CASS2008方格網法土方計算的應用探討

張淑影，王若虹，李冬梅

1.吉林省第一地質調查所，吉林 長春 130033；2.長春市國土資源局雙陽分局，長春 雙陽 130600

CASS2008方格網法土方計算的應用探討

張淑影1，王若虹1，李冬梅2

1.吉林省第一地質調查所，吉林 長春 130033；2.長春市國土資源局雙陽分局，長春 雙陽 130600

傳統的土方計算方法已經不能滿足實際工程的需要。本文闡述了CASS2008 方格網法土方計算的原理及方法，并且通過具體例子進行了詳細解釋。證明了利用該方法進行土方計算，不但可以節約人力、物力，而且還能加快工程進度，縮短工期，保質保量完成任務。

CASS2008；CAD；土方計算；挖方；填方

0 引言

土方量的計算在土方工程中有著十分重要的作用，是決定工程費用概算及方案選優的主要因素，也是工程設計的一個重要組成部分。采用合理的方法和正確的計算，不僅可以縮短工期，而且還能夠節約成本，減少開支。過去的土方計算，測量數據主要依靠手工進行處理，不僅工作量大，而且時間長，準確率也較低。

隨著電子計算機的普及，各種土方計算軟件被開發出來。土方計算逐步由軟件計算代替人工計算，使得最基本的原理和公式，在軟件中得到進一步的應用和發展。CASS軟件是廣州南方測繪儀器有限公司基于CAD平臺開發的一套集地形、地籍、空間數據建庫、工程應用、土石方算量等功能為一體的GIS前端數據處理軟件系統。CASS采用全球公認的最優秀圖形與設計平臺AutoCAD，跟隨和應用AutoCAD的最新技術成果并積累了豐富的開發經驗。

CASS2008是CASS系列軟件中版本較高的一種。它提供了三個安裝平臺，支持AutoCAD2002至AutoCAD2008版本。AutoCAD中的許多功能和命令，在CASS2008中都得到了進一步的應用和發展。例如圖層選擇和對象捕捉等命令，在CASS2008都會經常被用到。CASS2008不但有著地籍、地形成圖的功能，而且擁有著強大的土方計算功能。有著計算精度高，速度快，方法多的特點。目前，該軟件被廣泛使用。

1 CASS 2008方格網法土方計算

1.1 CASS2008土方計算方法簡析

CASS2008 的土方計算方法有DTM法、斷面法、方格網法和等高線法。

DTM法土方計算：由DTM模型來計算土方量是根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過生成三角網來計算每一個三棱柱體的

填挖方量，最后累計得到指定范圍內填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線。該方法常用在礦場開采等山地土方量計算中。DTM法計算數據量大，計算過程復雜，占用存儲空間大。

斷面法土方計算：斷面法土方計算土方量是根據縱斷面上某一里程處，實際測量的地形斷面線與設計斷面線相交后的閉合斷面面積，即可獲得各個里程處的橫斷面的填挖面積，并由相鄰兩橫段面的間距計算出土石方量。最終匯總出縱斷面上所有兩相鄰橫斷面間的土石方量，并繪出土石方量計算表。主要適用于帶狀地形（如道路、河道）。

方格網法土方計算：根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過生成方格網來計算每一個方格內的填挖方量，最后累計得到指定范圍內填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線。等高線法土方計算：用此功能可計算任兩條等高線之間的土方量，但所選等高線必須閉合。由于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。適用于地形起伏較大，坡度變化較多，主要用于初步規劃設計階段的土方工程概算。

與其它幾種方法相比方格網法土方計算則有著原理簡單，易于操作，計算方法通俗易懂，計算速度較快等優點，而且對于每一個方格還可以手工檢驗。因此這一方法在實際工作中應用非常廣泛。

圖 1 方格標注方法Fig. 1 Square label method

1.2 方格網法土方計算原理

系統首先將要計算土方的區域按照設計要求分成許多的方格網，在每個方格交點處擬合高程，即通過方格交點周圍的實地高程點進行算術平均插值得出擬合高程。然后將方格的四個角上的擬合高程值相加，并取算術平均值做為某一方格的高程，使用該方格的高程與設計高程相減獲得高差。通過指定的方格邊長得到每個方格的面積。使用這個高差和每個方格的面積，即可獲得長方體的體積。最終通過統計得到填挖方量。

1.3 方格網點標注方法。

CASS2008方格網土方計算法，能夠繪制出方格網圖，每個方格的計算數據在圖上都一目了然（如圖1）。

網點右上角標注的是原始地面高程。右下角標注的是設計高程。左下角標注的是挖方或填方的高度。正數表示挖方的高度，負數表示填方的高度。在方格網內標注W=XXX.X表示此方格內的挖方量，T=XXX.X表示此方格內的填方量。如果單個方格內既有挖方量又有填方量，在方格中用填挖方分界線分開。

1.4 方格網法土方計算總體過程

首先進行野外數據的采集，采集點要按照設計要求盡量做到均勻，而且密度要合理。現在普遍使用的儀器是RTK，不僅測量速度快，而且精度較高。

然后，將野外采集到的數據傳入電腦進行處理。

我們用到的數據文件擴展名是dat格式，選取其中的點號，坐標，高程。通過CASS2008繪圖處理中的展高程點，展野外測點點號，將測點信息展到圖面上，就可以進行電腦成圖了。

1.5 方格網法土方計算步驟

方格網法土方計算按照設計面的不同分為四種。①設計面是平面, ②設計面是斜面（基準點）,③設計面是斜面（基準線）,④設計面是三角網文件。

1.5.1 設計面是平面

用復合線畫出所要計算土方的區域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。因為擬合過的曲線在進行土方計算時會用折線迭代，影響計算結果的精度。用鼠標點取“工程應用→方格網法土方計算”。提示：選擇計算區域邊界線（閉合復合線）。

用鼠標點取所畫的閉合復合線，彈出土方參數設置對話框。

在高程點坐標設計文件中選取高程點數據文件。

在“設計面”欄選擇“平面”，輸入設計平面的目標高程。

在“方格寬度”欄，輸入方格網的寬度，這是每個方格的邊長，默認值為20 m。由原理可知，方格的寬度越小，計算精度越高。但如果給的值太小，超過了野外采集的點的密度也是沒有實際意義的。

點擊確定,系統提示確定方格網起始位置，指定方格傾斜方向。

最后繪出所分析的方格網圖，填挖方的分界線(綠色折線)，并給出每個方格的填挖方，每行的挖方和每列的填方，以及總挖方和總填方。

挖方量中的每一個橫格表示了該行所有方格中挖方量的總和。填方量中的每一個豎格表示了該列所有方格中挖方量的總和。總挖方和總填方分別表示了所有方格中挖方量和填方量的總和。總面積則表示了該閉合區內的總面積（如圖2）。

1.5.2 設計面是斜面（基準點）

前面幾步與平面的基本相同，區別在于，在“設計面”欄選擇“斜面（基準點）”。

需要確定坡度，基準點和向下方向上一點的坐標，以及基準點的設計高程。

點擊“拾取”，命令行提示：

點取設計面基準點:確定設計面的基準點。指定斜坡設計面向下的方向:點取斜坡設計面向下的方向。

1.5.3 設計面是斜面（基準線）

在“設計面”欄選擇“斜面（基準線）”。

圖 2 方格網計算圖Fig.2 Grid calculation chart

需要輸入坡度并點取基準線上的兩個點以及基

準線向下方向上的一點，最后輸入基準線上兩個點的設計高程即可進行計算。

點擊“拾取”，命令行提示：

點取基準線第一點:點取基準線的一點。點取基準線第二點:點取基準線的另一點。指定設計高程低于基準線方向上的一點:指定基準線方向兩側低的一邊。

1.5.4 設計面是三角網文件

首先需要建立擴展名為sjw的三角網文件。

選擇“繪圖處理→展高程點→展野外測點點號”。

點擊“等高線→建立DTM”（如圖3）。

系統就可自動生成相應的三角網文件。然后即可進行方格網法土方計算。

在彈出對話框中要選擇三角網文件，填入擴展名為sjw的文件。

圖 3 三角網圖Fig.3 Triangulation grid map

點擊“確定”，即可進行土方計算 。

此方法更適用于設計面是多個坡面的情況。

2 結束語

利用CASS2008方格網法，在多個工程中進行土方計算。都取得了比較滿意的效果，不但節約了人力，物力，減少了工程開支，而且在保證工程質量的前提下縮短了工期，圓滿地完成了工程任務。

[1] 劉宇軒,陳一舞,趙貴平.數字化地形地籍成圖系統CASS2008[Z].廣州:南方測繪儀器有限公司, 2008.

[2] 張國權,胡國鋒,郭慧玲,等. AutoCAD2008中文版應用教程精華版[Z].北京:電子工業出版社, 2008.

[3] 孫士寶,宋 新,管新建,等. AutoCAD2008中文版應用教程[Z].北京:機械工業出版社,2000.

Earthwork calculation by CASS2008 square grid method

ZHANG Shu-ying1, WANG Ruo-hong1, LI Dong-mei2
1.The First Geological Survey of Jilin Province, Changchun 130033,Jilin, China; 2. Shuangyang Branch, Bureau of Land and Resources of Changchun City , Changchun130600, Jilin, China

The traditional earthwork calculation methods have been unable to meet the actual needs of practical engineering. This paper presented the principle and CASS2008 square grid method for earthwork calculation, and through concrete examples to explain in detail. Earthwork calculation proves that using this method, not only can save manpower, material resources, but also can speed up the progress, shorten the construction period, and complete the task with good quality.

CASS2008; CAD; earthwork calculation; excavation; f lling earthwork

TU751

B

2014-09-05;

2015-01-20

張淑影（1978—），女，吉林長春人，吉林省第一地質調查所工程師.

1001—2427（2015）01 - 116 -4