南方算量方法.doc

浅析Cass7.0土方计算方法 摘 要：本文介绍了地形地籍成图软件Cass7.0的土方计算方法：方格网法与DTM法，并就如果更好的使用这些计算方法以及使用上的关键性问题进行了阐述。关键词：土方计算；方格网法；DTM法。 1 引言土方工程虽然在整个工程项目造价中所占比例较小，但因其特殊性在方量的计算与造价的控制上有一定的难度，引起的纠纷较多，如何更加客观、准确地计算土方量，减少或避免土方工程的争议，值得我们进行认真的探讨。决定土方量计算精度的因素有很多，其中计算方法是至关重要的一环。南方数码科技有限公司研发的地形地籍成图软件Cass7.0是目前市面上较常见的一套测量软件，其中所包含的土方计算方法如方格网法、DTM法、等高线法等为大家所普遍使用，它不仅上手容易，内业操作简便，而且计算结果准确性良好，可信度较高，为广大使用者所认可。本文在对常用的方格网法、DTM法作介绍的基础上，提出一些使用过程中应当注意的关键性问题，以期提高土方计算的精度。 2 计算方法2.1 方格网法Cass7.0软件中的方格网法，需要提供计算区域的 “高程点坐标数据文件”作为计算的依据，其具体计算操作如下：首先是导入“高程点坐标数据文件”，然后选择设计面：（1）当设计面为平面时，需要输入“目标高程”，在“方格宽度”一项中输入你需要设置的方格网规格 ，例如输入20米则为采用20m20m的方格网进行土方计算；（2）当设计面为斜面时，有“基准点”和“基准线”两种方法，其原理是相同的，只是计算条件不同而已。我们以“基准点”法为例，它需要确定斜面的“坡度”，然后是“基准点”，也就是坡顶点的“坐标”和“高程”，再者就是坡线的“下边点”的坐标了，也就是斜坡方向，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。（3）当设计面非平面也非斜面时，这种情况在土方工程中比较常见，场地经开挖或回填后变的杂乱无章就属于这种情况，假如我们有场地前期的“高程点坐标数据文件”，那么我们则可以利用它生成“三角网文件”，然后在设计面选项中选择“三角网文件”，然后导入文件，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。通过对Cass7.0软件中的方格网法的了解，我们不难看出其计算理论与传统的方格网法是一样的。只是在用户提供相关的计算条件，如设计面高程、坡度、方格宽度、三角网文件等计算条件之后，电脑自动在设计面及待计算场地平面设置相同的方格网，根据“高程点坐标数据文件”、设计面高程、坡度等内插出各方格网角点高程，然后对比相同平面位置上下两期的方格网，计算出该方格网的土方挖填数，最后统计出挖填总方量。 2.2 DTM法DTM法土方计算以外业所采集的测量数据为基础，通过建立DTM模型，然后通过生成三角网（即相邻的三个点连成互不重叠的三角形）来计算每一个三棱锥的挖填方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。Cass7.0的DTM土方计算方法共有三种，一是由坐标数据文件计算，二是依照图上高程点进行计算，第三是依照图上的三角网进行计算。前两种算法包含重新建立三角网的过程，第三种方法则是直接采用图上已有的三角网。（1）根据坐标数据计算：首先用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用DTM法土方计算根据坐标文件”，根据电脑提示在图上选取计算区域“边界线”，导入计算区域的坐标数据，这时会弹出土方计算参数设置对话框，填入“平场标高”和“边界采样间距”按确定即可得到土方计算结果。如果计算区域需要进行边坡的处理，那么还可以在参数设置里面进行“边坡设置”，平场高程高于地面高程则设置为向下放坡，反之，则为向上放坡。在计算结束后，电脑会在操作者指定的位置绘制一个“计算结果表格”。（2）根据图上高程点计算：此方法首先是按数据文件展绘高程点，然后用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用DTM法土方计算根据图上高程点”，根据电脑的提示进行后面的操作，操作与“根据坐标数据计算”相同。（3）根据图上的三角网计算：在计算区域先建立DTM模型，生成三角网，然后根据地形的实际情况，对既有的三角网进行必要的添加和删除，使结果更接近实际地形，最后用鼠标操作“工程应用DTM法土方计算根据图上三角网”，根据电脑的提示，输入平场标高，选取计算所需的所有三角形按回车键即得计算结果。（4）两期间土方计算两期间土方计算指的是对同一区域进行了两期测量，利用两次观测得到的高程 土方量计算机辅助计算模块及其应用 作者：余加勇（湖南大学土木工程学院讲师）阅读：3657 次日期：2006-9-51.引言 土方量计算在土方工程中占有非常重要的位置,其大小直接影响工程造价和工程进度。只有准确的土方量，才能进行合理的土方调配，降低工程费用，加快工程进度，提高工程质量。因此，土方量计算在土方工程中有重要的意义和作用。土方量计算方法有许多种，常用的有方格网法、断面法、等高线法、表格法和散点法。使用这些方法时，通常采用手工计算，或者结合Excel、AutoCAD等软件半自动完成，其计算工作量大，人为干预的程度高，导致计算速度慢、准确度低。因此，土方工程中需要一种测算成本低、操作简便、通用性强、自动化程度高、速度快、精度高的土方量计算软件和方法。 CASS6.0是广州南方测绘仪器公司研制的数字化测绘数据采集系统。它充分利用AutoCAD 2004的最新技术，集地形成图、地籍成图、土方量计算、公路曲线设计、绘制断面图于一体，广泛地应用于测绘行业。本文结合典型的土方工程，探讨如何利用CASS6.0的土方量辅助计算模块，高效、快速、准确计算土方量的方法。2.模块结构 模块结构如图1所示。 图1土方工程辅助计算模块功能结构图3.计算原理 在土方工程计算辅助计算模块中，计算土方量的方法有四种：断面法、方格网法、等高线法和DTM法。计算机辅助计算模块中的断面法、方格网法、等高线法基本原理与传统方法一致，不再赘述。在该模块中这些方法的使用，实现了真正意义上的数字化、自动化，其计算速度和精度与传统方法相比有质的提高。 DTM法是利用数字地面模型计算土方量的一种方法。数字地面模型（DTM）是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。地表的任一特性如高程、土壤类型、植被等均可以作为DTM的特征值，以高程为特征值的DTM也称为数字高程模型（DEM），DTM法实际上是利用DEM计算土方量。DEM是用数字的形式表示地表形态，包含点位的三维坐标信息。根据实测点位地面三维坐标和设计高程，生成三角网来计算每个三棱锥的填挖方量，最后汇总，得到总填方量和总挖方量。.工作流程图2土方工程辅助计算模块操作流程图 在土木工程中，常见的土方工程包括场地平整、基坑(槽)与管沟开挖、路基开挖、人防工程开挖、地坪填土、路基填筑以及基坑回填等。在选用测算方法时，应与工程实际相结合，选用合适的方法。如场地平整土方工程中，当地势比较平整时，选用方格网法；当地势起伏较大时，选用DTM法；带状地形的土方量计算应选用断面法，路基填挖、管沟开挖、人防工程开挖等也应选用此法；比较规则的山头或洼地，选用等高线法。土方量计算操作流程如图2所示。 （1）全站仪采集数据：充分利用全站仪这一先进测量仪器，直接获取点位的三维空间位置。可自由选择地貌特征点，避开难测的点位，降低测量难度，极大地减少外业工作量。 （2）传输数据：全站仪与计算机通过电缆连接，可双向数据通讯。传输时，通讯参数（波特率、数据位、停止位、奇偶检校位）设置应该完全一致，否则无法通讯。（3）编辑数据：若用全站仪配套的数据通信软件或Windows的超级终端接收数据，必须编辑这些数据，使其与CASS6.0平台接收的数据格式一致。CASS6.0平台接收的坐标数据格式为： 点号，特征码，y坐标，x坐标，高程 （4）文本数据编辑过程：先用Excel打开文本文件raw.dat；在Excel中编辑打开的数据；将文件另存为raw.csv；将该文件名改为raw.dat，完成数据编辑。此方法编辑文本文件快捷方便，值得推广使用。 （5）输入方格宽：根据实际地形和精度要求，选择合适的方格网宽度。一般取5m、10m或20m。 （6）生成里程文件：等高线生成法、三角网生成法、纵断面生成法和坐标文件生成法四种。有以下特点：等高线生成法和三角网生成法只能生成纵断面的里程文件；纵断面生成法需要绘制带状地地形图，外业工作量大，且精度不高；坐标文件生成法，只需测绘横断面方向变坡点的三维坐标，速度快、精度高，故一般选用此法。 （7）选择封闭等高线：未封闭的等高线应用复合线将其连接，使其闭合。 （8）输入平场高：可以执行菜单中的“区域土方量平衡”命令，按照填挖平衡原则计算出平场高。 （9）设计面输入：若设计面为简单的平面或斜面，直接输入设计高和坡度即可；若为不规则面，利用设计高程点建立数字高程模型(DEM），利用该DTM，无需分块，可直接计算出整个土方量。.工程应用 长沙市南方大学新教学楼场地平整土方工程，场地面积约20000平方米，设计标高95.5米，以挖方为主。根据野外采集的碎部点三维坐标，用本土方量辅助计算模块计算，计算结果如图3所示。图3中，左侧绘出了各行对应的挖方量之和，下侧绘出了各列对应的填方量之和，左下角为汇总的总填方和总挖方。 传统方法中，无论是手工计算，还是利用AutoCAD、Excel辅助计算，其工作量都很大。采用土方量计算机辅助计算模块中的方格网法计算，所有内业工作只需要几分钟，极大提高效率，且避免了人为干预，同时也提高了准确度。.结束语 CASS6.0土方量辅助计算模块先后在长沙市南方大学教学楼场地平整、长沙市垃圾转运站场地平整、湖南邵怀高速公路等多项工程中使用和验证，均获得较好的效果。使用本模块计算土方量，测算成本低、自动化程度高、速度快、精度高、适用面广，有广泛的应用前景。希望本文能为数字化技术和计算机技术在土方量计算中的应用起到抛砖引玉的效果。南方CASS 7.1场地断面土方计算第一步、展出计算区域内的高程点；第二步、绘出需平整的边界闭合线（切割边界线），再确定纵断面线的方向和长度，纵断面线的长度应与两端的边界闭合线相交；第三步、点工程应用-生成里程文件由纵断面线生成新建，按提示选纵断面线，弹出由纵断面线生成里程文件的对话框，选结点，填写横断面间距及左、右长度（横断面长度应超出边界闭合线，这主要是考虑放坡问题），点确定；第四步、点击工程应用生成里程文件由纵断面线生成添加、变长、剪切，添加是在横断面线上加横断面线；变长是调整横断面线的长短的问题；剪切是把放坡以外的横断面线剪去。在第三步完成后，即可在图面上大概确定放坡的位置，连成闭合线，点剪切后选这根闭合线，长出的横断面线会删除；第五步、点击工程应用-生成里程文件-由纵断面线生成-设计，按提示栏选择切割边界线（平整的边界闭合线），再按提示选横断面线，这时会在左横断面线与切割边界线相交点上出现设计高程对话框，输入该断面线的设计高程，回车，输入右端的设计高程，回车，再选下一条横断面线，以此类推，输入完毕后退出；第六步、点击工程应用-生成里程文件-由纵断面线生成-生成，按提示选纵断面线即弹出生成里程文件对话框。第一栏应选第一步展点时的高程数据文件（格式.dat），第二栏应输入并保存生成的里程文件名（格式.hdm）,第三栏应输入并保存相对应的坐标数据文件名（格式.dat）。最后输入横断面线插值间距和起始里程后，点确定，这时图中纵断面线与横断面线交点上会标出中桩里程及高程。第七步、点击工程应用断面法土方计算场地断面，弹出断面设计参数对话框，在选择里程文件栏下打开上步中第二栏所保存的文件，在横断面设计文件栏下打开上步中第三栏所保存的文件，再输入坡度、纵横向比例、行列间距等项，最后点确定，再次弹出绘制纵断面对话框，输入所绘位置和比例后点确定，这时纵断面图就绘制在你给定的位置上。按提示，在屏幕上指定横断面图绘制的起始位置就会绘出所有的横断面图和挖填面积。如果要修改横断面线和设计断面线，点击工程应用 断面法土方计算 编辑断面线，按提示选择后，弹出编辑对话框，在所需的位置插入距离、高程即可，左断面的距离为，右为。第八步、点击工程应用断面法土方计算图面土方计算，按提示框选所有横断面，回车，按提示在屏幕上指定土石方计算表左上角位置，即完成全部工作。场地断面法二期土方计算分别用第一期工程（开挖前的原始地貌）、第二期工程（开挖平整后）的高程文件分别生成里程文件一和里程文件二。第一步：第一期工程的里程文件生成可按上面的第一步至第六步完成。第二期工程的里程文件生成可免去第五步的设计工作。第二期工程在上面的第三步中的新键前，把平面图中第一期的横断面线删除，重新建立横断面线，但二期的纵横断面线需重合。第二步：使用其中一个里程文件生成纵横断面图。如绘出第一期的（见上面的第七步），后点击工程应用 断面法土方计算 图上添加断面线，系统弹出添加断面线对话框，在选择里程文件下填入第二期工程的里程文件，点击确定，命令行显示选择需要添加断面的断面图，框选所有横断面图，回车确认后，图上的断面图上就有两条横断面线了。第三步：点击工程应用 断面法土方计算 二断面线间土方计算，按命令行提示输入第一期断面线编码（C）/选择已有地物：选择第一期的断面线。输入第二期断面线编码（C）/选择已有地物：选择第二期的断面线。选择要计算土方的断面图：框选需要计算的断面图。回车确认后，命令行提示指定土石方计算表左上角位置：点取插入土方计算表的左上角，至此，二断面间土方计算已完成了。说明：1、完成第二步后，应对第二期的断面线进行编辑，使断面线的两个端点与第一期的断面线相交。2、在第三步中选择第一期的断面线和选择第二期的断面线时，只需选择横断面图中的任何一个回车即可。方CASS方格网计算土方量流程总结一、 方格网计算由三个要素组成：计算范围+原地面标高数据文件+完成面标高三角网二、 计算范围计算范围一定要用复合线（PL）画，且最后闭合