淺談基于CASS計算土石方量方法

【摘 要】 土方量的計算在工程設(shè)計與施工中，應(yīng)用是非常廣泛的。南方CASS軟件擁有多種土方量計算方法，本文根據(jù)工程實踐較詳細的介紹了DTM法，斷面法，方格網(wǎng)法，等高線法及區(qū)域內(nèi)土方平衡的計算方法，同時得出各種方法的適用情況及需要注意的一些問題。

【關(guān)鍵詞】 土方量計算 斷面法 方格網(wǎng)法 土方平衡

引言

土方計算是工程設(shè)計、工程費用概算以及工程施工重要組成部分，應(yīng)用非常廣泛。計算土方時要實事求是、精益求精、符合實際。土方量計算準(zhǔn)確才能進行合理土方調(diào)配達到降低工程成本，加快工程進度，提高工程質(zhì)量目的。土方計算是土方測量處理中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，南方CASS軟件是數(shù)字化成圖系統(tǒng)，不但有地籍、地形成圖功能且擁有各種土方量計算方法，包括DTM模型、斷面法、方格網(wǎng)法、等高線法及計算兩期間土方與區(qū)域內(nèi)土方平衡等。方法各具特色，有著不同優(yōu)越性與局限性，根據(jù)實際需要選擇不同計算方法可以得到準(zhǔn)確計算數(shù)據(jù)，達到事半功倍效果。南方CASS軟件計算土方具有操作簡單、通用性強、高效、快速、準(zhǔn)確特點。本文將以CASS7.1版本來介紹各種方法使用并根據(jù)工程實踐指出在不同地形環(huán)境下采取不同計算方法及注意問題進行了分析。

1 數(shù)據(jù)的獲取

利用全站儀野外采集數(shù)據(jù)，通過計算機傳輸，保存.dat數(shù)據(jù)文件格式。對于數(shù)據(jù)不充分地方通過編輯進行數(shù)據(jù)處理得到能夠滿足計算精度數(shù)據(jù)。對現(xiàn)有地形圖進行二次處理，主要是對地形變化區(qū)域高程點位進行添加與刪除。編輯處理之后對結(jié)果進行保存。白紙圖通過掃描矢量化后圖紙，雖然沒有高程數(shù)據(jù)文件，但圖上等高線可以用等高線法計算土方量

2 利用CASS7.1計算土方量

2.1 DTM模型

DTM法土方計算以外業(yè)所采集測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立DTM模型，根據(jù)實地測定地面點坐標(biāo)（X，Y，Z）和設(shè)計高程，通過生成三角網(wǎng)來計算每一個三棱錐填挖方量，最后累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線見圖1所示。Cass7.1DTM土方計算方法共有三種，分別為根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計算；根據(jù)圖上高程點進行計算；根據(jù)圖上三角網(wǎng)進行計算。前兩種算法包含重新建立三角網(wǎng)過程，第三種方法則是直接采用圖上已有三角網(wǎng)。只要已知3個條件中一項可以選擇恰當(dāng)方法進行計算。兩期間土方計算指的是對同一區(qū)域進行兩期測量，利用兩次觀測得到高程數(shù)據(jù)建模后疊加，計算出該區(qū)域兩期之中土方變化情況，此方法比較適合兩次觀測時該區(qū)域都是不規(guī)則表面的情況。計算時對計算區(qū)域前后兩次地形生成不同三角網(wǎng)文件，用鼠標(biāo)操作“工程應(yīng)用＼DTM法土方計算＼計算兩期間土方”，根據(jù)電腦提示在“第一期三角網(wǎng)”導(dǎo)入前期的三角網(wǎng)文件，在“第二期三角網(wǎng)”導(dǎo)入后期的三角網(wǎng)文件確認(rèn)得出計算結(jié)果。打開CASS7.1，選擇菜單命令中工程應(yīng)用/DTM土方計算/選擇上述三種方法之一，根據(jù)提示即可完成土方計算。

2.2 斷面法

斷面法土方計算基本原理：根據(jù)縱斷面上各個里程處實際測量地面橫斷面線與設(shè)計橫斷面線，獲得各個里程處橫斷面的填挖面積，并由相鄰兩橫斷面的間距計算出土方量，最終匯總出縱斷面上所有兩相鄰橫斷面間土方量并給出土方量計算表格。

2.3 方格網(wǎng)法

2.4 等高線法

將白紙圖掃描矢量化后可以得到圖形。圖都沒有高程數(shù)據(jù)文件無法用前面幾種方法計算土方量。用此功能可計算任意兩條等高線之間土方量，但所選等高線必須閉合且等高線具有高程屬性。由于兩條等高線所圍面積可求，兩條等高線之間高差已知可求出這兩條等高線之間土方量。在CASS菜單命令中點擊“工程應(yīng)用/等高線法土方計算”。根據(jù)命令行提示即可得到土方量計算成果。

2.5 區(qū)域土方平衡

系統(tǒng)自動算出待平整場地目標(biāo)高程，使需平整場地填方和挖方相等。土方平衡功能常用在場地平整時使用。當(dāng)一個場地土方平衡時挖方量與填方量相等。以填挖方邊界線為界，從高處挖得的土方直接填到場地內(nèi)較低地方，即可完成場地平整。減少運輸?shù)馁M用。

3 結(jié)語

計算范圍一定要用復(fù)合線來畫且一定要閉合。不可以進行擬合處理，因為擬合過曲線在進行土方計算時會用折線迭代，影響計算結(jié)果精度；采集數(shù)據(jù)時注意點密度，比一般地形圖點密度要大，加強地貌數(shù)據(jù)采集工作使得高程數(shù)據(jù)對地形表達更加完整。DTM模型主要適用于設(shè)計面為平整場地或單一傾斜場地。根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計算土方時可以進行邊坡處理，當(dāng)平場高程高于地面高程則設(shè)置為向下放坡，反之為向上放坡；根據(jù)圖上三角網(wǎng)計算時可以根據(jù)地形實際情況對生成三角網(wǎng)進行必要的添加和刪除使結(jié)果更接近實際地形。斷面法適用于公路及設(shè)計面為臺階場地土方計算；使用斷面法計算土方時必須清楚參數(shù)的設(shè)置。方格網(wǎng)法適用于設(shè)計面為平面和斜面的場地；因其簡便直觀、易于掌握、通用性強又可以在現(xiàn)場用筆和計算器直接進行復(fù)核，所以受到很多業(yè)主單位青睞。若考慮計算精度則方格網(wǎng)法計算精度不如DTM法精度[4]。等高線法適用于圖上有等高線但沒有高程數(shù)據(jù)文件；用這種方法計算土方時，選取等高線時可以逐個點取參與計算的等高線，也可按住鼠標(biāo)左鍵拖框選取。需要注意的是只有閉合的等高線參與計算。區(qū)域土方平衡適用于平整場地。

參考文獻

[1] 鄧耀坤，吉緒發(fā)，王延華等.CASS5.1成圖軟件用戶手冊[Z].廣州：南方測繪儀器公司，2002

[2] 劉建英.南方 CASS軟件土方量計算方法的探討以及特殊地貌土方量的計算，城市勘測，2008（05）

[3] 周建鄭.工程測量 鄭洲 黃河水利出版社，2006.8

[4] 蔣功旺.工程土方量DTM與方格計算精度分析[J] 建材與裝飾，2008.04