CASS中的三角網(wǎng)法土方量計算方法分析

周永浩

（山東新匯建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東東營 257000）

CASS中的三角網(wǎng)法土方量計算方法分析

周永浩

（山東新匯建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東東營 257000）

結(jié)合工程實例，闡述了CASS軟件中的三角網(wǎng)法土方量計算方法的基本操作，并對其原理、適用范圍、精度條件等進(jìn)行了分析，對土方量的計算具有一定的實用意義。

CASS軟件；三角網(wǎng)法；土方量

土方計算是工程建設(shè)中十分重要的內(nèi)容，由于土方計算的方法及其對應(yīng)的原理各不相同，對于同一區(qū)域，可能會得到不同的計算結(jié)果，從而引起一些計算結(jié)果上的爭議。因此，對各種土方量計算方法進(jìn)行研究，掌握其對應(yīng)的原理和特點是極其重要的。CASS軟件中的三角網(wǎng)法是土方量計算常用的方法之一，對于其原理、適用范圍和精度等問題的探究，對土方計算具有積極意義。

1 三角網(wǎng)法簡介

1.1 原理

三角網(wǎng)法是利用構(gòu)成DTM三角網(wǎng)來計算土方量的。根據(jù)實地測定的地面點坐標(biāo)（X，Y，Z）和設(shè)計高程，通過系統(tǒng)進(jìn)行重新生成，得到一個立體的三角網(wǎng)，然后將網(wǎng)中的每一個三角形看作個體，并將其構(gòu)成不規(guī)則的三棱柱模型。其中，三棱柱的頂面為立體式的三角網(wǎng)對應(yīng)的三角形，底面為傾斜面在平場標(biāo)高所在的水平面的投影構(gòu)成的三角形。分別來計算每個三棱柱的填挖方量，最后累積得到指定范圍內(nèi)的填方和挖方分界線。

1.2 適用范圍

三角網(wǎng)法根據(jù)已知的土方計算條件的不同，有3種計算方式可供選擇：根據(jù)坐標(biāo)文件，根據(jù)圖上高程點，根據(jù)圖上三角網(wǎng)，該方法適用于平整后為平面的場地。對于復(fù)雜場地的土方計算，三角網(wǎng)法同樣適用。在進(jìn)行計算時，還可以根據(jù)實際要求設(shè)置邊坡。

1.3 精度分析

影響三角網(wǎng)法的精度因素如下：采用三角網(wǎng)模擬地表面，每個三角形范圍內(nèi)是一個平面，存在以直代曲造成的模型誤差。但由于三角網(wǎng)建網(wǎng)過程中可以很好地考慮到地面特征點和特征線的影響，在地形復(fù)雜的地區(qū)可加密三角網(wǎng)，在地形平坦的地區(qū)減少采樣點，因此更適合模擬原始地表面。在同等數(shù)據(jù)量的條件下，采用三角網(wǎng)模擬地表面的精度要比方格網(wǎng)高。

2 CASS軟件操作步驟

2.1 根據(jù)坐標(biāo)文件

1）利用多段線繪出圖中要進(jìn)行土方計算的區(qū)域邊界，并將其閉合。

2）點擊工程應(yīng)用——DTM法土方計算——根據(jù)坐標(biāo)文件。

3）選取邊界線，選取坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，窗口上彈出土方計算參數(shù)設(shè)置對話框，設(shè)置平場標(biāo)高、邊界采樣間距，并按要求進(jìn)行邊坡設(shè)置。

4）設(shè)置完參數(shù)后，系統(tǒng)將自動生成三角網(wǎng)，得到挖、填方量，命令行顯示挖方量和填方量的值。同時圖上繪出所分析的三角網(wǎng)以及填挖方的分界線。

5）生成土石方計算表。

2.2 根據(jù)圖上高程點

1）利用多段線繪出圖中要進(jìn)行土方計算的區(qū)域邊界，并將其閉合。

2）點擊工程應(yīng)用——DTM法土方計算——根據(jù)圖上高程點。

3）選擇計算區(qū)域邊界線，設(shè)置平場標(biāo)高、邊界采樣間距，并進(jìn)行邊坡設(shè)置。

4）設(shè)置完畢后，系統(tǒng)自動生成閉合區(qū)域的三角網(wǎng)，并得到填方量和挖方量，同時圖上顯示出填方和挖方的分界線。

5）生成土石方計算表。

2.3 根據(jù)圖上三角網(wǎng)1）根據(jù)圖中的各已知點的高程值建立DTM。2）點擊工程應(yīng)用——DTM法土方計算——根據(jù)圖上三角網(wǎng)。

3）在命令行設(shè)置平場標(biāo)高的值，在圖上選取要參與填挖方計算的三角網(wǎng)（不需要進(jìn)行邊坡設(shè)置）。

4）設(shè)置完畢后，得到填方量和挖方量，同時圖上顯示出填挖方的分界線。（不生成土石方計算表）

3 實例計算與分析

3.1 工程概況

測區(qū)位于龍居生態(tài)園內(nèi)，屬于龍居生態(tài)園道邊溝土方測量項目中的一部分。龍居生態(tài)園位于東營區(qū)西南部，距區(qū)政府20km，東鄰史口、牛莊2鎮(zhèn)，南與博興縣交界、西依黃河與利津縣相望，北與墾利縣接壤，屬于黃河沖積平原。而本次計算的區(qū)域為測區(qū)中西側(cè)的一個斜坡的土方量，該斜坡為靠近西邊路的一個土壩，在施工前后，該土壩的土方量發(fā)生了變化。本次計算的主要目的就是將土方的變化量計算出來。在CASS軟件中，利用DTM三角網(wǎng)法計算兩期土方時，需要得到兩期的三角網(wǎng)。在該區(qū)域中，由于原始邊界缺高程點，無法生成三角網(wǎng)，所以要變換一下方式來計算該土方。

3.2 土方量計算方法

在計算兩個時期之間土方時，通常不會給出平場標(biāo)高的值，采取如下2種方法計算：

1）對兩期場地分別進(jìn)行填方計算，設(shè)定一個高度值，且高于該場地的所有高度。然后將得到的填方量的結(jié)果作差值，即為兩期土方的差值。

2）對兩期場地分別進(jìn)行挖方計算，設(shè)定一個高度值，且低于該場地的所有高度。然后將得到的挖方量的結(jié)果作差值，即為兩期土方的差值。

已知原始區(qū)域最小高程值為10.32m，最大高程值為20.93m；驗收區(qū)域最小高程值為10.645m，最大高程值為22.721m。分別利用上述2種方法進(jìn)行計算，在計算填方時，將平場標(biāo)高設(shè)為23m；在計算挖方時，將平場標(biāo)高設(shè)為10m。結(jié)果如表1所示。

表1 土方計算結(jié)果表m3

3.3 結(jié)果驗證

分別對原始圖和驗收圖進(jìn)行區(qū)域土方量平衡，結(jié)果如表2所示。

表2 區(qū)域土方平衡計算結(jié)果

由上述結(jié)果可知：區(qū)域進(jìn)行自身填挖的基礎(chǔ)上，還需要從外界運(yùn)進(jìn)的土方量為4441.532m3。

3.4 結(jié)果分析與改進(jìn)

1）結(jié)果分析。從上面的計算結(jié)果可以看出，利用三角網(wǎng)法計算的結(jié)果與區(qū)域土方量平衡算法結(jié)果比較相近，體現(xiàn)了該方法的準(zhǔn)確性。

2）精度改進(jìn)。根據(jù)前面分析的精度影響因素，可針對以上方法提出相應(yīng)的改進(jìn)措施來提高計算結(jié)果的精度，具體如下：利用三角網(wǎng)法進(jìn)行計算時，盡量選擇地勢起伏較小的地區(qū)，若地形較復(fù)雜，則應(yīng)加大測點的密度，尤其是在高程變化較大的地方；三角網(wǎng)法適用于各種地形的土方計算，在土方計算時，應(yīng)首選該方法或者以此進(jìn)行檢驗。

4 結(jié)語

通過實例計算以及理論分析可知，不同方法對于同一地形的計算結(jié)果是不同的，而同一種方法對于不同的地形的計算精度也不一樣。因此，在進(jìn)行土方的相關(guān)計算時，要先對該地區(qū)的地形情況進(jìn)行分析，然后針對不同的對象選擇不同的方法，這樣才能得到理想的結(jié)果。

（責(zé)任編輯崔春梅）

TU751

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1009-6159（2014）-01-0018-02

2013-10-11

周永浩（1981—），男，助理工程師