CASS軟件在工程測量中的應用

梁 剛

（中鐵十二局集團市政工程有限公司， 廣州 南沙 51 1400）

0 引言

CASS軟件基于自動制圖軟件CAD而開發的有強大編輯功能并且能實現內外業一體化處理的數字型地形地籍成圖軟件。通過減少圖根控制點，減少重復工作，降低工作的復雜度。本文就CASS軟件的制圖特點及技術實用技巧，研究其在工程測量中的重要作用，旨在實現其在工程測量等領域的全面推廣和普及。數字化最大的優點在于分層存放數據可形成不同的數據圖層，對于不同工程圖層的數據可根據實際需要進行深度加工利用，同時也為 GIS的數據庫提供了大量的基礎數據源，擴大了工程測量結果的實際使用價值，促進了數字化工程測量的發展進步。

1 CASS軟件的應用優勢

傳統的人工測量方式流程復雜，地形條件受限，測量工序較多，數據更改麻煩，重復性工作較為繁瑣，不僅測量時間較長，而且測量誤差較大，最后的制圖質量也不高。隨著信息化技術的發展和數字化制圖時代的來臨，原始的制圖行業面臨著嚴峻的挑戰。在引入CASS軟件后改進了作業方式，能對測量成果進行深度的加工利用，在減輕作業強度，提高計算效率，保證計算精確度，降低人工成本損耗方面有著傳統測繪手段所不可比擬的優勢。繪圖采集上即使進行野外作業也能保持較高的數據精度，保證測繪工作高效進行；在數據傳輸處理上，通過點與點的累加完成數據點分界自動輸出測繪結果，圖層界面的處理簡化了修改和數據檢查校對的流程，基于地理基礎信息系統數據[1]實現了測量數據的高度整合利用，使成果輸出更加科學全面。

2 CASS在實際測量中的測量應用

2.1 外業數據的采集

2.1.1 從采集方法上區分

主要有全站儀配合 E500采集、全站儀內存采集散點、全站儀配合筆記本或CE直接成圖以及GPS采集等。第一種采集方法所需人員少，成圖效率高，但后續整理工作復雜，準確度不高；第二種方法操作簡單，但草圖美觀度不足，準確度不高，后期完善所花費時間較長；第三種方法省時省力，成圖直觀，但僅限于小面積測量，且在野外設備操作不便；GPS采集具有精度高，作業速度快，抗干擾能力強，缺點是對于點的選擇上要求較高，且不同型號測量結果存在差異，技術上無統一的規范標準等。

2.1.2 從采集階段區分

數據控制測量和地形特征點的采集[2]。第一階段是數據采集前的必經階段，一般盡量選擇制高點如山頂房頂等地理位置頂端部分等。通常來說，位置越高，結果的精度會越高，然后在規定范圍內設置最大邊長即可。第二階段是根據點位和點的實際密度進行采集，在密度足夠的情況下盡可能多的采集到特征點，在平原地區適當增加采集點且盡量使其相等。為了提高測量精度，通常與手繪草圖結合使用，提高自我識別能力。

2.2 內業數據的處理

內業數據處理主要以數據傳輸和地形圖繪制、橫縱截面繪制[3]以及等高線的處理四個部分展開論述。

2.2.1 數據傳輸

外業測量的數據在保持通訊參數一致的前提下導入計算機，運行CASS繪圖軟件，在右邊菜單欄部分選擇定位方式，在CASS軟件中進行轉換，生成CASS新坐標，在CASS軟件中以文件形式保存。在下次以文本形式打開的過程中，對數據進行核對檢查，剔除或修改影響線路長度和起測點高程的壞數據，生成正確的 DAT格式坐標數據文件。

2.2.2 地形圖繪制

在菜單欄的“定顯示區”[4]中控制數據范圍，在讀點完成后依據草圖選擇展點號連接相應的點，對不同地形中的點進行適當的編輯修飾，如在崎嶇地形多節點控制坡線方向或在繪制等高線時利用復合線工具批量擬合等，選擇屏幕菜單對應項目按鈕，輸入相應點號回車刪除實體所在圖層后制成平面效果圖。

2.2.3 橫縱斷面的繪制

以河道帶狀地形圖為例，打開CASS軟件后，在河道中心地段繪制連續多段線即為縱斷面線，根據實際情況編輯特征點里程和高程，最后形成的坐標數據文件以文件名.DAT格式呈現。根據生成的縱斷面線輸入橫斷面線的長度。通過標出的高程點生成對應的里程文件，最后形成的坐標數據文件以文件名.doat的形式呈現。按規定格式編輯好坐標文件后，生成對應的里程文件，匯總后形成總的斷面圖。

2.2.4 等高線的處理

主要有自動生成和手工繪制兩種形式。前者適用于簡單地貌，地表物較少的情況，在測量范圍廣的時候測量精度更高。后者適用于平坦地貌，但由于其工作強度較大在實際工作中使用較少。繪制完成后，要對圖形進行相應的標記和修飾工作即可。一般分為四步進行：建立DTM模型-編輯三角網-修飾等高線-標記等高線及高程點。其中在建模階段，注意高程歸零及復合線的繪制；在編輯階段主要手段為內插、重組、刪除等；在修飾階段注意特殊地段的斷開，或根據需要使用CASS軟件的自動切除修剪功能；在標記時注意選擇合適的曲線標記，字頭方向及特殊設置。另需說明的是，在不便于繪制等高線可不繪制等高線，或特殊地段可根據繪制要求縮短尺寸或忽略首曲線。因為等高線的繪制精度直接受DTM階段影響，因此前期在點的采集密度和線的標注上一定要做好完善的準備工作。

2.3 土方量的計算方法

土石方的計算會直接影響工程進度和具體的工程預算投入，對其計算的準確度要求較高。土石方計算通常是指計算設計標高與自然標高之間的土石方體積，可以計算土石方量的軟件有很多，而CASS是建筑工程測量中常見的一種計算土石方量的軟件。在CASS軟件中，提供了以下四種計算土石方量的手段。

2.3.1 方格網法[5]

在使用方格網法計算土方量時，要對原始地形進行處理，轉換原始數據，錄入等高線等信息。通過特定按鈕布置場地方格網，然后進行自然標高的采集和設計標高的錄入，必要時可進行標高優化，通過平均值計算土方量，繪制零線，得出土方量的統計結果。這種方法主要是通過點位高程計算，計算過程直觀，便于操作。但由于每個點權設計上較為復雜，計算結果誤差較大，且適用范圍較為受限，因此通常用于前期估算階段。

2.3.2 斷面法

斷面法一般用于橫向不連續，縱向連續變化的地形，其計算步驟為：輸入地形圖—確定計算范圍-采集自然標高-計算標高-繪制邊坡及斷面-計算斷面土方量。在轉換原始數據后，將等高線離散化，輸入連續線的相關信息布置斷面線，根據設計的標高可得出填方或挖方斷面積，由公式“相鄰斷面間的工程量=斷面積平均值×間距”得到對應的土方量，由此得出土方量統計表。這種方法由橫向和縱向兩種計算方式，通過局部的土方量計算整體土方量。好處在于計算簡便，但由于特殊地形下相關數據難以確定，在具體操作時操作較為繁瑣，計算可能出現較大誤差。

2.3.3 DTM法

DTM法是指建構DTM模型[6]計算土方量的方法，它是根據三維坐標，高程點參數設計，以及三角網的生成計算某區域的填挖方量，從而得出所求方位內的總填方量的計算方法。DTM法計算土方量通常有三種方法。

a.通過坐標數據文件計算。在計算前進行相關參數設置，如區域面積、目標高程等，注意復合線的擬合保證計算精度。在繪制三角網、填挖方分界線后，回車即可得出計算結果表格。

b.通過高程點計算。在逐個選取高程點設置相關參數，用閉合復合線確定計算范圍，其余操作與第一種方法一致。

c.依照三角網計算。計算前要刪除多余的三角網，設計符合實際地形的三角網，在三角形的選擇上注意準確度，輸入相關參數數據，繪制分界線后回車即可得到所計算土方量。

這三種方法中前兩種需要重新構建三角網，所填參數項大致相同，在具體操作中區分度不是很大。

2.3.4 等高線法

當用戶通過圖紙錄入圖形時，缺乏必要的數據文件，前幾種方法無法計算土方量，但由于等高線可由圖紙得出，由此CASS開發了通過等高線法計算土方量的功能。選取閉合等高線輸入最高點高程，回車即可得出區域土方量。這種計算方法是等高線高度差已知的特性求得的。

2.3.5 道路斷面土方計算應用實例

在介紹了以上幾種土方計算方法后，選取斷面土方計算法進行實例操作說明。

a.前期工作：利用DAT文件繪制測點，在繪制菜單中打開相應的數據文件開始繪制，在等高線菜單中建立DTM模型，修改相應參數指標符合實際道路斷面情況。

b.設計階段：利用pline繪制多段線，確定起點和終測點完成縱斷面的圖形繪制，根據縱斷面圖設計橫斷面相應數據，確定橫斷面設計高程，以1:500設計橫向比例，1:100設計縱向比例，連接左右高程點，依據道路橫斷面具體數據設置橫坡比，溝高等相關參數即可。

c.保存階段：選擇合適的保存路徑，以文件名.TXT格式保存以便下次調用。需注意的是由于文件數目較多，在命名時要養成良好的命名習慣，便于查找使用。

3 應用體會

CASS軟件為CAD軟件的使用提供了更為精確的數據，其界面及操作方法與CAD大致相同，區別主要在于下拉菜單和屏幕菜單的可操作內容不同，CASS軟件在下拉菜單區主要發揮測繪功能，屏幕菜單則主要是繪制功能。進行模式配置后，兩者界面可相互轉換，保存與CAD相同，都是以文件名.dwg的格式保存。利用全站儀測角和間距時，測量數據可自動生成和存儲，因此，降低了外業測量精度對內業數據處理的影響，大幅降低了人的重復性工作及成本損耗。即使在數據采集測點出現錯誤的情況下，也可以直接利用MICROSOFT EXCEL對數據作出批量修改，提高數據的準確度。常見的批量修改功能有，加、乘固定常數，XY交換等方法。具體操作流程是在數據菜單中更改原始數據和數據類型后，在對應數據框內填寫修改后的數據即可。在其應用菜單的下拉菜單中，有多種測量土方量的方法，可根據具體需求選擇使用。另外，CASS軟件還有數據合并和數據分幅功能，可以有效減少點重名現象，根據實際應用需要提取測量數據。在繪制平面圖時，注意控制點類型與應用圖例類型的對應，此時草圖就顯得尤為重要。要學會區分不同的控制點類型，嚴格使用圖根點圖例畫圖根點，用導線點圖例畫導線點圖。在繪制鐵路公路等交通設施時，要注意換向及單雙邊測量。在繪制居民地時，有四點和多點兩種繪制圖法，依據具體情況進行選擇。由于篇幅，就不多加贅述。總之，在應用技巧的使用上，由于細節處理較多，對繪圖人員專業化程度要求較高，所以一定要注重多進行理論學習及實踐操作。CASS軟件功能豐富，如批量處理，實體檢查，分類統計，支持多格式轉化，輸入輸出接口轉換自由等，外業數據處理在信息讀取，坐標確立，間距劃分等方面均有突出優勢，屬性面板實用便捷，多軟件兼容模式等特性已讓其在十幾年的穩定發展下成為業內實用范圍最廣，口碑最好的工程測量軟件，市場占有率獨占鰲頭。

4 結束語

CASS軟件在數字化成圖及地理應用方面優勢明顯，易于推廣使用，正在逐步替代傳統的手工作業模式。本文也希望通過介紹CASS軟件在工程測量方面的應用概況，讓更多人了解CASS軟件，并學習和使用CASS軟件，從而提高建設項目的精確度，確保施工過程的安全性，減少施工成本，降低人員的勞動強度，提高工程測量環節的技術性和可操作性，全面提升我國工程測量的科學技術水平。