基于CASS软件土石清淤方量计算应用

1、基于CASS软件土石（清淤）方量计算应用交 融 天 下 建 者 无 疆主讲：龚欢1/48目 录Contents土方计算意义和注意事项DTM法土方计算原理及操作流程方格网法土方计算原理及操作流程断面法土方计算原理及操作流程 基于CASS三种土方计算方法对比与分析2/48一、土方计算意义和注意事项 土方计算意义：土方量工程，就是指建设工程中相关土方施工工程。做好土方量测量计算对于确保工程施工进度，控制工程造价以及优化施工设计方案都有着极为主要作用。土方量计算是否精准对于施工方与建设方之间经济利益也是有着一定影响，在建设工 程中，很多施工纠纷都是因为土方计量不准确而引发。 土方量是竖向规划或调整一个

2、主要依据，也直接关系到工程造价，所以在计算土方时一定要实事求是、精益求精、符合实际。土方计算是土方测量内业处理中一个关键步骤。 南方CASS成图系统是基于CAD平台开发一套集地形、地籍、空间数据建库、工程应用、土石方算量等功效为一体软件系统，可实现地形、地物数据自动输入、处理、分析、显示、输出等。 CASS提供了强大数据采集与图形处理功效，同时其工程应用、土地利用、地物编辑等模块为土地开发整理规划设计提供了技术支持。针对土方计算CASS软件提供了格网法、DTM法、和断面法等丰富土方计算方法，对不一样工程地理条件可灵活采取适当土方计算模型。3/48一、土方计算意义和注意事项土方计算注意事项： 基

3、准点确实定：基在土方量工程开始测量之前，首先就要确定正确基准点。基准点是由国家相关部门经过仔细勘察测量，最终确定用于 建筑工程标高统一指标。 在测量中，要以固定基准点开始引出，确定最终标高、基准平面以及坐标系等基本测量参考依据。只有这么才能为后期测量打下基础，确保测量准确性与科学性。 消除土方量测量误差办法方法：在详细实践中，因为土方量工作量较大，包括面积范围较广，且对测量结果精度要求较高，若工作中稍有失误，就很有可能引发测量结果出现较大误差，影响土方量工程后期施工质 量。 为此，必须要严格控制施工测量技术和方法，防止在土方量测量施工中产生误差。在此笔者结合自己实际工作经验，总结出在土方量测量

4、施工中能够采取以下办法方法来有效消除土方量测量误差： 、加强对测量仪器检验力度。在很多土方量工程测量施工中，出现测量误差原因大都是因为测量仪器规格或性能不能满足测量要求而引发。所以必须要对仪器进行定时检修维护，普通最少要一年一检，以确保仪器正常使用，防止因仪器问题而引发测量高程误差，造成土方量测量失去准确性。 、提升测绘技术人员本身业务水平。测绘技术人员对测量仪器掌握熟练程度对测量高程结果准确性有很大影响，为此，必须要加强对测绘技术人员培训与管理，确保其能够熟练应用测绘仪器，并对地形地貌进行详细观察，选择适宜测量踩点方法及对于地形图进行专业处理。4/48一、土方计算意义和注意事项 、注意气候环

5、境对土方量测量影响。在测量施工中，要时刻关注天气改变以及周围环境改变所引发下沉量，并作出妥善处理，以确保测量所得土方量尽可能靠近实际填土方量，从而确保甲乙双方利益。 、选择正确计算方法。只有采取合理计算方法对土方量进行计算，才能确保其结果准确性。下文中会详细介绍土方量计算方法，在此就不多赘述。5/48目 录Contents土方计算意义和注意事项DTM法土方计算原理及操作流程方格网法土方计算原理及操作流程断面法土方计算原理及操作流程 基于CASS三种土方计算方法对比与分析6/48二、DTM法土方计算原理及操作流程 DTM法计算土方量是当代土方计算主要方法之一，以数字地面模型DTM为基础进行土方量

6、计算。 DTM(数字地面模型)，是利用计算机仿真技术,利用采集地形特征点建立一定与实地相同数字化地面模型，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息数字表示，是带有空间位置特征和地形属性特征数字描述。 DTM是利用地面上离散高程点经过一定方法连接成空间三角网结构地面模型。建立三角网DTM原始数据为实地测定地面点坐标(X，Y，Z)，然后联成三角网计算每一个三棱锥体积，从而得到指定范围内填方和挖方土方量。在DTM法实际操作中因为三角网连接是随机，不排除有一些三角形连接是并不满足计算要求，这就需要对自动生成三角网进行处理，剔除不符合要求三角形，然后结合实际地形改变对三角网进行手工修改，使得生成地面模型愈

7、加符合地形实际情况。南方CASS软件中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；第三是依照图上三角网进行计算。这三种土方量计算适合用于计算复杂地表面至水平平场面土方量。平场面为斜面或不规则面时，可采取DTM法土方量计算中计算两期间土方量方法。下面给大家介绍一下DTM法土方计算详细操作流程。7/48二、DTM法土方计算原理及操作流程一、外业数据采集 DTM法土方量计算精度，与三角网面和地面符合程度亲密相关。普通情况下，测点越密，土方量计算精度越高；平坦和坡度改变较小地面，测点疏密对土方量计算精度影像较小；地形复杂地面，地势起伏改变较快，测点疏密对土方量计算精

8、度影像较大。依据DTM法土方量计算原理，外业数据采集要求以下： 、应依据土方测算精度要求，确定适当测量精度指标。外业数据采集普通使用全站仪或RTK，数据采集成本远远低于土方量误差影响工程成本，所以测点密度普通应大于1：500地形测图要求。、坡度改变点须采集。坡坎和坡脚点位应适当加密，确保沿坡坎能组成三角网。、应依据地形地貌情况决定测量点之间距离，确保三角网面与地面符合精度。平坦和坡度改变较小时，测点能够稀疏一些；地形复杂，地势起伏改变较快，测点应密一些；沿采集路线，测点可适当密。8/48二、DTM法土方计算原理及操作流程 二、外业数据处理： 1.excel表格第一列为序号，第二列空白，第三列X

9、横坐标（全站仪中E坐标），第四列Y纵坐标（全站仪中N坐标），这里X、Y轴方向与数学上一致，第五列为高程。另存为CSV格式文件。2.经过文件夹选项，把CSV格式文件经过重命名，把格式改为dat格式。 3.用记事本方式打开dat文件，经过替换把空格替换掉。即查找内容为一个空格，替换为不用管，点全部替换，就完成了。保留、关闭。到此dat文件就是未来数据文件。 9/48二、DTM法土方计算原理及操作流程4、打开CASS软件，绘图处理展野外测点点号打开dat格式数据文件展高程点打开dat格式数据文件。 数据选取 数据导入 5、等高线建立DTM由数据文件生成（选取原有DAT数据文件）或者用图面高程点（框选

10、导入全部高程点）生成都能够确定。 建立DTM两种方式 DTM建立完成10/48二、DTM法土方计算原理及操作流程6、DTM土方计算: 涵盖三种土方计算方法，不论用那种计算方法都必须要确定计算范围（必须为闭合多段线）范围选取时尽可能确保计算范围和测区范围一致 。 范围选取11/48二、DTM法土方计算原理及操作流程6.1、依据坐标文件：指定区域-依据坐标文件-指定坐标文件-DTM土方计算参数设置（依据G216实测原地面数据选取平均场平标高为900）-得出结果dtmtf.log-并指定三角网法土石方计算结果表位置。 12/48二、DTM法土方计算原理及操作流程6.2、依据图上高程点:指定区域-框选

11、测区高程点- DTM土方计算参数设置-得出结果dtmtf.log-并指定三角网法土石方计算结果表位置。 13/48二、DTM法土方计算原理及操作流程6.3、依据图上三角网:DTM土方计算参数设置-框选测区高程点-得出结果dtmtf.log-并指定三角网法土石方计算结果表位置。 所以:我们在选取同一原始数据、测量范围、计算参数情况下。DTM方法几个算法差距实际上不会很大。14/48二、DTM法土方计算原理及操作流程6.4、两期间土方计算原理:两期间土方计算指是对同一区域进行了两期测量，利用两次观察得到高程数据建模后叠加，计算出两期之中区域内土方改变情况。适用情况是两次观察时该区域都是不规则表面。

12、 使用该方法应该注意是两期计算只能计算出两次面积重合部分，所以我们对于两期测区范围要保持一致，假如不能确定两期测区范围一致情况下，提议原地面数据采集需要适度扩大，确保二期土方测量范围在一期范围内。比如G216项目碎石料场原先框定了一个征地范围进行爆破取石，不过我们在不确保它后期能不跨出红线施工前提下，所以我们将原地面采集往红线外扩出了20m，确保以后爆破取石范围有足够原始数据做支撑。 两期间计算土方量时是不要求给定区域边界，因为系统会依据你所选取三角网文件来计算，所以在选择三角形时一定要注意不要漏选或者多项选择，不然计算结果有误，且极难检验出问题所在。所以三角形选取必须要跟现场数据采集人员配合

13、完成确保选取三角形贴近现场实际情况。（后面会结合方格网法三角形选取讲解） 所以:我们在选取同一原始数据、测量范围、计算参数情况下。DTM方法几个算法差距实际上不会很大。15/48二、DTM法土方计算原理及操作流程计算两期间土方操作流程:-使用原地面地形坐标数据文件-建立原地面DTM模型，-并选中要保留三角网，-写入文件保留为“原地面.SJW”文件-使用处理后地形坐标数据文件-建立处理后DTM模型-并选中要保留三角网，-写入文件保留为“处理后.SJW”文件-两期间土方量得出结果-使用CASS“工程应用”菜单下，-“DTM法土方计算”-“两期间土方量计算”，-输入刚才制作原地面、处理后三角网.SJ

14、W文件即可取得两期间开挖方量-并订制两期间土方计算表格。 原地面数据 处理后数据 所以:我们在选取同一原始数据、测量范围、计算参数情况下。DTM方法几个算法差距实际上不会很大。16/48二、DTM法土方计算原理及操作流程 17/48二、DTM法土方计算原理及操作流程 18/48二、DTM法土方计算原理及操作流程 19/48目 录Contents土方计算意义和注意事项DTM法土方计算原理及操作流程方格网法土方计算原理及操作流程断面法土方计算原理及操作流程 基于CASS三种土方计算方法对比与分析20/48三、方格网法土方计算原理及操作流程 方格网法土方计算原理：依据实地测定地面点坐标（X，Y，Z）

15、和设计高程，经过生成方格网来计算每一个方格内填挖方量，最终累计得到指定范围内填方和挖方土方量，并绘出填挖方分界限。系统首先将方格四个角上高程相加（假如角上没有高程点，经过周围高程点内差得出其高程），取将平均值与设计高程相减。然后经过指定方格边长得到每个方格面积，再用长方体体积计算公式得到填挖方量，最终累计得到指定范围内填方和挖方土方量。 21/48三、方格网法土方计算原理及操作流程 方格网法土方计算操作步骤（以新建纱帽枢纽工程K1+700-K1+800清淤量核实为例）：1、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2、计算范围：计算范围一定要用复合线（PL）画，且

16、最终闭合（CAD按C闭合）： 备注：计算范围确实定主要是依据现场实际情况而来（如左图），它能反应实际清淤完成范围，现场采集数据时候一定要将你所要计算范围边线采集出来，这么我们后期处理数据时沿着最外圈点画复合线就能够代表我们计算范围了。22/48三、方格网法土方计算原理及操作流程 3、生成原地面标高数据文件（同之前步骤）4、生成完成面标高三角网文件（同两期三角网存取步骤一样）5、方格网法计算过程：工程应用 方格网法土方计算 确定范围 高程点数据文件*.dat(原地面) 三角网文件*.sjw(完成面)备注：方格宽度选取时理论来说方格越小计算精度越高，但也不是绝正确，方格大小必须跟高程点密度相匹配才

17、能够，也就是说方格尺寸跟高程点平均间距差不多时计算才准确，方格网间距太小反而影响土方计算速度，且不能提升土方计算结果精度。23/48三、方格网法土方计算原理及操作流程 六、方格网土方计算结果：备注：方格网土方量计算时给定了区域边界，所以对于完成面所建立三角网只要是依据组成完成面高程点建立就能够了，对于多出三角形删选没有过多要求。24/48三、方格网法土方计算原理及操作流程七、结合方格网法和两期间土方计算方法讲述三角形选取主要性。背景：当我们利用方格网法土方计算出一个清淤量后，我们用两期间土方计算方法加以复核，确保计算结果可靠性。 以上是按照完成面高程点构建三角网文件未加删选直接用两期土方计算出

18、来淤泥量，能够显著看出来构筑三角网文件显著与我们实际情况不符，产生直接后果是计算出来淤泥量比喻格网法计算出来大很多。25/48三、方格网法土方计算原理及操作流程七、结合方格网法和两期间土方计算方法讲述三角形选取主要性。以上是按照完成面高程点构建三角网文件删选多出三角形形成三角网用两期土方计算出来淤泥量，能够显著看出来构筑三角网文件显著与我们实际情况相符了，产生直接后果是计算出来淤泥量与方格网法计算出来差异很小。26/48三、方格网法土方计算原理及操作流程三角形删除和增加操作界面：结论：DTM两期间计算土方方法和方格网土方计算方法中完成面都包括到三角网文件构筑，所以在没有框定区域边界情况下，一定

19、要合理选择三角网构筑范围，删选无须要三角形，增加必要三角形使计算三角网范围与实际地形范围尽可能贴合，那样才能确保计算出来方量愈加贴近实际值。 27/48目 录Contents土方计算意义和注意事项DTM法土方计算原理及操作流程方格网法土方计算原理及操作流程断面法土方计算原理及操作流程 基于CASS三种土方计算方法对比与分析28/48四、断面法土方计算原理及操作流程断面法土方计算原理：将场地按一定距离间隔划分为若干个相互平行横断面并测量各个断面地面线，绘制设计标准断面与原地面断面组成断面图，计算每条断面线所围成面积，然后将两个相邻断面填挖面积取平均值然后乘以相邻断面长度算出相邻两个断面间体积，将

20、相邻断面体积相加，就能够求得总体积，这就是土方测量中断面法。29/48四、断面法土方计算原理及操作流程 今天我们讲解断面法土方计算所采取原地面数据来自于于新疆G216项目K310+600-K310+820实测原地面数据，设计文件也是依据新疆G216路基标准横断面来编制。详细操作流程以下：1、展点建模绘等高线30/48四、断面法土方计算原理及操作流程2、删除三角网，用PL复合线画一条线路（线路选取两端头中点），作为纵断面线，生成里程文件 备注：一、标准20m间距横断面能够用上一个方法（等分），不过有设计图纸上面给标准横断面图就不是20m间距，所以我们也能够将全部横断面中桩坐标算出来然后用PL线导

21、入CASS里面，然后中桩点获取方式上选择 ，确保起始里程正确，生成断面也是你所实际计算输入断面。 二、横断面长度选择（后期原地面线长度），详细能够参考断面图上坡底宽度，确保原地面线延伸至坡脚外面，这么后期绘制断面图设计线和原地面线才能相交。31/48四、断面法土方计算原理及操作流程 32/48四、断面法土方计算原理及操作流程 3、编辑设计文件 设计文件编辑时必须要跟我们项目标设计参数一致，详细能够参考项目图纸标准横断面图33/48四、断面法土方计算原理及操作流程 断面序号，H=中桩设计高程，ZI=1:左坡度，YI=1:右坡度,ZW=左宽,YW=右宽，A=横坡率，ZC=左超高，YC=右超高，ZT

22、G=左单坡限高,YTG=右单坡限高,ZWH=左坡间宽,YWH=右坡间宽,ZI2=1:左二级坡度,YI2=1:右二级坡度,ZSL=左碎落台宽,YSL=右碎落台宽,ZWG=左边沟上宽,YWG=右边沟上宽,ZDG=左边沟下宽,YDG=右边沟下宽,ZHG=左边沟高,YHG=右边沟高34/48四、断面法土方计算原理及操作流程 4、生成纵横断面图35/48四、断面法土方计算原理及操作流程 36/48四、断面法土方计算原理及操作流程 纵断面图37/48四、断面法土方计算原理及操作流程 横断面图38/48四、断面法土方计算原理及操作流程 横断面图39/48四、断面法土方计算原理及操作流程 4、生成纵横断面图

23、作业流程：工程应用断面法土方计算图面土方计算框选全部横断面生成土石方数量计算表有图面生成和生成EXCEL两种，类似生成界址点结果表40/48四、断面法土方计算原理及操作流程 横断面图图面生成41/48四、断面法土方计算原理及操作流程 EXCEL生成42/48目 录Contents土方计算意义和注意事项DTM法土方计算原理及操作流程方格网法土方计算原理及操作流程断面法土方计算原理及操作流程 基于CASS三种土方计算方法对比与分析43/48五、基于CASS三种土方计算方法对比与分析 一、不一样土方计算方法特点： （1）DTM法DTM法是靠建立三角网来生成其计算模型，用生成三角网来计算每个三棱柱填挖

24、方量，最终累积得到指定范围内填方和挖方分界限。而三角网实质就是用许多相互连接在一起三角网来构建地面起伏模型，模拟地表地形起伏情况。必须要有大量分布均匀散点高程数据才能用三角网法来进行方量计算。所以，必须进行大量野外数据采集或对数字等高线进行离散。从计算模型上讲，DTM法是计算精度较高方法。DTM法高程点采集越密，其计算模型就更靠近实地，计算土方量精度越高。优点是三角网能很好地适应复杂、不规则地形，从而更加好地表示真实地面特征。缺点是要注意其计算过程中数据量大，会占用大量存放空间，计算过程等候时间长。（2）方格网法方格网法简便直观，易于操作，计算精度与地形及采集点密度相关。方格网法多适合用于大面

25、积土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度改变平缓场地，因为方格网法将其方格均视为独立规则平面，这与计算场地实际地形会有差异，有其不足造成土方量计算精度不高。方格网法精度取决于数据采集密度大小，同时和方格网大小相关，方格网越小，精度越高。不过有时候伴随方格网边长减小其计算结果也并非越准确。其边长选取应与高程点平均间距大致相同。方格网法优点该方法计算过程比较简单，且在其计算结果非常直观地把每个方榕网挖填方量显示出来，一目了然，对土石方平衡计算也很有优势速度较快。不过因为该方法建立计算模型无法有效适应复杂地况条件下模型。所以在44/48五、基于CASS三种土方计算方法对比与分析 平缓地域计算结果较为准确，不过在起伏较大山区，该方法缺点就暴露无遗，计算误差也随之增大。 （3）断面法土方计算适合用于地形复杂起伏改变较大，或地势狭长、挖填深度较大且不规则地段。主要用在公路土方计算和区域土方计算，尤其复杂地方能够用任意断面设计方法。主要有道路断面、场地断面和任意断面三种计算土方量方法，计算操作比较复杂，存在着计算精度和计算速度矛盾。断面法普通用于复杂起伏改变较大地形、地形狭长、挖填深度较大且不规