CASS中的三角網法土方量計算方法分析

周永浩

（山東新匯建設集團有限公司，山東東營 257000）

CASS中的三角網法土方量計算方法分析

周永浩

（山東新匯建設集團有限公司，山東東營 257000）

結合工程實例，闡述了CASS軟件中的三角網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；三角網法；土方量

土方計算是工程建設中十分重要的內容，由于土方計算的方法及其對應的原理各不相同，對于同一區域，可能會得到不同的計算結果，從而引起一些計算結果上的爭議。因此，對各種土方量計算方法進行研究，掌握其對應的原理和特點是極其重要的。CASS軟件中的三角網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 三角網法簡介

1.1 原理

三角網法是利用構成DTM三角網來計算土方量的。根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過系統進行重新生成，得到一個立體的三角網，然后將網中的每一個三角形看作個體，并將其構成不規則的三棱柱模型。其中，三棱柱的頂面為立體式的三角網對應的三角形，底面為傾斜面在平場標高所在的水平面的投影構成的三角形。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的填方和挖方分界線。

1.2 適用范圍

三角網法根據已知的土方計算條件的不同，有3種計算方式可供選擇：根據坐標文件，根據圖上高程點，根據圖上三角網，該方法適用于平整后為平面的場地。對于復雜場地的土方計算，三角網法同樣適用。在進行計算時，還可以根據實際要求設置邊坡。

1.3 精度分析

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

2 CASS軟件操作步驟

2.1 根據坐標文件

1）利用多段線繪出圖中要進行土方計算的區域邊界，并將其閉合。

2）點擊工程應用——DTM法土方計算——根據坐標文件。

3）選取邊界線，選取坐標數據文件，窗口上彈出土方計算參數設置對話框，設置平場標高、邊界采樣間距，并按要求進行邊坡設置。

4）設置完參數后，系統將自動生成三角網，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以及填挖方的分界線。

5）生成土石方計算表。

2.2 根據圖上高程點

1）利用多段線繪出圖中要進行土方計算的區域邊界，并將其閉合。

2）點擊工程應用——DTM法土方計算——根據圖上高程點。

3）選擇計算區域邊界線，設置平場標高、邊界采樣間距，并進行邊坡設置。

4）設置完畢后，系統自動生成閉合區域的三角網，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 根據圖上三角網1）根據圖中的各已知點的高程值建立DTM。2）點擊工程應用——DTM法土方計算——根據圖上三角網。

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

4）設置完畢后，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

測區位于龍居生態園內，屬于龍居生態園道邊溝土方測量項目中的一部分。龍居生態園位于東營區西南部，距區政府20km，東鄰史口、牛莊2鎮，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。而本次計算的區域為測區中西側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三角網法計算兩期土方時，需要得到兩期的三角網。在該區域中，由于原始邊界缺高程點，無法生成三角網，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高的值，采取如下2種方法計算：

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

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

已知原始區域最小高程值為10.32m，最大高程值為20.93m；驗收區域最小高程值為10.645m，最大高程值為22.721m。分別利用上述2種方法進行計算，在計算填方時，將平場標高設為23m；在計算挖方時，將平場標高設為10m。結果如表1所示。

表1 土方計算結果表m3

3.3 結果驗證

分別對原始圖和驗收圖進行區域土方量平衡，結果如表2所示。

表2 區域土方平衡計算結果

由上述結果可知：區域進行自身填挖的基礎上，還需要從外界運進的土方量為4441.532m3。

3.4 結果分析與改進

1）結果分析。從上面的計算結果可以看出，利用三角網法計算的結果與區域土方量平衡算法結果比較相近，體現了該方法的準確性。

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

4 結語

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，在進行土方的相關計算時，要先對該地區的地形情況進行分析，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果。

（責任編輯崔春梅）

TU751

B

1009-6159（2014）-01-0018-02

2013-10-11

周永浩（1981—），男，助理工程師