南方數(shù)碼CASS針對(duì)工程中常見情況提出了多種土方量計(jì)算方法，其中包括DTM模型法、斷面法、方格網(wǎng)法、等高線法，本文重點(diǎn)介紹其中的方格網(wǎng)法，對(duì)其他幾種方法作簡(jiǎn)要介紹。

一

DTM法

分為三種：根據(jù)坐標(biāo)文件計(jì)算，根據(jù)圖上高程計(jì)算，根據(jù)圖上三角網(wǎng)計(jì)算。方法為根據(jù)實(shí)測(cè)的地面點(diǎn)坐標(biāo)(X， Y， Z )和設(shè)計(jì)高程，建立三角網(wǎng)并計(jì)算每一個(gè)三棱錐的填挖方量，最后累加得到指定范圍內(nèi)填挖方量，并繪制出填挖分界線。DTM法主要適用于設(shè)計(jì)面為平面或單一斜面情況，DTM法可以進(jìn)行坡邊設(shè)置，根據(jù)坡度及放坡方向計(jì)算填挖方量，因此可用于道路施工的土方測(cè)量；DTM法還可以將兩次觀察數(shù)據(jù)建模后疊加（藍(lán)色部分表示高程已經(jīng)變化，紅色部分表示沒有變化），因此可用于計(jì)算同一區(qū)域兩時(shí)期間的土方量變化。

利用DTM法進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)，應(yīng)該對(duì)已經(jīng)生成的三角網(wǎng)進(jìn)行必要的添加和刪除，使結(jié)果更接近實(shí)際地貌。同時(shí)，用三角網(wǎng)法進(jìn)行土方量計(jì)算時(shí)，不要求給定區(qū)域邊界，系統(tǒng)會(huì)分析所有被選取三角形，因此在選擇三角形時(shí)要注意不要漏選或多選，否則會(huì)造成計(jì)算結(jié)果出錯(cuò)。

二

斷面法

分為四種：道路斷面、場(chǎng)地?cái)嗝妗⑷我鈹嗝?、二斷面線間土方計(jì)算。其工作原理為根據(jù)縱斷面上各個(gè)里程處實(shí)際測(cè)量的地面橫斷面線與設(shè)計(jì)橫斷面線，獲得各個(gè)里程處的橫斷面的填挖面積，并由相鄰兩橫段面的間距計(jì)算出土石方量，最終匯總出縱斷面上所有兩相鄰橫斷面間的土石方量，并繪出土石方量計(jì)算表。

斷面法土方量計(jì)算四大步驟：（1）生成里程文件（縱斷面、復(fù)合線、等高線、三角網(wǎng)、手工輸入和編輯等方法實(shí)現(xiàn)）；（2）選擇斷面土方量計(jì)算類型；（3）指定橫斷面設(shè)計(jì)線參數(shù)，生成各個(gè)里程處的橫斷面圖；（4）選中所有里程處的橫斷面圖，生成土方量計(jì)算表。

三

等高線法

原理為：兩條等高線所圍面積可求，兩條等高線之間的高差已知，可求出這兩條等高線之間的土方量。

適用于用戶將白紙圖掃描矢量化后得到的圖形，因?yàn)檫@樣的圖形沒有高程數(shù)據(jù)文件，所以無法用前面的幾種方法計(jì)算土方量。用等高線法可計(jì)算任兩條等高線之間的土方量，但所選等高線必須閉合。

四

方格網(wǎng)法

方格網(wǎng)法簡(jiǎn)便直觀、易于掌握、通用性強(qiáng)、適用面廣，但美中不足的是復(fù)雜地形的土方量計(jì)算精度相對(duì)不高，不及DTM法的精度。方格網(wǎng)法是很多業(yè)主單位很青睞的方法，因?yàn)榭梢杂霉P或計(jì)算器來直接進(jìn)行復(fù)核審查，這里進(jìn)行深入介紹。

CASS方格網(wǎng)法計(jì)算的設(shè)計(jì)面可以是平面或斜面（A.一個(gè)方向放坡：斜面【基準(zhǔn)點(diǎn)】、B.二個(gè)不同方向放坡：斜面【基準(zhǔn)線】），也可以是多個(gè)坡面（利用三角網(wǎng)文件完成），能夠滿足不同情況下的土方計(jì)算，尤其是在處理多級(jí)放坡非常出色。

工作原理:系統(tǒng)將方格的四個(gè)角上的高程相加（如果角上沒有高程點(diǎn)，通過周圍高程點(diǎn)內(nèi)插得出其高程），取平均值與設(shè)計(jì)高程相減。然后通過指定的方格邊長(zhǎng)得到每個(gè)方格的面積，再用長(zhǎng)方體的體積計(jì)算公式得到填挖方量。

方格網(wǎng)法CASS操作實(shí)驗(yàn)

圖-2 方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框

A、設(shè)計(jì)面是平面時(shí)的操作步驟：

用復(fù)合線畫出所要計(jì)算土方的區(qū)域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。因?yàn)閿M合過的曲線在進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)會(huì)用折線迭代，影響計(jì)算結(jié)果的精度。

步驟：選擇“工程應(yīng)用\方格網(wǎng)法土方計(jì)算”命令。命令行提示：“選擇計(jì)算區(qū)域邊界線”；選擇土方計(jì)算區(qū)域的邊界線（閉合復(fù)合線）。屏幕上將彈出如圖（圖-2）方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇所需的坐標(biāo)文件；在“設(shè)計(jì)面”欄選擇“平面”，并輸入目標(biāo)高程；在“方格寬度”欄，輸入方格網(wǎng)的寬度，這是每個(gè)方格的邊長(zhǎng)，默認(rèn)值為20 米。點(diǎn)擊“確定”，命令行提示最小高程、最大高程、總填方、總挖方數(shù)字，同時(shí)圖上顯示填挖方分界線，并給出每行的挖方和每列的填方。如圖（圖-3）所示。

圖-3 方格網(wǎng)法(菜單命令)土方計(jì)算成果圖

Ｂ、設(shè)計(jì)面是斜面時(shí)的操作步驟：

設(shè)計(jì)面是斜面的時(shí)候的，操作步驟與平面的時(shí)候基本相同，區(qū)別在于在方格網(wǎng)土方計(jì)算。

步驟：對(duì)話框中“設(shè)計(jì)面”欄中，選擇“斜面【基準(zhǔn)點(diǎn)】”或“斜面【基準(zhǔn)線】”。如果設(shè)計(jì)的面是斜面（基準(zhǔn)點(diǎn)），需要確定坡度、基準(zhǔn)點(diǎn)和向下方向上一點(diǎn)的坐標(biāo)，以及基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程。點(diǎn)擊“拾取”，命令行提示：點(diǎn)取設(shè)計(jì)面基準(zhǔn)點(diǎn): 確定設(shè)計(jì)面的基準(zhǔn)點(diǎn)。

指定斜坡設(shè)計(jì)面向下的方向: 點(diǎn)取斜坡設(shè)計(jì)面向下的方向；如果設(shè)計(jì)的面是斜面（基準(zhǔn)線），需要輸入坡度并點(diǎn)取基準(zhǔn)線上的兩個(gè)點(diǎn)以及基準(zhǔn)線向下方向上的一點(diǎn)，最后輸入基準(zhǔn)線上兩個(gè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程即可進(jìn)行計(jì)算。

點(diǎn)擊“拾取”，命令行提示：點(diǎn)取基準(zhǔn)線第一點(diǎn): 點(diǎn)取基準(zhǔn)線的一點(diǎn)；點(diǎn)取基準(zhǔn)線第二點(diǎn): 點(diǎn)取基準(zhǔn)線的另一點(diǎn)；指定設(shè)計(jì)高程低于基準(zhǔn)線方向上的一點(diǎn): 指定基準(zhǔn)線方向兩側(cè)低的一邊；方格網(wǎng)計(jì)算的成果如圖(圖-3)所示。

C、設(shè)計(jì)面是三角網(wǎng)文件時(shí)的操作步驟：

設(shè)計(jì)面是三角網(wǎng)文件時(shí)，可以計(jì)算兩期間土方，也可以計(jì)算設(shè)計(jì)面是多個(gè)坡面的土方。

若計(jì)算兩期間土方時(shí)：計(jì)算兩期間土方，分別在野外測(cè)量好第一期與第二期地面點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)，二期間土方計(jì)算的區(qū)域邊界必須一致。區(qū)域邊界在野外測(cè)量時(shí)，一般不可能采集的完全相同，但可在內(nèi)業(yè)處理時(shí)，調(diào)整到一致，并且采用內(nèi)插法求得每個(gè)邊界的高程數(shù)據(jù)。利用第二期地面點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)生成三角網(wǎng)文件，具體操作利用南方CASS9.0軟件中的“繪圖處理”與“等高線”二個(gè)菜單中的功能按照相應(yīng)的提示完成。

步驟：在“繪圖處理”菜單中：定顯示區(qū)→改變當(dāng)前圖形比例尺→展高程點(diǎn)→連接邊界線。在“等高線”菜單中：建立DTM（或圖面DTM完善）→選擇邊界線→構(gòu)成三角網(wǎng)→修改三角網(wǎng)→修改結(jié)果存盤→三角網(wǎng)存取→寫入文件。

點(diǎn)擊“寫入文件”時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)“輸入三角網(wǎng)文件名”對(duì)話框，提示將已構(gòu)成的三角網(wǎng)以＊.sjw擴(kuò)展名格式取名保存在指定的文件下。二期間土方計(jì)算要用的三角網(wǎng)文件就這樣一步一步的完成，有了這個(gè)三角網(wǎng)文件后，就可以進(jìn)行二期間土方計(jì)算了。二期間土方計(jì)算采用設(shè)計(jì)面是“三角網(wǎng)文件”的時(shí)候，操作步驟與“平面”的時(shí)候基本相同，區(qū)別在于方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框中選擇“高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件”必須選擇第一期的地面點(diǎn)高程數(shù)據(jù)，還有在“設(shè)計(jì)面”欄中，選擇“三角網(wǎng)文件”。在選擇三角網(wǎng)文件時(shí)，一定要選擇以第二期的地面點(diǎn)高程數(shù)據(jù)所構(gòu)成的三角網(wǎng)。

若計(jì)算設(shè)計(jì)面是多個(gè)坡面的土方：設(shè)計(jì)面是多個(gè)坡面的時(shí)候，這種方法比較適合一個(gè)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的土方計(jì)算，不同的坡面上有著不同的豎向標(biāo)高。計(jì)算方法基本與利用“三角網(wǎng)文件”計(jì)算兩期間土方一樣，區(qū)別在于把豎向標(biāo)高轉(zhuǎn)換成南方CASS90軟件能夠識(shí)別的高程點(diǎn)，然后利用這些高程點(diǎn)用同樣的方法生成三角網(wǎng)文件。

D、方格網(wǎng)法中“fgwtf_getpt”隱藏命令的應(yīng)用：

為了更好的控制土方施工，所以常常很多土方施工單位利用規(guī)劃圖或老地形圖在圖上布設(shè)一般為20×20 米的方格網(wǎng)點(diǎn)，并且統(tǒng)一編號(hào)。在實(shí)地采用放樣的辦法，把每個(gè)方格網(wǎng)點(diǎn)逐個(gè)定位打樁，同時(shí)采集好每個(gè)樁的地面高程。但在內(nèi)業(yè)土方計(jì)算時(shí)，南方CASS9.0 軟件菜單中的“方格網(wǎng)法土方計(jì)算”命令實(shí)現(xiàn)不了方格網(wǎng)與野外布設(shè)的方格網(wǎng)重合。

隱藏命令“fgwtf_getpt”解決了這一難題。

步驟：1.命令行中輸入：fgwtf_getpt命令，并確定。2.命令行提示：“選擇計(jì)算區(qū)域邊界線”；選擇土方計(jì)算區(qū)域的邊界線（閉合復(fù)合線）。3.屏幕上將彈出如圖（圖-2）方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇所需的坐標(biāo)文件；在“設(shè)計(jì)面”欄根據(jù)實(shí)際需要選擇對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)面，并按照上面“方格網(wǎng)法計(jì)算步驟”完成對(duì)應(yīng)操作；在“方格寬度”欄，輸入實(shí)地所布設(shè)的方格網(wǎng)寬度相同。由原理可知，方格網(wǎng)的寬度越小，計(jì)算精度越高，但如果給的值太小，超過了野外采集點(diǎn)的密度也是沒有實(shí)際意義的;如果任意輸入一個(gè)值，可能與實(shí)地布設(shè)的方格又不重合，所以在設(shè)置方格網(wǎng)寬度時(shí)，必須同時(shí)滿足以下二點(diǎn)：①必須是實(shí)地布設(shè)方格網(wǎng)寬度的約數(shù)；②必須與實(shí)際采集高程密度基本相近。

1.點(diǎn)擊“確定”，命令行提示：最小高程=XX.XXX ,最大高程=XX.XXX請(qǐng)確定方格網(wǎng)起始位置：＜缺省位置＞；選擇規(guī)劃圖或老地形圖上布設(shè)的同一軸上的任意兩個(gè)方格網(wǎng)點(diǎn)。2.命令行再次提示：總填方=XXXX.X 立方米, 總挖方=XXX.X 立方米。

屏幕上可能什么也沒看，點(diǎn)擊“全圖”命令，這時(shí)剛才所計(jì)算的土方成果全屏顯示如圖(圖-4)所示.

圖-4 方格網(wǎng)法(fgwtf_getpt命令)土方計(jì)算成果圖

圖-5 土方施工（挖或填的高度）

實(shí)地布設(shè)的方格網(wǎng)點(diǎn)能與土方計(jì)算的方格網(wǎng)重合，不但能夠利用這些方格網(wǎng)點(diǎn)有效地控制好土方施工（挖或填的高度）如圖（圖-5）所示，而且利用這些方格網(wǎng)點(diǎn)可作為多個(gè)土方施工隊(duì)的施工界線，便于施工。從圖-4 上也可看到，fgwtf_getpt命令生成的方格網(wǎng)，不但可以是南北（東西）方向，也可以生成任一方向或與任一建筑物平行。

來源：網(wǎng)絡(luò)