CASS在場地平整土方計算中的應用

黃艷立

(莆田學院土木工程學院，福建莆田351100)

對一個工程來說，土方計算是整個工程的一個重要部分，是一個工程的基礎。因此，怎樣快速、精確地計算出工程土方量，對于整個工程計算是至關重要的。CASS軟件中DTM法和方格網法均可在平坦場地或是地面起伏較小的情況下使用，對同一塊場地同時采用兩種方法計算，結果會有什么不同呢？

1 DTM法土方計算

當所需計算土方量的設計平面為平面場地、單一方向傾斜場地或不規則面時，可選擇DTM法來計算。用DTM法計算土方量，是在CASS中根據地形圖建立模型并且生成不規則三角網，利用在工程測量中獲得的坐標點和設計高層，計算每一個三棱錐的填方量和挖方量，最后通過計算、累加，進而得到地形圖范圍內的填挖方量，并且在圖上畫出填挖分界線。DTM法土方計算包括完全計算和直接根據圖上的三角網計算在內的兩種方法[1]。而完全計算法中又包括“根據坐標計算”和“根據圖上高程點計算”這兩種方法，使用這兩種方法都需要重新建立三角網，而直接采用圖上的三角網則不再需要重建三角網，直接采用圖上已有的三角網計算即可。

不管是使用三種方法中的任意一種，都需要先將所需計算土方量的區域范圍用復合線在CASS中已導入的高程點網中繪制出來，注意一定要使所繪制的復合線閉合，但是也盡量不要使其擬合。這是因為在土方計算中，擬合過的曲線會被折線代替，從而使計算結果出現偏差，所以在計算土方數量時盡量不要將所畫復合線擬合，以免影響所計算土方數量的精確性。畫出區域范圍之后，點擊工具欄中的工程應用，在下拉菜單中選擇“DTM法計算土方”，在它提供的3種計算方法中選擇一種。下面以“根據坐標點計算”為例說明，然后在提示“選擇邊界線”的指示下，用鼠標選取所畫的閉合復合線，彈出“DTM土方計算參數設置”對話框，根據工程設置平場標高和邊界采樣間距，設置好參數之后，點選確定平場標高和邊界采樣間距，設置好參數之后，點選確定，屏幕中會顯示挖填方提示框，命令行會顯示：“挖方量=XXXXX立方米，填方量=XXXXX立方米”，同時系統會自動生成三角網并繪制出填方和挖方的分界線。土方計算結果根據實際要求若是不需要繪制表格就可以在關閉對話框后直接回車，系統就默認不繪制表格。若是需要繪制結果表格，可以用鼠標在圖上適當的位置點擊，即選擇所繪制表格的左下角位置，CASS會在該處繪制出一個表格，這表格中就會顯示包括圖形、平場面積、平面標高、最大高程點、最小高程點、填方量和挖方量在內的7項內容。CASS的這項功能使得計算結果直觀簡明，能夠使計算結果使用者容易找到所需要的數據，同時也使得計算結果報告美觀大方。雖然DTM法計算精度較高，但這也要在地形點位置合理的情況下才會實現。當確定了工程的土方平衡時的設計高程和填挖土方量，在施工進度和工程造價等方面都能做到很好的控制。

2 方格網法土方計算

當要進行大面積的土方估算，或者是所需計算土方量的場地，其地形沒有較大的突起和凹陷，即起伏較小，又或是地形坡度變化平緩，可以選擇方格網法進行計算。使用該方法計算土方量，是在工程測量中，利用地面實際坐標點和所需達到的目標設計高程，選擇合適的邊長生成方格網來計算每一個方格內的填挖方量，最后累計，即可得到地形圖范圍內的填挖方量，并且在圖上畫出填挖分界線。CASS將各個方格的各個角點上的實測高程或是通過內插得到的高程累加，得到的高程平均值與目標高程相減，再計算出單位方格的面積，最后根據長方體的體積公式就能得出填方量和挖方量。與DTM法相同的是，計算前必須先用復合線繪制出所要計算土方的指定范圍，注意復合線一定要閉合。然后點選工具欄中的“工程應用”，在下拉菜單選擇“方格網法土方計算”。在操作界面會顯示“選擇計算區域邊界線”的提示，根據命令行提示，選擇需要計算土方數量的范圍，即之前所繪制的閉合復合線。在彈出的“方格網土方計算”對話框，可以明顯地看出CASS給出了包括平面、斜面（基準點）等四個選擇，用戶可以根據實際工程計算需要，選用相對應的項目并設置其中所需設置的對應參數。根據需要輸入方格網邊長，若是沒有輸入則系統默認每個方格的邊長是20米。由計算原理可推出，當選用的方格的邊長越小，其計算結果就越精確。因此，可以根據實際工程所要求的精度設置合理的方格寬度，但要注意的是若是沒有考慮到實際的情況，一味地縮小邊長，超過實際采集點的密度，也是沒有實際意義的。點選確定，在命令行會顯示包括最小高程、最大高程、總填方量、總挖方量在內的4項內容，同時在圖上繪出系統所生成的方格網及填挖方的分界線，并且每個小格內還會顯示出其具體填挖方量。在實際應用中，方格網法由于其操作方法簡便、工作人員容易掌握而得到了廣泛的應用，但是其精度不高。

3 工程實例

在某工業園區建設初期，需要對園區內45畝左右的場地進行場地平整，使其達到設計高程。以實測地面高程作為現狀地面高程，依業主指定標高作為此次的設計標高，其中地塊一設計標高為10.78米，地塊二設計標高是10.18米。

3.1 利用方格網法的計算結果

計算所需的高程點是根據野外實測所得到的高程點，并對高程點較為稀少的區域，根據等高線適當進行內插得出高程點，最終形成高程點網，再用5m×5m的方格網預算各地塊的填、挖土方量，最終得出該地塊的總填挖方量。由于該地塊的面積過大，計算時又適當將這兩塊地塊進行細分，將地塊一分為6小塊，地塊二分為2小塊，進行分幅計算，最后再匯總。利用CASS9.0工具欄中選取“工程應用”中“方格網法土方計算”，根據實際工程情況按步驟設置參數值，最后得出該地塊的土方計算面積為29368.89平方米（合44.053畝），預算總方量為88689.0立方米（其中預算填方量0立方米，預算挖方量88689.0立方米）。詳情見表1。

3.2 利用DTM法的計算結果

利用CASS9.0，選取“工程應用”中“DTM法土方計算根據圖上高程計算”，地塊一平場標高為10.78米，邊界采樣間距取10米，地塊二采用同樣步驟計算，最后得出該地塊土方計算面積為29368.9平方米（合44.053畝），預算總方量為88615.0立方米（其中預算填方量0立方米，預算挖方量88615.0立方米）。詳情見表2。

表1 方格網法土方量計算結果表

表2 DTM法土方量計算結果表

4 結論

由以上計算結果可以看出不同方法計算的土方量會有所不同。在這個計算實例中，由于其地形較為平坦，起伏不大，使用DTM法和方格網法的計算結果只是有少量的差別，總體上來說不會影響其計算數據在工程預算等中的使用，使用這兩種方法都能滿足實際工程的需要。因此，對于一般的、起伏不大的地面情況，方格網內插的高程值還是可以很好地滿足這一點，使其計算的土方量的與實際土方量相差不大，精度還是可以保證的。在地面較為平坦的地形，使用方格網法比使用DTM法來得更加簡單。

[1]羅德仁，鄒自力，湯江龍.工程土方量計算比較分析[J].華東理工學院學報，2005，28（1）：59-63.

[2]楊先緒.在CASS軟件中多個設計坡度的土石方計算[J].城市勘查，2005,3（1）:128-129.

[3]錢業宏.利用數字化地形圖進行土方計算的方法[J].四川測繪，2005,8（3）：137-139.