淺談基于CASS計(jì)算土石方量方法

【摘 要】 土方量的計(jì)算在工程設(shè)計(jì)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(jì)算方法，本文根據(jù)工程實(shí)踐較詳細(xì)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(jì)算方法，同時(shí)得出各種方法的適用情況及需要注意的一些問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】 土方量計(jì)算 斷面法 方格網(wǎng)法 土方平衡

引言

土方計(jì)算是工程設(shè)計(jì)、工程費(fèi)用概算以及工程施工重要組成部分，應(yīng)用非常廣泛。計(jì)算土方時(shí)要實(shí)事求是、精益求精、符合實(shí)際。土方量計(jì)算準(zhǔn)確才能進(jìn)行合理土方調(diào)配達(dá)到降低工程成本，加快工程進(jìn)度，提高工程質(zhì)量目的。土方計(jì)算是土方測(cè)量處理中一個(gè)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(jì)算方法，包括DTM模型、斷面法、方格網(wǎng)法、等高線法及計(jì)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(shí)際需要選擇不同計(jì)算方法可以得到準(zhǔn)確計(jì)算數(shù)據(jù)，達(dá)到事半功倍效果。南方CASS軟件計(jì)算土方具有操作簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、高效、快速、準(zhǔn)確特點(diǎn)。本文將以CASS7.1版本來(lái)介紹各種方法使用并根據(jù)工程實(shí)踐指出在不同地形環(huán)境下采取不同計(jì)算方法及注意問(wèn)題進(jìn)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(guò)計(jì)算機(jī)傳輸，保存.dat數(shù)據(jù)文件格式。對(duì)于數(shù)據(jù)不充分地方通過(guò)編輯進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到能夠滿足計(jì)算精度數(shù)據(jù)。對(duì)現(xiàn)有地形圖進(jìn)行二次處理，主要是對(duì)地形變化區(qū)域高程點(diǎn)位進(jìn)行添加與刪除。編輯處理之后對(duì)結(jié)果進(jìn)行保存。白紙圖通過(guò)掃描矢量化后圖紙，雖然沒(méi)有高程數(shù)據(jù)文件，但圖上等高線可以用等高線法計(jì)算土方量

2 利用CASS7.1計(jì)算土方量

2.1 DTM模型

DTM法土方計(jì)算以外業(yè)所采集測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立DTM模型，根據(jù)實(shí)地測(cè)定地面點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y，Z）和設(shè)計(jì)高程，通過(guò)生成三角網(wǎng)來(lái)計(jì)算每一個(gè)三棱錐填挖方量，最后累計(jì)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(jiàn)圖1所示。Cass7.1DTM土方計(jì)算方法共有三種，分別為根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計(jì)算；根據(jù)圖上高程點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)圖上三角網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算。前兩種算法包含重新建立三角網(wǎng)過(guò)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(gè)條件中一項(xiàng)可以選擇恰當(dāng)方法進(jìn)行計(jì)算。兩期間土方計(jì)算指的是對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行兩期測(cè)量，利用兩次觀測(cè)得到高程數(shù)據(jù)建模后疊加，計(jì)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(cè)時(shí)該區(qū)域都是不規(guī)則表面的情況。計(jì)算時(shí)對(duì)計(jì)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(jì)算＼計(jì)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(jì)算結(jié)果。打開(kāi)CASS7.1，選擇菜單命令中工程應(yīng)用/DTM土方計(jì)算/選擇上述三種方法之一，根據(jù)提示即可完成土方計(jì)算。

2.2 斷面法

斷面法土方計(jì)算基本原理：根據(jù)縱斷面上各個(gè)里程處實(shí)際測(cè)量地面橫斷面線與設(shè)計(jì)橫斷面線，獲得各個(gè)里程處橫斷面的填挖面積，并由相鄰兩橫斷面的間距計(jì)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(jì)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(méi)有高程數(shù)據(jù)文件無(wú)法用前面幾種方法計(jì)算土方量。用此功能可計(jì)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(diǎn)擊“工程應(yīng)用/等高線法土方計(jì)算”。根據(jù)命令行提示即可得到土方量計(jì)算成果。

2.5 區(qū)域土方平衡

系統(tǒng)自動(dòng)算出待平整場(chǎng)地目標(biāo)高程，使需平整場(chǎng)地填方和挖方相等。土方平衡功能常用在場(chǎng)地平整時(shí)使用。當(dāng)一個(gè)場(chǎng)地土方平衡時(shí)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(chǎng)地內(nèi)較低地方，即可完成場(chǎng)地平整。減少運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用。

3 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算范圍一定要用復(fù)合線來(lái)畫(huà)且一定要閉合。不可以進(jìn)行擬合處理，因?yàn)閿M合過(guò)曲線在進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)會(huì)用折線迭代，影響計(jì)算結(jié)果精度；采集數(shù)據(jù)時(shí)注意點(diǎn)密度，比一般地形圖點(diǎn)密度要大，加強(qiáng)地貌數(shù)據(jù)采集工作使得高程數(shù)據(jù)對(duì)地形表達(dá)更加完整。DTM模型主要適用于設(shè)計(jì)面為平整場(chǎng)地或單一傾斜場(chǎng)地。根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計(jì)算土方時(shí)可以進(jìn)行邊坡處理，當(dāng)平場(chǎng)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(jì)算時(shí)可以根據(jù)地形實(shí)際情況對(duì)生成三角網(wǎng)進(jìn)行必要的添加和刪除使結(jié)果更接近實(shí)際地形。斷面法適用于公路及設(shè)計(jì)面為臺(tái)階場(chǎng)地土方計(jì)算；使用斷面法計(jì)算土方時(shí)必須清楚參數(shù)的設(shè)置。方格網(wǎng)法適用于設(shè)計(jì)面為平面和斜面的場(chǎng)地；因其簡(jiǎn)便直觀、易于掌握、通用性強(qiáng)又可以在現(xiàn)場(chǎng)用筆和計(jì)算器直接進(jìn)行復(fù)核，所以受到很多業(yè)主單位青睞。若考慮計(jì)算精度則方格網(wǎng)法計(jì)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(méi)有高程數(shù)據(jù)文件；用這種方法計(jì)算土方時(shí)，選取等高線時(shí)可以逐個(gè)點(diǎn)取參與計(jì)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(jì)算。區(qū)域土方平衡適用于平整場(chǎng)地。

參考文獻(xiàn)

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

[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，城市勘測(cè)，2008（05）

[3] 周建鄭.工程測(cè)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(jì)算精度分析[J] 建材與裝飾，2008.04