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計與施工中，應用是非常廣泛的。南方CASS軟件擁有多種土方量計算方法，本文根據工程實踐較詳細的介紹了DTM法，斷面法，方格網法，等高線法及區域內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。

【關鍵詞】 土方量計算 斷面法 方格網法 土方平衡

引言

土方計算是工程設計、工程費用概算以及工程施工重要組成部分，應用非常廣泛。計算土方時要實事求是、精益求精、符合實際。土方量計算準確才能進行合理土方調配達到降低工程成本，加快工程進度，提高工程質量目的。土方計算是土方測量處理中一個關鍵環節，南方CASS軟件是數字化成圖系統，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、方格網法、等高線法及計算兩期間土方與區域內土方平衡等。方法各具特色，有著不同優越性與局限性，根據實際需要選擇不同計算方法可以得到準確計算數據，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、準確特點。本文將以CASS7.1版本來介紹各種方法使用并根據工程實踐指出在不同地形環境下采取不同計算方法及注意問題進行了分析。

1 數據的獲取

利用全站儀野外采集數據，通過計算機傳輸，保存.dat數據文件格式。對于數據不充分地方通過編輯進行數據處理得到能夠滿足計算精度數據。對現有地形圖進行二次處理，主要是對地形變化區域高程點位進行添加與刪除。編輯處理之后對結果進行保存。白紙圖通過掃描矢量化后圖紙，雖然沒有高程數據文件，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法土方計算以外業所采集測量數據為基礎，建立DTM模型，根據實地測定地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過生成三角網來計算每一個三棱錐填挖方量，最后累計得到指定范圍內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，分別為根據坐標數據文件計算；根據圖上高程點進行計算；根據圖上三角網進行計算。前兩種算法包含重新建立三角網過程，第三種方法則是直接采用圖上已有三角網。只要已知3個條件中一項可以選擇恰當方法進行計算。兩期間土方計算指的是對同一區域進行兩期測量，利用兩次觀測得到高程數據建模后疊加，計算出該區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域都是不規則表面的情況。計算時對計算區域前后兩次地形生成不同三角網文件，用鼠標操作“工程應用＼DTM法土方計算＼計算兩期間土方”，根據電腦提示在“第一期三角網”導入前期的三角網文件，在“第二期三角網”導入后期的三角網文件確認得出計算結果。打開CASS7.1，選擇菜單命令中工程應用/DTM土方計算/選擇上述三種方法之一，根據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：根據縱斷面上各個里程處實際測量地面橫斷面線與設計橫斷面線，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。圖都沒有高程數據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“工程應用/等高線法土方計算”。根據命令行提示即可得到土方量計算成果。

2.5 區域土方平衡

系統自動算出待平整場地目標高程，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較低地方，即可完成場地平整。減少運輸的費用。

3 結語

計算范圍一定要用復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，影響計算結果精度；采集數據時注意點密度，比一般地形圖點密度要大，加強地貌數據采集工作使得高程數據對地形表達更加完整。DTM模型主要適用于設計面為平整場地或單一傾斜場地。根據坐標數據文件計算土方時可以進行邊坡處理，當平場高程高于地面高程則設置為向下放坡，反之為向上放坡；根據圖上三角網計算時可以根據地形實際情況對生成三角網進行必要的添加和刪除使結果更接近實際地形。斷面法適用于公路及設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的設置。方格網法適用于設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場用筆和計算器直接進行復核，所以受到很多業主單位青睞。若考慮計算精度則方格網法計算精度不如DTM法精度[4]。等高線法適用于圖上有等高線但沒有高程數據文件；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。區域土方平衡適用于平整場地。

參考文獻

[1] 鄧耀坤，吉緒發，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