，以便成果圖與原圖及原始數(shù)據(jù)一致，可將計(jì)算圖經(jīng)過(guò)反方向的平移和旋轉(zhuǎn)，方法與2.1、2.2相同，只是方向相反。如果事先保留一些原圖形的標(biāo)志線和標(biāo)志點(diǎn)，例如圖2中的AB，可較快地實(shí)現(xiàn)圖形的復(fù)原，提高工作的效率。

3 結(jié)語(yǔ)

CASS軟件是工程中常用的基于AutoCAD的土方量計(jì)算軟件，具有使用方便和成果可靠的特點(diǎn)，不足之處是不能根據(jù)工程的需要設(shè)置方格網(wǎng)的方向和位置，容易產(chǎn)生大量的不規(guī)則格網(wǎng)，影響圖面整潔，同時(shí)也不便于確定格網(wǎng)與地物的位置關(guān)系，影響土方復(fù)核檢查。

本文分析了CASS軟件生成格網(wǎng)的規(guī)律，得到格網(wǎng)位置與土方計(jì)算范圍線最小X、Y坐標(biāo)的關(guān)系函數(shù)，在此基礎(chǔ)上提出將原始圖形旋轉(zhuǎn)和平移，并調(diào)整土方范圍線的最小X、Y坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)任意調(diào)整格網(wǎng)的方向與位置，優(yōu)化成果資料，使其更好地滿足工程的需要。

［1］羅德仁，鄒自力，湯江龍.工程土方量計(jì)算比較分析［J］.華東理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，28(1):59 ～64.

［2］劉建英.南方CASS軟件土方量計(jì)算方法的探討以及特殊地貌土方量的計(jì)算［J］.城市勘測(cè)，2008，(5):108～115.

［3］鄧鐵軍，何晗芝.誤差傳播定律在土方計(jì)算偏差分析中的研究［J］.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，6(1):68～73.

［4］季朝亮，李宗聚，馬學(xué)民.關(guān)于幾種土方量計(jì)算方法的研究［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2010，33(3):219～226.

［5］雷松，王海英，艾云毅.方格網(wǎng)法與三角網(wǎng)法相結(jié)合準(zhǔn)確計(jì)算土方量［J］.城市勘測(cè)，2011，(6):154～156.

［6］范玉平.南方CASS在土方計(jì)算中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2011，34(4):249 ～251.