CASS7.0軟件在土方量計算中的應(yīng)用及精度分析

曹筱平

摘 要：本文主要闡述了CASS7.0成圖軟件的土方計算方法，其中包括：DTM法，斷面法，方格網(wǎng)法等，把這些方法運用到實例當(dāng)中，通過計算結(jié)果精度比較得出，DTM法其計算精度最高。通過對這幾種計算方法的應(yīng)用研究分析，找出這些方法的不同之處，為今后的土方量計算提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：CASS7.0;土方量計算;精度分析

中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0161-02

0 前言

近年來，我國的基礎(chǔ)建設(shè)在不斷的發(fā)展，土石方工程量的計算在各項工程建設(shè)中的應(yīng)用很廣泛，通過計算土石方工程量來控制施工的進(jìn)度，土石方工程量的計算也是工程預(yù)算造價和工程款結(jié)算的依據(jù)。因此，在工程測量當(dāng)中對土方測量精度要求越來越高。DTM法、斷面法、方格網(wǎng)法和等高線法等是CASS7.0軟件常見的內(nèi)業(yè)計算方法，如果運用不同的計算方法，土方量計算所得出的結(jié)果都不一樣。現(xiàn)代社會信息技術(shù)高速發(fā)展，計算機(jī)的使用已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象，測繪技術(shù)也越來越先進(jìn)，出現(xiàn)了各種各樣的土方計算軟件。要想規(guī)范土方量計算，就要從計算過程入手，對軟件計算結(jié)果的精度做出分析，評價。

CASS7.0成圖軟件在現(xiàn)今的土方量計算當(dāng)中使用率很高，它涉及的領(lǐng)域主要有三方面，包括地形成圖、地籍成圖、工程應(yīng)用等，其中工程應(yīng)用模塊提供以下四種計算土方量的方法，即：DTM法，斷面法，方格網(wǎng)法，等高線法。

1 應(yīng)用實例

CASS7.0地形地籍成圖軟件是由南方測繪儀器公司研制的，我們使用2秒級全站儀對某一場地土石方平整工程進(jìn)行實地數(shù)據(jù)采集，并通過CASS7.0軟件把相關(guān)數(shù)據(jù)下載至計算機(jī)，文件格式保存為dat格式，生成數(shù)字化地形圖。由于等高線算法多用于圖上沒有高程點而只有等高線的老圖掃描后的計算，并且要求等高線是閉合的，所以不適用于本例。因此，在數(shù)字化地形圖上分別用其余三種方法計算同一范圍的土方量，并比較不同的采樣間距，斷面間距和方格邊長對計算結(jié)果的影響。

1.1 方格網(wǎng)法計算

運用方格網(wǎng)法計算土方量，首先用復(fù)合線圈定計算范圍，然后根據(jù)提示，選中計算區(qū)域邊界線，分別選擇初始和終了兩個數(shù)據(jù)文件及方格網(wǎng)邊長，即可計算出土方量的大?。ㄒ妶D1）。

1.2 DTM法計算

在計算過程中，有三種方法需要知道平場標(biāo)高，它們是：依據(jù)圖上三角網(wǎng)計算，依據(jù)圖上高程點計算，由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計算。最后，還有一種計算方法是兩期間土方的計算，兩期間土方計算法是指對同一區(qū)域進(jìn)行了兩次測量，對于各種復(fù)雜設(shè)計面皆可以適用，而且計算結(jié)果比較準(zhǔn)確。

計算兩期間土方時，首先根據(jù)兩次所測的數(shù)據(jù)生成兩個三角網(wǎng)文件，然后，運用軟件中的計算兩期間土方的功能進(jìn)行計算，并通過相應(yīng)的提示，就能夠算出圈定范圍內(nèi)的土方量（見圖2）。

1.3 斷面法計算

在土方量計算中，運用斷面法計算步驟比較繁雜，操作起來比較繁瑣。首先在要計算土方量的范圍內(nèi)，在適當(dāng)位置用復(fù)合線畫一縱斷面線。然后使用軟件的相應(yīng)功能，根據(jù)提示找到新建的功能，在圖上生成一定間距的橫斷面線，然后再把所圈定的范圍外的所有線條全部都剪切掉，最后分別引用初期和終了兩期dat格式的數(shù)據(jù)文件生成兩個hdm格式的里程文件。最后再應(yīng)用軟件的場地斷面功能，根據(jù)相應(yīng)提示，引用工程初期測量數(shù)據(jù)生成的里程文件繪制初期斷面圖;然后還需要引用工程末期測量數(shù)據(jù)生成的里程文件在原來的圖上再添加終了斷面線，最后，運用軟件的兩斷面線間土方量計算功能，這樣就可以通過斷面法計算出所求范圍的填挖方量。（見圖3）

2 實例分析

2.1 土方量計算結(jié)果

分別用方格網(wǎng)法、DTM法和斷面法通過全站儀測的地面高程數(shù)據(jù)，計算出在相同范圍內(nèi)土方量的大小，結(jié)果見表1、表2和表3。

計算三種方法計算結(jié)果的最或是值，觀測值中誤差為：m計=，結(jié)果見表4。

從表1到表4可以看出，在外業(yè)測量數(shù)據(jù)相同的情況下，運用不同的方法來計算，所得出的結(jié)果也不同。就算是用同種方法進(jìn)行計算，也不能保證結(jié)果會一樣，因為除了計算方法的影響之外，還有采樣間距、斷面間距和方格邊長等因素的影響。

2.2 結(jié)果分析

全站儀測量高程的精度，有兩個因素起決定性的作用，就是距離誤差和高程誤差。通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：全站儀采樣位置的平面點位中誤差為mD=±0.02m。在通常情況下，影響數(shù)值化地形圖高程精度的因素有很多，不僅僅是算法因素，還有地形類別，采樣方法等。如果運用上面的幾種不同的方法來進(jìn)行計算，所得出的結(jié)果也不同。就算是用同種方法進(jìn)行計算，結(jié)果也可能會是不一樣的，因為中間還有其它一些影響因素，比如采樣的間距、斷面的間距等。根據(jù)測量學(xué)誤差理論認(rèn)為，觀測中誤差大小可以反映其精度的高低，在相同的觀測條件下對某一量進(jìn)行多次觀測，觀測中誤差越小，表明其離散程度越小，其結(jié)果精度就越高一些，反之，其結(jié)果精度就低一些。因此，在測量中的誤差直接影響計算結(jié)果精度的高低。通過表4不難發(fā)現(xiàn)，運用DTM法來計算的觀測值的中誤差比其余的都小。所以，計算精度最高的計算方法便是DTM法。在外業(yè)數(shù)據(jù)相同的情況下，影響計算結(jié)果精度的因素還有高程內(nèi)插，DTM法和等高線法在計算時，所計算出的結(jié)果精度比較高，因為它們采用的高程點內(nèi)插是三角網(wǎng)的插點形式來計算高程，其擬合效果較接近地面實際高程。通過相關(guān)的實驗研究來看，運用方格網(wǎng)法計算的結(jié)果誤差較大，而且受復(fù)雜地形因素的影響，計算的精度不高。運用斷面法計算的誤差略小于方格網(wǎng)法。

3 結(jié)語

（1）CASS7.0軟件包含普通的CAD功能，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出來的具有土方計算功能的模塊，功能齊全，使用也很方便，利用計算機(jī)代替以往的人工計算，效率大大提高，減輕了內(nèi)業(yè)工作量。在計算土方量時，要根據(jù)實際情況選擇適當(dāng)?shù)挠嬎惴椒?。并且要注意野外采樣方式，主要是碎部點的間距不能太大，特別是地形變化特征點的采集要反映實地現(xiàn)狀，這樣得出的結(jié)果才更準(zhǔn)確。（2）有些設(shè)計面比較復(fù)雜，會對計算土方量，控制工程進(jìn)度造成一定影響，而運用DTM法計算可以適用于各種復(fù)雜的設(shè)計面的計算，可以有效幫助控制工程進(jìn)度，而且，所得到的結(jié)果精度也較高。（3）運用斷面法計算土方量，得出的結(jié)果精度略高于方格網(wǎng)法，通過相鄰兩斷面的面積和其間距來計算土方量，特別適用于線路的土方測量。但是計算步驟比較繁雜。（4）運用方格網(wǎng)法，圖面直觀，操作也很簡單，但它也有一個弊端就是誤差較大。這個誤差與方格的邊長有很大的關(guān)系，方格的邊長與野外采樣點的間距相差越大，計算結(jié)果誤差就會更大。如果地形的高差越小，那么平均的標(biāo)高誤差就越小，相應(yīng)的最后結(jié)果誤差也就更小一些。所以，方格網(wǎng)法比較適合在場地比較平整的地塊使用。（5）在某一地形中，如果等高線不是閉合的，那么就不能運用等高線法計算。所以，等高線法比較適用于地形和坡度都相對均勻的地方，而且是地表的物體比較少的地方。

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