CASS7.0軟件在土方量計算中的應用及精度分析

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，方格網法等，把這些方法運用到實例當中，通過計算結果精度比較得出，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。

關鍵詞：CASS7.0;土方量計算;精度分析

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

0 前言

近年來，我國的基礎建設在不斷的發展，土石方工程量的計算在各項工程建設中的應用很廣泛，通過計算土石方工程量來控制施工的進度，土石方工程量的計算也是工程預算造價和工程款結算的依據。因此，在工程測量當中對土方測量精度要求越來越高。DTM法、斷面法、方格網法和等高線法等是CASS7.0軟件常見的內業計算方法，如果運用不同的計算方法，土方量計算所得出的結果都不一樣。現代社會信息技術高速發展，計算機的使用已經成為普遍現象，測繪技術也越來越先進，出現了各種各樣的土方計算軟件。要想規范土方量計算，就要從計算過程入手，對軟件計算結果的精度做出分析，評價。

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

1 應用實例

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行實地數據采集，并通過CASS7.0軟件把相關數據下載至計算機，文件格式保存為dat格式，生成數字化地形圖。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果的影響。

1.1 方格網法計算

運用方格網法計算土方量，首先用復合線圈定計算范圍，然后根據提示，選中計算區域邊界線，分別選擇初始和終了兩個數據文件及方格網邊長，即可計算出土方量的大小（見圖1）。

1.2 DTM法計算

在計算過程中，有三種方法需要知道平場標高，它們是：依據圖上三角網計算，依據圖上高程點計算，由坐標數據文件計算。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域進行了兩次測量，對于各種復雜設計面皆可以適用，而且計算結果比較準確。

計算兩期間土方時，首先根據兩次所測的數據生成兩個三角網文件，然后，運用軟件中的計算兩期間土方的功能進行計算，并通過相應的提示，就能夠算出圈定范圍內的土方量（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，在適當位置用復合線畫一縱斷面線。然后使用軟件的相應功能，根據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格式的數據文件生成兩個hdm格式的里程文件。最后再應用軟件的場地斷面功能，根據相應提示，引用工程初期測量數據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據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 土方量計算結果

分別用方格網法、DTM法和斷面法通過全站儀測的地面高程數據，計算出在相同范圍內土方量的大小，結果見表1、表2和表3。

計算三種方法計算結果的最或是值，觀測值中誤差為：m計=，結果見表4。

從表1到表4可以看出，在外業測量數據相同的情況下，運用不同的方法來計算，所得出的結果也不同。就算是用同種方法進行計算，也不能保證結果會一樣，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。通過相關研究發現：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行計算，所得出的結果也不同。就算是用同種方法進行計算，結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。根據測量學誤差理論認為，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行多次觀測，觀測中誤差越小，表明其離散程度越小，其結果精度就越高一些，反之，其結果精度就低一些。因此，在測量中的誤差直接影響計算結果精度的高低。通過表4不難發現，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。在外業數據相同的情況下，影響計算結果精度的因素還有高程內插，DTM法和等高線法在計算時，所計算出的結果精度比較高，因為它們采用的高程點內插是三角網的插點形式來計算高程，其擬合效果較接近地面實際高程。通過相關的實驗研究來看，運用方格網法計算的結果誤差較大，而且受復雜地形因素的影響，計算的精度不高。運用斷面法計算的誤差略小于方格網法。

3 結語

（1）CASS7.0軟件包含普通的CAD功能，在此基礎上開發出來的具有土方計算功能的模塊，功能齊全，使用也很方便，利用計算機代替以往的人工計算，效率大大提高，減輕了內業工作量。在計算土方量時，要根據實際情況選擇適當的計算方法。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狀，這樣得出的結果才更準確。（2）有些設計面比較復雜，會對計算土方量，控制工程進度造成一定影響，而運用DTM法計算可以適用于各種復雜的設計面的計算，可以有效幫助控制工程進度，而且，所得到的結果精度也較高。（3）運用斷面法計算土方量，得出的結果精度略高于方格網法，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系，方格的邊長與野外采樣點的間距相差越大，計算結果誤差就會更大。如果地形的高差越小，那么平均的標高誤差就越小，相應的最后結果誤差也就更小一些。所以，方格網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。

參考文獻

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