CASS7.0在测绘断面里程土方量计算中的应用

摘要:本文通过CASS7.0在测绘内业横断面土方量计算的应用，解决了测量中土方内业繁琐的计算问题。提高了计算的速度和精度。

关键词 CASS7.0 断面数据采集 断面里程文件 设计参数 面积计算 报表生成

中图分类号： U416.1+11 文献标识码： A 文章编号：

1.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。平常使用这些方法时，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。

CASS7.0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。在测绘外业数据采集方面应用广泛，它充分利用AutoCAD 2006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。本文结合实际算列，探讨如何利用CASS7.0的土方量计算模块，高效、快速、准确计算土方量的方法。

2.模块结构

模块结构如下所示：第一步：绘制三角网或等高线图

第二步：生成横断面里程文件和设计参数文件

第三步：选择土方计算类型

第四步：给定计算参数

第五步：计算工程量

第六步：报表生成

3.计算原理

CASS7.0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方格网法、等高线法针对独立的地块，得到设计的标准面所需要填挖土方量计算，较为简单，基本原理与传统方法一致，不再赘述。断面法主要针对线状工程，如：河道疏浚、道路铺筑等工程，距离较远，计算量巨大，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。

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。

4.操作步骤

（1）全站仪野外采集数据：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。横断面测量可根据中桩位置左右等分测量地形变换点，并保存在全站仪里。

（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CASS7.0平台接收的数据格式一致。CASS7.0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：①先用Excel打开文本文件raw.txt；②在Excel中编辑打开的数据,改为CASS格式类型；③将文件另存为raw.csv；④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）展点：根据数据文件，利用CASS功能展出测量点位，连成三角网，自动生成等高线图。

（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：①等高线生成法和三角网生成法能生成纵断面及横断面的里程文件；②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；③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①、③方法。

（7）生成道路设计参数文件：将线路工程的相对应的横断面设计参数输入列表中，并保存成.txt文本文件，绘制横断面图时，软件自动调用设计文件里的设计参数，将地面线和设计线在一个横断面内自动生成，并计算出填、挖土方面积。

（8）计算填挖土方：执行工程应用菜单中的“断面法土方计算—计算断面土方”命令，框选所有横断面，确定，自动绘出土方统计表来。可输出打印。也可输出到Excel表中。

（9）填挖土方平衡和独立地块土方计算：根据等高线或三角网图，选择封闭复合线，未封闭的等高线应用复合线将其连接，使其闭合。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。并自动算出填挖方量和全部面积。

独立地块土方计算，采用方格网法、等高线法、DTM法，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。

５.工程应用

淮北市西山山体开挖工程，实测了开挖前的三维坐标图，展点绘制三角网图，利用工程应用—生成里程文件—新建，生成5条横断面，如下（图1）：

利用：工程应用—断面法土方计算—设计参数文件：生成设计参数文件打开。

利用：工程应用—断面法土方计算—道路断面—选择里程文件、设计参数文件、绘图比例等参数。

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。

６.结束语

CASS7.0土方量辅助计算模块通过在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。