南方CASS計(jì)算兩期間土方格網(wǎng)相結(jié)合準(zhǔn)確計(jì)算土方量教學(xué)提綱

1、南 方 CASS 計(jì) 算 兩 期 間土方格網(wǎng)相結(jié)合準(zhǔn) 確計(jì)算土方量 精品文檔 南方 CASS 計(jì)算兩期間土方與方格網(wǎng)法 土方計(jì)算相結(jié)合準(zhǔn)確計(jì)算土方量 歐陸 （ 榮縣經(jīng)緯國土資源測繪有限公司 四川榮縣 643100 ） 摘 要： 單純的方格網(wǎng)法測量土方是將其方格均視為獨(dú)立的規(guī)則平面，這與計(jì)算場地的實(shí)際地形是 有差別的，精度也無法評估，有其局限性；而三角網(wǎng)法測量土方量雖然精度高，但可讀性差，客戶不愿采 用。針對這種情況，本文采用南方 CASS計(jì)算兩期間土方與方格網(wǎng)土方計(jì)算相結(jié)合的方法計(jì)算土方量，既 提高了土方測量的效率，又保證了土方計(jì)算成果的正確性，很好地解決了這一難題。 關(guān)鍵詞 ：CASS7.1

2、；方格網(wǎng)法；計(jì)算兩期間土方。 在工程建設(shè)中 , 不管是工業(yè)與民用建筑、道路建設(shè)還是其它工程建設(shè)常需要 將自然地貌改造為水平的或一個(gè)或多個(gè)坡度的場地，以便適用于布置各類建筑 物和構(gòu)筑物，這些都涉及到土石方的開挖與回填量的計(jì)算問題。隨著數(shù)字測圖 技術(shù)的發(fā)展，南方數(shù)碼科技有限公司研發(fā)的地形地籍成圖軟件CASS7.1是目前 市面上較常見的一套測量軟件，其中所包含的土方計(jì)算功能為大家所普遍使 用，它不僅上手容易，內(nèi)業(yè)操作簡便，而且計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性良好, 可信度較高， 為廣大使用者所認(rèn)可。 土方量的計(jì)算，實(shí)際上就是計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之間的土石方 體積。設(shè)計(jì)面有平面、單一斜面、曲面，其中，對于設(shè)計(jì)面是

3、平面和單一斜面 的土方量計(jì)算，南方 CASS7.1中提供了比較簡單的操作方法進(jìn)行計(jì)算；而以曲 面或連續(xù)不同坡度的斜面作設(shè)計(jì)面來計(jì)算土方量時(shí)，操作就相對復(fù)雜了。南方 CASS7.1中提供了 DTM法、斷面法、方格網(wǎng)法、等高線法四種計(jì)算方法，其中用 得最多的是方格網(wǎng)法和 DTM法兩種方法，它們各有優(yōu)點(diǎn)，又各有缺點(diǎn)；方格網(wǎng) 法計(jì)算土方量，成果直觀易懂，是絕大部分客戶的首選方法，但方格網(wǎng)法土方 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 量計(jì)算中，一旦確定了方格的邊長，容易出現(xiàn)如圖所示的情況，方格的一端 遠(yuǎn)離坎底，另一端正好在坎頂邊，和如圖所示的情況，方格內(nèi)有起伏較大的 區(qū)域，該起伏區(qū)域的土方量是

4、沒有進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，這就不能滿足計(jì)算成果的精度 要求。 不規(guī)則三角網(wǎng) (TIN) 是數(shù)字地面模型 DTM表現(xiàn)形式之一，該法直接利用外業(yè) 所采集的地形碎部點(diǎn)、特征點(diǎn)進(jìn)行三角構(gòu)網(wǎng)，對計(jì)算區(qū)域按三棱柱法計(jì)算土 方?；诓灰?guī)則三角形建模是直接利用野外實(shí)測的地形特征點(diǎn) (離散點(diǎn)) 構(gòu)造出 鄰接的三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)。相對于方格網(wǎng)，不規(guī)則三角網(wǎng)具有以 下優(yōu)點(diǎn)：直接利用原始數(shù)據(jù)作為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)，三角網(wǎng)中的點(diǎn) 圖 1 方格網(wǎng)穿過斜坡示意圖圖 2 方格網(wǎng)內(nèi)沒參與統(tǒng)計(jì)起伏區(qū)域示 意圖 和線的分布密度和結(jié)構(gòu)完全可以與地表的特征相吻合；不改變原始數(shù)據(jù)和精 度；能夠插入地性線以保存原有關(guān)鍵的地形特征 , 能很好地適應(yīng)復(fù)

5、雜、不規(guī)則地 形，從而將地表的特征表現(xiàn) 得淋漓盡致等。由此可見，用三角網(wǎng)計(jì)算土方量適應(yīng)范圍最廣，精度也是最高 的了。但是三角方法計(jì)算土方量精度雖高 , 因其計(jì)算過程中數(shù)據(jù)量大 , 占用大量 存儲空間，可讀性也差，實(shí)際工作中很少有客戶選擇用三角網(wǎng)法。如何既能滿 足客戶的需要，使用方格網(wǎng)法出具測量成果，又要保證土方計(jì)算結(jié)果的正確 性，提高工作效率，是擺在廣大測量工作者面前的一道難題。筆者在實(shí)際工作 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 中，采用 CASS7.1“計(jì)算兩期間土方”的方法計(jì)算出可靠的土方數(shù)據(jù)，并以此指導(dǎo) “方格網(wǎng)土方計(jì)算”的方法，很好地解決了這一難題。 計(jì)算兩期間土方 計(jì)算兩

6、期間土方指的是對同一區(qū)域進(jìn)行了兩期測量（我們把設(shè)計(jì)面模擬成 外業(yè)測量，作為第二期測量；野外原始地形數(shù)據(jù)采集作為第一期測量），利用 兩次觀測得到的高程數(shù)據(jù)建模后疊加，計(jì)算出該區(qū)域兩期之中的土方變化情 況。此方法適用范圍廣，計(jì)算精度高，特別適用于原始地形和設(shè)計(jì)面都是不規(guī) 則表面的情況。 1.1 原始地形三角網(wǎng)（第一期三角網(wǎng)） 1.1.1 數(shù)據(jù)采集 用于土方計(jì)算的數(shù)據(jù)，在野外采集時(shí)，密度較一般的地形圖要有所提高， 要加強(qiáng)對地形變化點(diǎn)（如坎上、坎下）數(shù)據(jù)的采集工作，使得高程數(shù)據(jù)對地形 的表達(dá)更加完整。如果受條件限制，使用的是現(xiàn)有的地形圖，那么一定要對地 形圖進(jìn)行二次處理，主要是對地形變化區(qū)域的高程點(diǎn)位

7、進(jìn)行添加和剔除。在完 成處理之后，作為原始地形數(shù)據(jù)保存結(jié)果，以便下一步進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取和土方 計(jì)算操作。 1.1.2 構(gòu)成第一期三角網(wǎng)： 首先在 CASS7.1“繪圖處理”菜單中：定顯示區(qū) 改變當(dāng)前圖形比例尺（盡可 能使用大比例尺，如 1：200、1：500等，這對提高土方量的計(jì)算精度很有好 處） 展高程點(diǎn) 圈定計(jì)算區(qū)域邊界線和連接地形變化特征線，如：山脊線、山 凹線、坡頂坡腳線、陡坎線等（區(qū)域邊界線一要注意閉合，二兩期土方計(jì)算的 區(qū)域邊界在野外測量時(shí)，一般不可能采集的完全相同，但可在內(nèi)業(yè)處理時(shí)，調(diào) 整到一致，并且采用內(nèi)插法求得每個(gè)邊界點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)，三切不可進(jìn)行擬合處 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系

8、管理員刪除 精品文檔 理，因?yàn)閿M合過的曲線在進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)會用折線迭代，影響計(jì)算結(jié)果的精度 1)；然后用 CASS7.1“等高線 ”菜單中：建立選擇邊界線 構(gòu)成三角網(wǎng) (a) 調(diào)整前 (b) 調(diào)整后 修改三角網(wǎng)(由于三角網(wǎng)的連接是隨機(jī)的，不排除有一些三角形的連接是不滿 足計(jì)算要求的，所以需要對生成的三角網(wǎng)進(jìn)行處理，剔除不符合要求的三角 形，然后順應(yīng)實(shí)際地形的變化對三角網(wǎng)進(jìn)行手工調(diào)整，如圖所示是對穿斜坡 時(shí)不合理三角網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整前、后的示意圖；如圖 4所示是對穿陡 (a) 調(diào)整前 (b) 調(diào)整后 圖 三角網(wǎng)穿斜坡調(diào)整前與調(diào)整后的示意圖 圖 4 三角網(wǎng)穿陡坎調(diào)整前與調(diào)整后的示意圖 坎時(shí)不合理三角網(wǎng)進(jìn)

9、行調(diào)整前、后的示意圖。使得生成的模型更加符合實(shí)際地 貌，在調(diào)整完畢后注意要“修改結(jié)果存盤”) 繪制等高線(為確保三角網(wǎng)的準(zhǔn)確 性，建議“繪制等高線”看繪制出的等高線正確與否，對三角網(wǎng)進(jìn)行再校正，然 后刪除等高線和地形變化特征線所地圖層) 三角網(wǎng)存取 寫入文件(點(diǎn)擊 “寫 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 入文件”時(shí)，出現(xiàn)一個(gè) “輸入三角網(wǎng)文件名 ”對話框，指定保存路徑，將區(qū)域 內(nèi)已構(gòu)成的三角網(wǎng)做為第一期三角網(wǎng)以 .sjw 擴(kuò)展名格式保存在指定的文件 下，如圖 5所示）。 1.2 設(shè)計(jì)面三角網(wǎng)（第二期三角網(wǎng)） 1.2.1 設(shè)計(jì)面數(shù)據(jù)采集： 將設(shè)計(jì)面模擬成外業(yè)測量的數(shù)據(jù)，即三維坐標(biāo)數(shù)

10、據(jù)文件，這只不過不是真正 外業(yè)測量所得，而是直接賦值得到，采用的方法是：平面位置用鼠標(biāo)在設(shè)計(jì)平 面圖上直接指定，手工直 圖5 輸入三角網(wǎng)文件名對話框 接輸入高程（ CASS7.1中直接用命令“G”或單擊CASS工具欄中的交互展點(diǎn)符號 “.91 ”來提取高程點(diǎn)并追加到到數(shù)據(jù)文件中），這里要注意的是，由于設(shè)計(jì)面不 是平面，所以每個(gè)指定點(diǎn)的高程要計(jì)算正確、輸入正確，與野外數(shù)據(jù)采集一樣 要有足夠的密度，有坡、坎的，坡頂、坡底，坎上、坎下要相對應(yīng)的加點(diǎn)，將 所計(jì)算的點(diǎn)逐一追加到設(shè)計(jì)面數(shù)據(jù)文件中保存。 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 1.2.2 構(gòu)成第二期三角網(wǎng)： 與生成原始地形三角網(wǎng)（第

11、一期三角網(wǎng)）的流程一樣。最后將設(shè)計(jì)面數(shù)據(jù) 文件構(gòu)成的三角網(wǎng)做為第二期三角網(wǎng)以 .sjw 擴(kuò)展名格式保存在指定的文件 下。 1.3 計(jì)算兩期間土方量 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)電腦的 提示在“第一期三角網(wǎng) ”時(shí)，導(dǎo)入前期的原始地形三角網(wǎng)文件，在提示 “第二 期三角網(wǎng) ”時(shí)導(dǎo)入后期的設(shè)計(jì)面三角網(wǎng)文件，按回車鍵即得計(jì)算結(jié)果。并將土 方計(jì)算結(jié)果作為可靠的土方量依據(jù)保存，用以指導(dǎo)下一步的方格網(wǎng)法土方計(jì) 算。 2 方格網(wǎng)法土方計(jì)算 南方 CASS7.1軟件中的方格網(wǎng)土方計(jì)算法，其具體計(jì)算操作如下：首先用 閉合的復(fù)合線圈定所要計(jì)算土方的區(qū)域（與第一期、二期三角網(wǎng)的區(qū)

12、域邊界必 須一致），然后用鼠標(biāo)操作“工程應(yīng)用 方格網(wǎng)法土方計(jì)算”，在彈出的方格網(wǎng)土 方計(jì)算對話框中，如圖 6所示，首先是導(dǎo)入“高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件”，必須選擇生 成第一期三角網(wǎng)的地面點(diǎn)高程數(shù)據(jù)，即原始地形數(shù)據(jù)。然后在“設(shè)計(jì)面”欄中， 點(diǎn)選“三角網(wǎng)文件”。在導(dǎo)入三角網(wǎng)文件時(shí)，一定要選擇以第二期的地面點(diǎn)高程 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 數(shù)據(jù)所構(gòu)成的三角網(wǎng)，即由設(shè)計(jì)面數(shù)據(jù)生成的三角網(wǎng)。然后填寫方格網(wǎng) 圖6 方格網(wǎng)土方計(jì)算對話框 圖8 沒參與統(tǒng)計(jì)起伏區(qū)域調(diào)整方格 圖7 方格網(wǎng)穿過斜坡調(diào)整后示意圖 網(wǎng)后示意圖 的寬度（系統(tǒng)默認(rèn)的是 20米），點(diǎn)擊“確定”即計(jì)算出該區(qū)域土方量。將該土方

13、量結(jié)果與用計(jì)算兩期間土方量所得的結(jié)果相比較，若相差在 5%（經(jīng)驗(yàn)值）以 內(nèi)，則方格網(wǎng)土方計(jì)算成果是可靠的，可以出據(jù)方格網(wǎng)計(jì)算成果。如超出 5% ， 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 基本上是由于出現(xiàn)圖 1和圖 2所示的情況，這時(shí)調(diào)整方格網(wǎng)的寬度（地形太破碎 的方格網(wǎng)寬度可調(diào)到 12米2），使地形變化特征線（如圖 1的陡坎，圖 2起伏 區(qū)域邊線）處在方格的中間（如圖 7、圖 8所示），從而避免了土方計(jì)算出現(xiàn)系 統(tǒng)性的誤差，提高了土方計(jì)算的精度，（由此可見方格網(wǎng)越小，計(jì)算精度越高 3 ）。至到結(jié)果與“計(jì)算兩期間土方”的成果相比，差值的比率小于 5%，方可提供 方格網(wǎng)土方計(jì)算成果。 3

14、 工程實(shí)例 在榮縣大佛梧桐水街工程場地平整土方測量中，筆者根據(jù)現(xiàn)場地形采集高 程點(diǎn)數(shù)據(jù)，繪制地形略圖，在內(nèi)業(yè)處理時(shí)，首先除掉數(shù)據(jù)中錯(cuò)誤的和含有粗差 的點(diǎn)，再用 CASS7.1軟件自動(dòng)生成三角網(wǎng)，然后根據(jù)地形略圖調(diào)整三角網(wǎng)，建 立與實(shí)際地形相吻合的數(shù)字地面模型，為確保三角網(wǎng)的準(zhǔn)確性，將數(shù)字地面模 型生成等高線對所有三角網(wǎng)進(jìn)行再校準(zhǔn)。最后刪除用以校準(zhǔn)三角網(wǎng)的地形地性 線圖層 （即之前繪制的地形略圖層 ）和等高線圖層，將三角網(wǎng)作為第一期三角網(wǎng) 保存。同理對內(nèi)業(yè)根據(jù)設(shè)計(jì)資料完善的設(shè)計(jì)面高程數(shù)據(jù)，建立數(shù)字地面模型， 將調(diào)整后的三角網(wǎng)作為第二期三角保存。然后用南方 CASS7.1軟件“工程應(yīng)用”下 拉菜單

15、 DTM 方格網(wǎng)（ 20米寬）法與計(jì)算兩期間土方法計(jì)算成果對比表 1 方格網(wǎng)法 計(jì)算兩期間土方 差值 比率 挖方量 132555.4 159304.8 26749.4 16.8% 填方量 65.4 52.1 13.3 25.5% 總方量 132620.8 159356.9 26736.1 16.8% 方格網(wǎng)（ 5米寬）法與計(jì)算兩期間土方法計(jì)算成果對比表2 收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除 精品文檔 方格網(wǎng)法 計(jì)算兩期間土方 差值 比率 挖方量 155881.3 159304.8 3423.5 2.1% 填方量 53.2 52.1 1.1 2.1% 總方量 155934.5 159356.9

16、 3422.4 2.1% 法土方計(jì)算 計(jì)算兩期間土方 , 準(zhǔn)確計(jì)算出該區(qū)域的土方量。并以此作為可靠的 土方量依據(jù)保存。 然后進(jìn)入圖 6所示“方格網(wǎng)土方計(jì)算對話框”，在“高程點(diǎn)坐標(biāo) 數(shù)據(jù)文件”中導(dǎo)入生成第一期三角網(wǎng)的原始地形高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。在“三角 網(wǎng)文件”中選擇第二期三角網(wǎng)，即由設(shè)計(jì)面數(shù)據(jù)生成的三角網(wǎng)，首先以默認(rèn)的方 格寬度 20米，進(jìn)行土方量計(jì)算。表 1是方格網(wǎng)法（ 20米寬）與計(jì)算兩期間土方法 成果的對比，從表中可以看出：挖方量差值比率達(dá)到了 16.8%，超過了 5%，由于 測區(qū)地形較為破碎，多坡坎、土丘，方格網(wǎng)寬度過大，顯然是出現(xiàn)了如圖1、圖 2所示的情況，從而導(dǎo)致出現(xiàn)大的偏差，于是按照圖 7、圖 8的做法將方格寬度由 20米調(diào)整為 5米，再進(jìn)行方格網(wǎng)土方計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表 2所示，從表中可以看 出：無論哪個(gè)項(xiàng)目，方格網(wǎng)法與計(jì)算兩期間土方法差值的比率都在 3%以內(nèi)，說 明方格網(wǎng)的布設(shè)是比較合理的，方格網(wǎng)土方計(jì)算的成果是正確的，可以提交方 格網(wǎng)成果資料了。 4 結(jié)束語 土方量的計(jì)算精度主要取決于采點(diǎn)的密集程度，包括地形變化點(diǎn)、特殊地 貌點(diǎn)、變坡點(diǎn)、坎上坎下、溝渠