南方CASS计算两期间土方格网相结合准确计算土方量.doc

南方CASS计算两期间土方与方格网法土方计算相结合精确计算土方量 欧 陆 (荣县经纬国土资源测绘有限公司 四川荣县 643100) 　 摘 要：单纯的方格网法测量土方是将其方格均视为独立的规则平面，这与计算场地的实际地形是有差别的，精度也无法评估，有其局限性；而三角网法测量土方量虽然精度高，但可读性差，客户不肯采用针对这种状况，本文采用南方CASS计算两期间土方与方格网土方计算相结合的措施计算土方量，既提高了土方测量的效率，又保证了土方计算成果的对的性，较好地解决了这一难题 　核心词：CASS7.1；方格网法；计算两期间土方 在工程建设中,不管是工业与民用建筑、道路建设还是其他工程建设常需要将自然地貌改造为水平的或一种或多种坡度的场地，以便合用于布置各类建筑物和构筑物，这些都波及到土石方的开挖与回填量的计算问题随着数字测图技术的发展，南方数码科技有限公司研发的地形地籍成图软件CASS7.1是目前市面上较常用的一套测量软件，其中所涉及的土方计算功能为人们所普遍使用，它不仅上手容易，内业操作简便，并且计算成果精确性良好,可信度较高，为广大使用者所承认 土方量的计算，事实上就是计算设计标高与自然地面标高之间的土石方体积。

设计面有平面、单一斜面、曲面，其中，对于设计面是平面和单一斜面的土方量计算，南方CASS7.1中提供了比较简朴的操作措施进行计算；而以曲面或持续不同坡度的斜面作设计面来计算土方量时，操作就相对复杂了南方CASS7.1中提供了DTM法、断面法、方格网法、等高线法四种计算措施，其中用得最多的是方格网法和DTM法两种措施，它们各有长处，又各有缺陷；方格网法计算土方量，成果直观易懂，是绝大部分客户的首选措施，但方格网法土方量计算中，一旦拟定了方格的边长，容易浮现如图１所示的状况，方格的一端远离坎底，另一端正好在坎顶边，和如图２所示的状况，方格内有起伏较大的区域，该起伏区域的土方量是没有进行记录的，这就不能满足计算成果的精度规定 不规则三角网(TIN)是数字地面模型DTM体现形式之一，该法直接运用外业所采集的地形碎部点、特性点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方基于不规则三角形建模是直接运用野外实测的地形特性点(离散点)构造出邻接的三角形，构成不规则三角网构造相对于方格网，不规则三角网具有如下长处：直接运用原始数据作为网格结点，三角网中的点 图1方格网穿过斜坡示意图　 　 图2方格网内没参与记录起伏区域示意图和线的分布密度和构造完全可以与地表的特性相吻合；不变化原始数据和精度；可以插入地性线以保存原有核心的地形特性,能较好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特性体现得淋漓尽致等。

由此可见，用三角网计算土方量适应范畴最广，精度也是最高的了但是三角措施计算土方量精度虽高,因其计算过程中数据量大,占用大量存储空间，可读性也差，实际工作中很少有客户选择用三角网法如何既能满足客户的需要，使用方格网法出具测量成果，又要保证土方计算成果的对的性，提高工作效率，是摆在广大测量工作者面前的一道难题笔者在实际工作中，采用CASS7.1“计算两期间土方”的措施计算出可靠的土方数据，并以此指引“方格网土方计算”的措施，较好地解决了这一难题１ 计算两期间土方　计算两期间土方指的是对同一区域进行了两期测量（我们把设计面模拟成外业测量，作为第二期测量；野外原始地形数据采集作为第一期测量），运用两次观测得到的高程数据建模后叠加，计算出该区域两期之中的土方变化状况此措施合用范畴广，计算精度高，特别合用于原始地形和设计面都是不规则表面的状况1.1 原始地形三角网（第一期三角网）1.1.1 数据采集 用于土方计算的数据，在野外采集时，密度较一般的地形图要有所提高，要加强对地形变化点（如坎上、坎下）数据的采集工作，使得高程数据对地形的体现更加完整如果受条件限制，使用的是既有的地形图，那么一定要对地形图进行二次解决，重要是对地形变化区域的高程点位进行添加和剔除。

在完毕解决之后，作为原始地形数据保存成果，以便下一步进行数据的提取和土方计算操作1.1.2 构成第一期三角网： 一方面在CASS7.1“绘图解决”菜单中：定显示区\变化目前图形比例尺（尽量使用大比例尺，如1：200、1：500等，这对提高土方量的计算精度很有好处）\展高程点\圈定计算区域边界线和连接地形变化特性线，如：山脊线、山凹线、坡顶坡脚线、陡坎线等（区域边界线一要注意闭合，二两期土方计算的区域边界在野外测量时，一般不也许采集的完全相似，但可在内业解决时，调节到一致，并且采用内插法求得每个边界点的高程数据，三切不可进行拟合解决，由于拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代，影响计算成果的精度［1］）；然后用CASS7.1“等高线”菜单中：建立DTM\选择边界线\构成三角网\修改三角网（由于三角网的连接是随机的，不排除有某些三角形的连接是不满足计算规定的，因此需要对生成的三角网进行解决，剔除不符合规定的三角形，然后顺应实际地形的变化对三角网进行手工调节，如图３所示是对穿斜坡时不合理三角网进行调节前、后的示意图；如图4所示是对穿陡 (a)调节前 (b)调节后 　　　　 　图３　三角网穿斜坡调节前与调节后的示意图 (a)调节前 (b)调节后 图4　三角网穿陡坎调节前与调节后的示意图坎时不合理三角网进行调节前、后的示意图。

使得生成的模型更加符合实际地貌，在调节完毕后注意要“修改成果存盘”）\绘制等高线（为保证三角网的精确性，建议“绘制等高线”看绘制出的等高线对的与否，对三角网进行再校正，然后删除等高线和地形变化特性线所地图层）\三角网存取\写入文献（点击“写入文献”时，浮现一种“输入三角网文献名”对话框，指定保存途径，将区域内已构成的三角网做为第一期三角网以＊.sjw扩展名格式保存在指定的文献下，如图5所示）1.2 设计面三角网（第二期三角网）1.2.1 设计面数据采集： 将设计面模拟成外业测量的数据，即三维坐标数据文献，这只但是不是真正外业测量所得，而是直接赋值得到，采用的措施是：平面位置用鼠标在设计平面图上直接指定，手工直 图5 输入三角网文献名对话框接输入高程（CASS7.1中直接用命令“G”或单击CASS工具栏中的交互展点符号“.91”来提取高程点并追加到到数据文献中），这里要注意的是，由于设计面不是平面，因此每个指定点的高程要计算对的、输入对的，与野外数据采集同样要有足够的密度，有坡、坎的，坡顶、坡底，坎上、坎下要相相应的加点，将所计算的点逐个追加到设计面数据文献中保存。

1.2.2 构成第二期三角网： 与生成原始地形三角网（第一期三角网）的流程同样最后将设计面数据文献构成的三角网做为第二期三角网以＊.sjw扩展名格式保存在指定的文献下 1.3 计算两期间土方量 用鼠标操作“工程应用\DTM 法土方计算\计算两期间土方”，根据电脑的提示在“第一期三角网”时，导入前期的原始地形三角网文献，在提示“第二期三角网”时导入后期的设计面三角网文献，按回车键即得计算成果并将土方计算成果作为可靠的土方量根据保存，用以指引下一步的方格网法土方计算2 方格网法土方计算南方CASS7.1软件中的方格网土方计算法，其具体计算操作如下：一方面用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域（与第一期、二期三角网的区域边界必须一致），然后用鼠标操作“工程应用\方格网法土方计算”，在弹出的方格网土方计算对话框中，如图6所示，一方面是导入“高程点坐标数据文献”，必须选择生成第一期三角网的地面点高程数据，即原始地形数据然后在“设计面”栏中，点选“三角网文献”在导入三角网文献时，一定要选择以第二期的地面点高程数据所构成的三角网，即由设计面数据生成的三角网然后填写方格网 　　　　　　　　　 图6　方格网土方计算对话框 图7 方格网穿过斜坡调节后示意图　 　 图8 没参与记录起伏区域调节方格网后示意图的宽度（系统默认的是20米），点击“拟定”即计算出该区域土方量。

将该土方量成果与用计算两期间土方量所得的成果相比较，若相差在5%（经验值）以内，则方格网土方计算成果是可靠的，可以出据方格网计算成果如超过5% ，基本上是由于浮现图1和图2所示的状况，这时调节方格网的宽度（地形太破碎的方格网宽度可调到1－2米［2］），使地形变化特性线（如图1的陡坎，图2起伏区域边线）处在方格的中间（如图7、图8所示），从而避免了土方计算浮现系统性的误差，提高了土方计算的精度，（由此可见方格网越小，计算精度越高[3]）至到成果与“计算两期间土方”的成果相比，差值的比率不不小于5%，方可提供方格网土方计算成果3 工程实例在荣县大佛梧桐水街工程场地平整土方测量中，笔者根据现场地形采集高程点数据，绘制地形略图，在内业解决时，一方面除掉数据中错误的和具有粗差的点，再用CASS7.1软件自动生成三角网，然后根据地形略图调节三角网，建立与实际地形相吻合的数字地面模型，为保证三角网的精确性，将数字地面模型生成等高线对所有三角网进行再校准最后删除用以校准三角网的地形地性线图层(即之前绘制的地形略图层)和等高线图层，将三角网作为第一期三角网保存同理对内业根据设计资料完善的设计面高程数据，建立数字地面模型，将调节后的三角网作为第二期三角保存。

然后用南方CASS7.1软件“工程应用”下拉菜单\DTM方格网法计算两期间土方差值比率挖方量132555.4159304.826749.416.8%填方量65.452.113.325.5%总方量132620.8159356.926736.116.8% 方格网（20米宽）法与计算两期间土措施计算成果对比 表1 方格网（5米宽）法与计算两期间土措施计算成果对比 表2 方格网法计算两期间土方差值比率挖方量155881.3159304.83423.52.1%填方量53.252.11.12.1%总方量155934.5159356.93422.42.1%法土方计算\计算两期间土方,精确计算出该区域的土方量并以此作为可靠的土方量根据保存 然后进入图6所示“方格网土方计算对话框”，在“高程点坐标数据文献”中导入生成第一期三角网的原始地形高程点坐标数据文献在“三角网文献”中选择第二期三角网，即由设计面数据生成的三角网，一方面以默认的方格宽度20米，进行土方量计算表1是方格网法（20米宽）与计算两期间土措施成果的对比，从表中可以看出：挖方量差值比率达到了16.8%，超过了5%，由于测区地形较为破碎，多坡坎、土丘，方格网宽度过大，显然是浮现了如图1、图2所示的状况，从而导致浮现大的偏差，于是按照图7、图8的做法将方格宽度由20米调节为5米，再进行方格网土方计算，计算成果如表2所示，从表中可以看出：无论哪个项目，方格网法与计算两期间土措施差值的比率都在3%以内，阐明方格网的布设是比较合理的，方格网土方计算的成果是对的的，可以提交方格网成果资料了。

4 结束语土方量的计算精度重要取决于采点的密集限度，涉及地形变化点、特殊地貌点、变坡点、坎上坎下、沟渠、陡崖上下等明显点位的采集还涉及网格大。