浅析基于南方Cass软件的土方量计算

'第26卷增刊资源环境与工程Vol.26，Spe．2012年4月ResourcesEnvironment＆EngineeringApr．，2012浅析基于南方Cass软件的土方量计算沈铭，肖建红，张勤丽(湖北省地质环境总站，湖北武汉430034)摘要:阐述土方量计算的常用方法和原理，介绍利用南方Cass软件进行土方量计算的操作流程。在此基础上，结合工程实例，总结应用经验，提出进行精确土方量计算应注意的相关事项。关键词:土方量;Cass;应用经验中图分类号:U655．4文献标识码:B文章编号:1671－1211(2012)S1－0102－050引言∑Pi×HiH=平∑Pi土方计算在建设工程的土方工程中有着重要的意(2)场地平整各填挖点的尺寸:义和作用，是工程费用计算和工程施工方案优选的重填挖数=设计高程－地面高程要参考因素，直接关系到工程造价，建设方和设计单位(3)土方量计算方法:一般都是将土方量计算结果作为时间、费用、效益上的A整方格为填(挖)量:平衡点，由于土方量计算方法误差和开挖后的不可复Vi=(a+b+c+d)/4×L原性，也容易引起纠纷，为了将误差和纠纷降到最低，式中:abcd为方格四角点填挖数;L为方格边长。合理地选用土方量计算方法，客观、准确地计算土方B方格中有填有挖时，将方格网分解成各种锥量，是每一名专业人员都需要认真探讨的问题。体，分别计算每个锥体的土方量。1土方计算常用基本方法1．1．2等高线法当场地地形高低起伏大且坡度变化较大时，利用1．1传统土方计算方法方格网法计算土方量误差较大，可以采用等高线法。地形是骨架，建设项目是对骨架进行修理，然后建即利用等高线所围成的面积和等高距的关系，计算场起构筑物。无论是何种建筑物，基础施工时都会涉及地土方量。到土方填挖，传统的土方手工计算常用的有方格网法、1．1．3断面法［1］等高线法、断面法等。这种方法适用于狭长带状地形的场地，依据某一1．1．1方格网法方向为基准，用一定间距测定垂直于此方向的断面数方格网法根据格网的形状不同分为四棱柱体积法据，以断面面积和断面间距计算两端面间的土方量。和三棱柱体积法。方格网法适用于大面积的、场地起1．2现代土方计算方法伏不大的场地，简便直观、易于掌握、通用性强、适用面现代土方计算方法很多，均是运用现有科学技术广，但美中不足的是复杂地形的土方量计算精度相对手段，充分利用有效数据进行计算。其中，建立DTM不高。方格网法是很多业主单位青睐的方法，因为可地面数字模型是一种很常用的方法，其特点是利用实用笔或计算器直接进行复核。方格网法一般是将施工测的高程特征点，构造一定关联、不规则的数字三角模现场加密成全面的方格网，测设每个格网交点的高程，型，特征点和线完全依据地形变化，数据完全来源于实展绘成一张计算图，格网间距一般视平整场地方法、地测，真实可靠，计算精度高，能很好的适应不规则的地形和精度情况而定，机械施工时一般采用50m×50m形。计算中利用计算机技术，能处理大量数据。较成或100m×100m，人力施工时一般采用20m×20m。熟的软件有鸿业、南方等，各有特点，但基本计算方法(1)场地平整高程按照各格点高程加权平均计原理相同，南方Cass软件作为国内较为成熟、应用广算得:泛的软件，在土方量计算方面有着独到之处。收稿日期:2011－10－18;改回日期:2011－11－20作者简介:沈铭(1970－)，男，高级工程师，硕士，土地地质测量专业，从事测绘工作。E－mail:Shengming1988@163.com 增刊沈铭等:浅析基于南方Cass软件的土方量计算1032南方Cass土方计算方法Cass是南方公司在cad平台上进行开发的新一代数字化地形地籍图成图系统，其主要特点是基于cad平台技术的GIS前端数据处理系统，集合了测绘领域数字化成图阶段从数据到图形的功能。土方量计算是其辅助功能之一，由于采用了全数字化模型，运用其进行土方量计算十分便利。Cass中计算土方量的方法有DTM法、方格网法、断面法、等高线法，而DTM中又根据数据不同分为根据坐标文件、图上高程点、图上三角形、两期间等方法，城市建设工程中多采用方格网法和DTM法?。2．1方格网法程序中方格网计算土方量是根据野外实地测定的地面点高程数据和设计高程，通过软件生成一定方格宽度的方格网来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填图1方格网土方计算对话框挖方分界线。用方格网法计算土方量，设计面可以是平面、基准Cass中的DTM土方计算方法共有三种，一是由坐点斜面、基准线斜面，还可以是三角网，其基本计算操标数据文件计算，二是依照图上高程点进行计算，第三作如下:是依照图上的三角网进行计算。(1)选择计算区域。应该封闭的区域，导入“高程(1)根据坐标数据计算:首先用闭合的复合线圈点坐标数据文件”，选择设计面:当设计面为平面时，在定所要计算土方的区域，然后操作Cass上的“工程应“方格宽度”一项中输入设置的方格网规格，依据数据用DTM法土方计算根据坐标文件”，根据电脑提示采集精度和土方量计算精度选择，输入“目标高程”即在图上选取计算区域“边界线”，导入计算区域的坐标设计高程。当设计面为斜面时，有“基准点”和“基准数据，根据对话框提示填入“平场标高”和“边界采样线”两种方法，其原理相同，计算条件不同，可以在图上间距”(图3)，按确定即可得到土方计算结果(图4)，拾取，也可以依据设计数据输入，土方工程中比较常见在计算结束后，电脑会在操作者指定的位置绘制一个的设计面非平面也非斜面时，或场地经开挖或回填后“计算结果表格”(图5)。变得杂乱无章，可以在设计面选项中选择“三角网文(2)根据图上高程点计算:此方法首先是根据野件”，导入三角形文件，依照确定的“方格宽度”即可计外实测地形特征点数据按照一定比例尺展绘高程点，算出土方量。Cass操作界面见图1。然后用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，在(2)计算结果。经过正确的建网和选择合适的计Cass界面中操作“工程应用DTM法土方计算根据图算文件后，点击确定即可自动生成土方计算图(图2)。上高程点”，根据电脑的提示进行后面的操作，操作方2．2DTM法法和图上界面与“根据坐标数据计算”相同。当地形条件变化较大，场地起伏破碎，这时采用(3)根据图上的三角网计算:选定封闭的计算区DTM法土方计算比较符合实际。DTM是在野外实测域，根据计算区域内的高程点建立DTM模型，生成三特征碎部点，以外业所采集的测量数据为基础，建立角网，根据地形的实际情况，对既有的三角形进行必要DTM模型，然后通过生成三角网(即相邻的三个点连的添加和删除，使结果更接近实际地形。最好对照拍成互不重叠的三角形)来计算每一个三棱锥的挖填方摄相片操作，然后在Cass上操作“工程应用DTM法土量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。方计算根据图上三角网”，根据电脑的提示，输入平场其优点是图形模型逼真，精度较高，缺点是数据量较标高，选取计算所需的所有三角形按回车键即得计算大，对野外测点要求高，建模复杂有一定难度，内部计结果(图6)。算复杂。(4)两期间土方计算:根据Cass中的定义，两期间?数字化地籍成图系统Cass7.0用户手册，2006。 104资源环境与工程2012年图2土方计算成果图图3坐标文件计算对话框图4土方量计算结果 增刊沈铭等:浅析基于南方Cass软件的土方量计算105图7两期间土方计算结果计方为了直观，往往要求结果方格网与设计方格网重合，简单方法可以依据“FGWTF-GETPT”命令来实现计图5计算结果表算机计算结果方格网与设计方格网重合。在计算土方量的Cass界面中，选择计算封闭区域，在命令行中输入“FGWTF-GETPT”命令，按照提示确定方格网的方向后可以将计算结果方格网与设计方格网基本重合(图8)。3应用实例2008年，本单位进行锅顶山地质灾害治理工作，主要工作是清表、削坡、培土、植被、挡土墙等工程，根据单位安排进行清表和削坡土石方量计算，土石方松散系数按1．15计算。由于锅顶山治理工程面积不大，地形破碎，坑塘、坡坎40%以上，笔者没有利用初设地形图，而是利用水准仪在土石方工程前后按照20m格网进行实际野图6计算结果图外地形采集数据，为土石方计算打下了基础。经过前期设计计算、施工后与施工前对比计算，最后计算总填土方计算是指对同一区域进行了两次测量，一般是施33方54．7万m，总挖方5．0万m，与施工方记录数据对工开挖前后，利用两次观测得到的高程数据建模后叠比误差在8%以内，达到了预期效果(图9)。加，计算出该区域两期之中的土方变化情况。计算时，首先对计算区域前后两次测量点高程数据文件进行建4结语模和组成单独的高程数据文件，然后在Cass中操作随着中国经济迅猛发展，工程建设项目日益增加，“工程应用DTM法土方计算计算两期间土方”，按回土方量计算成为测绘技术人员的经常性工作，合理分车键即得计算结果(图7)。析设计单位对土方量计算要求从而选择合适的计算方2．3FGWTF－GETPT命令应用法，采用准确实效数据，提高自身技术，剔出异差，土方在工程建设中，一般设计者会依据建设项目轴线量计算才能经济、快速，质量有保证，土方工程中各方布设方格网，建立自己的施工坐标系，并且利用施工坐的利益才有保障，避免不必要的误解和纠纷。标系的关系布设土方填挖方格网，实地放样、打桩采集(1)选择合适的计算方法。“方格网法”适用于高程。一般Cass“工程应用”中的方格网计算土方时，较为平坦的平原区和起伏不大的工作区域，计算面积最后方格网结果依据cad界面横轴Y轴作为填方横轴大但精度相对而言低;“DTM法”适用于各种区域，数方向，这样计算结果方格网与设计方格网难以重合，设据量较大，计算过程复杂，场地范围较大时数据存储、 106资源环境与工程2012年计算对计算机要求高。(2)计算范围选择。每种计算方法都要在图面上选择范围线，用于圈定计算区域的复合线，要注意闭合，不进行拟合处理，因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度;复合线一定要能实际反应计算场地现状。(3)计算基础数据。在计算前要对坐标数据的准确性和完整性进行确认，检查数据文件内容是否满足计算区域的要求，要对图上高程点的属性进行核准，一些地形图在经过拷贝、粘贴、插入等操作之后，会出现点位属性变化的情况，而这些变化，并不会直接反映在图面上，会直接成为计算误差;在计算中要剔出异常数据和三角网，避免初始误差存在。(4)关于误差。现阶段对于土方计算的误差各个行业有一定的差别，直接使用老地形图可以达到20%图8土方计算结果图以上，这满足不了现阶段施工单位对土石方计算的要求，故建议根据实际情况在平坦地区尽量采用水准方法测量高程数据，在山区采用全站仪采集，利用老地形图时也应该进行补测，特别要注意坡、坎、崖。(5)土石方界面。土石方的比例一直是施工人员与计算人员纠结所在，对此要充分利用钻探、坑探、地质剖面等资料，充分听取设计人员意见，在开挖过程中有条件应到实地丈量，最合理地确定土石方界线，分开计算。参考文献:［1］江宝波，黄德芳．工程测量学［M］．北京:地质出版社，1990:192－198．(责任编辑:张烈)图9锅顶山填挖后土石方计算结果图'