水利工程測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)工作中軟件的安裝使用及數(shù)據(jù)處理

韓磊磊，劉芳穎

（華北水利水電工程集團(tuán)有限公司，天津 300170）

1 內(nèi)業(yè)工作使用軟件的介紹

水利工程測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)工作通常使用市場(chǎng)占有率較高的南方Cass 軟件，對(duì)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及繪圖。Cass 軟件是基于AutoCAD 平臺(tái)開發(fā)的一套集地形、地籍、空間數(shù)據(jù)建庫(kù)、工程應(yīng)用、土石方算量等功能為一體的軟件系統(tǒng)。Cass軟件打破以制圖為核心的傳統(tǒng)模式，結(jié)合成圖和入庫(kù)數(shù)據(jù)整理領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)成圖建庫(kù)一體化，同時(shí)滿足地形地籍專業(yè)制圖和GIS 建庫(kù)的需要，減少了重復(fù)勞動(dòng)，數(shù)據(jù)生產(chǎn)、圖形處理、數(shù)據(jù)建庫(kù)一步到位。其功能非常豐富，具有圖形復(fù)制、屬性拷貝、微導(dǎo)線、各種交會(huì)、線跟蹤等多種方便成圖的圖形編輯功能，可以連接市面上常見的全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

在水利工程施工領(lǐng)域，Cass 軟件提供了方格網(wǎng)法、DTM 法、等高線法和斷面法等豐富的土方計(jì)算方法，對(duì)不同的工程條件，如條帶狀地形、不規(guī)則地形可靈活地采用合適的土石方計(jì)算模型進(jìn)行土石方體積的計(jì)算分析，筆者闡述的內(nèi)容主要涉及軟件土石方算量模塊的使用。

2 內(nèi)業(yè)工作使用軟件安裝的注意事項(xiàng)

南方Cass 軟件由于基于AutoCAD 開發(fā)，其使用必須依存AutoCAD 軟件。目前使用較多的版本是Cass 7.x及Cass 9.x版本。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，Cass 7.x支持在 AutoCAD2004、2005、2006 版本環(huán)境中使用，Cass 9.x版本未進(jìn)行測(cè)試，這里不作說明。

Cass 7.x 及Cass 9.x 版本軟件可以正常安裝在Windows 32 位操作系統(tǒng)使用，但在Windows 64 位操作系統(tǒng)下安裝卻會(huì)因?yàn)榧嫒菪詥栴}無法使用。如果將電腦操作系統(tǒng)由Windows 64 位更換為Windows 32 位，又會(huì)降低電腦的部分性能（同樣硬件下Windows 32 位系統(tǒng)的運(yùn)算速度和多任務(wù)處理能力低于Windows 64位系統(tǒng)）。

若想在不更換當(dāng)前使用的64 位操作系統(tǒng)前提下安裝使用Cass 7.x 版本軟件，筆者經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，推薦通過虛擬機(jī)的方式解決操作系統(tǒng)和軟件的兼容性問題。其安裝步驟如下：①安裝虛擬機(jī)軟件VM-ware Workstation；②安裝32 位操作系統(tǒng)Windows XP 、Windows 7 或 Windows 10；③安裝 32 位 Auto-CAD，如 AutoCAD 2004、2005、2006；④安裝南方Cass 7.x軟件。

筆者使用的軟件版本如下：虛擬機(jī)軟件為VM-ware Workstation Pro 12.5.9；操作系統(tǒng)為Windows 7旗艦版32 位；繪圖軟件為AutoCAD 2004 中的南方Cass 7.1。

3 測(cè)量數(shù)據(jù)處理

水利工程測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)工作流程一般為：測(cè)量數(shù)據(jù)的導(dǎo)出→數(shù)據(jù)處理→繪圖→數(shù)據(jù)分析或工程量計(jì)算→數(shù)據(jù)再處理→繪圖→整理并編寫報(bào)告。

工程中常用測(cè)量?jī)x器為全站儀或RTK 設(shè)備（GPS），導(dǎo)出的文件通常為DXF、dat.或txt.格式的成果文件。DXF 為Autodesk 公司的繪圖交換文件，可用AutoCAD 直接打開；dat.和txt.格式文件一般為通過測(cè)量手簿導(dǎo)出的測(cè)量數(shù)據(jù)內(nèi)容的文件，文件內(nèi)信息通常為 Pn、Pc、x、y、z（點(diǎn)名、點(diǎn)屬性、x 坐標(biāo)、y 坐標(biāo)、z坐標(biāo)）。導(dǎo)出的測(cè)量數(shù)據(jù)文件包含信息如下：

1，，145 415.953，253 044.966，-0.749

2，，145 415.956，253 047.653，-0.399

3，，145 415.971，253 052.708，-0.649

......

Pn，Pc，y，x，z

測(cè)量數(shù)據(jù)如經(jīng)過檢查可以直接使用，則可以用Cass軟件菜單欄中“繪圖處理”功能將測(cè)量數(shù)據(jù)繪制成圖。

數(shù)據(jù)如需要整理，可以用記事本的方式打開dat.文件，將測(cè)量數(shù)據(jù)粘貼到Excel 文件里，利用Excel 軟件“分列”功能將數(shù)據(jù)分列，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，詳見表1。

表1 Excel處理后數(shù)據(jù)

Excel 處理數(shù)據(jù)完成后，將當(dāng)前Excel 文件另存為csv.文件，之后再把csv.文件后綴名改為dat.，就可以直接在Cass軟件內(nèi)使用。

4 測(cè)量數(shù)據(jù)繪圖

處理完畢的dat.文件，通過Cass軟件菜單欄“繪圖處理”中“展高程點(diǎn)”及“展野外測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)”命令，進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)高程及點(diǎn)號(hào)繪制。

如需要更改測(cè)量點(diǎn)高程顏色，展繪高程點(diǎn)前，將正在顯示的圖層顏色改為需要的顏色即可。在實(shí)際繪圖時(shí)，為增強(qiáng)測(cè)量點(diǎn)可視化，可以根據(jù)顏色區(qū)分不同測(cè)量數(shù)據(jù)。如測(cè)量的數(shù)據(jù)高程從1 ～3 m不等，可以在Excel 處理數(shù)據(jù)時(shí)利用篩選功能按高程點(diǎn)大于1 m 小于2 m、大于2 m 小于3 m、大于3 m小于4 m 分別存儲(chǔ)處理為多個(gè)dat.文件，再按照展繪一個(gè)dat.文件更換一個(gè)圖層顏色的方式把數(shù)據(jù)繪制成圖。

繪制測(cè)量點(diǎn)時(shí)，有時(shí)候需要調(diào)整高程點(diǎn)的大小，可以在繪制高程點(diǎn)之前點(diǎn)擊菜單欄中“文件”→“Cass 參數(shù)設(shè)置”窗口設(shè)置展繪高程注記位數(shù)、高程點(diǎn)字高、展點(diǎn)號(hào)字高等內(nèi)容；也可以在繪制完高程點(diǎn)后，選擇需要調(diào)整的高程點(diǎn)，在“屬性”面板中更改“X比例”“Y比例”來調(diào)整高程點(diǎn)的大小。

5 測(cè)量數(shù)據(jù)分析及計(jì)算

繪制完成的高程點(diǎn)，有時(shí)候需要進(jìn)行分析計(jì)算，如進(jìn)行土方挖填分析、土方平衡分析、兩期間土方工程量計(jì)算等。Cass軟件提供了豐富的土方分析計(jì)算工具，具體位置在軟件菜單欄“工程應(yīng)用”菜單下。

Cass 軟件土方計(jì)算提供了多種常用方法：①DTM 法（三角網(wǎng)）土方計(jì)算；②斷面法土方計(jì)算；③方格網(wǎng)法土方計(jì)算；④等高線法土方計(jì)算；⑤區(qū)域土方平衡。其中，DTM 法中還提供了強(qiáng)大的兩期間土方計(jì)算功能。鑒于篇幅，具體使用暫不詳細(xì)闡述，以下只簡(jiǎn)單介紹各算法適用條件。

DTM 法（三角網(wǎng)）土方計(jì)算適合地形復(fù)雜且不規(guī)則地面，并能快速精確計(jì)算其間土方變化，可用于庫(kù)容計(jì)算、土石方工程量測(cè)算、計(jì)量收方等應(yīng)用場(chǎng)景。其測(cè)量點(diǎn)越密集，建立的三角網(wǎng)越貼近實(shí)際地形地貌，計(jì)算的結(jié)果就越精準(zhǔn)。

斷面法土方計(jì)算適合道路工程、河道工程、疏浚工程等條帶狀工程土方量計(jì)算，可根據(jù)測(cè)量點(diǎn)快速繪制縱斷面圖、橫斷面圖，且能便捷靈活地調(diào)整繪圖參數(shù)，并根據(jù)斷面圖自動(dòng)計(jì)算匯總土方挖填數(shù)量。

方格網(wǎng)法土方計(jì)算適用于開挖前后地形較為平坦或者平緩的區(qū)域土方計(jì)算，適用大范圍土方挖填場(chǎng)景。

等高線法土方計(jì)算適用于有閉合等高線的圖形土方計(jì)算，一般使用較少。

區(qū)域土方平衡用于計(jì)算指定區(qū)域內(nèi)土方的挖填平衡，合理布置挖填作業(yè)面、土方運(yùn)距，避免土方失衡造成的成本增加。

在測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算分析的過程中，有可能剔除異常值，這就造成當(dāng)前圖面呈現(xiàn)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)與第一次繪圖時(shí)使用的測(cè)量數(shù)據(jù)有出入，需要將當(dāng)前圖面的測(cè)量數(shù)據(jù)提取出來覆蓋掉第一次繪圖時(shí)使用的數(shù)據(jù)，下面將介紹如何提取圖面的高程點(diǎn)或圖元信息（如直線、圓、矩形、塊等）。

6 電子版圖紙的圖元數(shù)據(jù)提取（即數(shù)據(jù)的逆向處理）

假設(shè)從他處得到一個(gè)測(cè)量成果的電子版圖紙，想要提取AutoCAD 文件中高程點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或計(jì)算，一般有2種方法。

方法1：通過AutoCAD 中的屬性提取工具（高版本AutoCAD叫數(shù)據(jù)提取功能）提取數(shù)據(jù)。

該方法特點(diǎn)是可以提取所有塊高程點(diǎn)，也可以提取自定義區(qū)域的塊高程點(diǎn)。步驟如下：點(diǎn)擊Auto-CAD 菜單欄下“工具”“屬性提取命令”，根據(jù)屬性提取命令向?qū)崾具x擇需要提取的圖形數(shù)據(jù)。屬性提取功能可提取所選圖形多個(gè)特性，如HEIGHT（高程）、打印樣式、名稱、圖層、位置X 坐標(biāo)、位置Y 坐標(biāo)、位置Z坐標(biāo)等多種特性，提取圖面高程點(diǎn)只需勾選HEIGHT（高程）、位置XYZ 屬性。下一步預(yù)覽提取的數(shù)據(jù)，選擇將數(shù)據(jù)保存到計(jì)算機(jī)（導(dǎo)出文件支持csv.、txt.及mdb.格式文件）即可完成數(shù)據(jù)提取。提取的數(shù)據(jù)文件經(jīng)過前述方法轉(zhuǎn)換成dat.文件后，可重新展繪高程點(diǎn)，用來核對(duì)提取的數(shù)據(jù)是否正確。

方法2：通過Cass 軟件中的“高程點(diǎn)生成數(shù)據(jù)文件”命令提取數(shù)據(jù)。

該方法特點(diǎn)是可以將某一圖層高程點(diǎn)全部提取，不能自定義提取范圍，想要提取部分區(qū)域內(nèi)高程點(diǎn)，只能將AutoCAD 文件分割為多個(gè)文件，但是數(shù)據(jù)提取的步驟簡(jiǎn)單。步驟如下：點(diǎn)擊Cass 軟件菜單欄“工程應(yīng)用”“高程點(diǎn)生成數(shù)據(jù)文件”“無編碼高程點(diǎn)”，選擇提取數(shù)據(jù)文件保存位置，根據(jù)狀態(tài)欄提示輸入高程點(diǎn)所在圖層及高程點(diǎn)注記所在圖層。狀態(tài)欄提示“共讀入xx個(gè)高程點(diǎn)”，表示提取數(shù)據(jù)成功。

7 結(jié)語

通過使用虛擬機(jī)軟件的方式解決了32 位南方Cass 軟件在Windows 64 位系統(tǒng)操作環(huán)境下安裝及使用的兼容問題，并分別闡述了水利工程測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)從測(cè)量數(shù)據(jù)處理到繪圖、從電子圖紙到提取圖元數(shù)據(jù)的步驟，基本涵蓋了水利工程測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)中數(shù)據(jù)處理及繪圖的流程。同時(shí)，介紹了南方Cass 軟件土方計(jì)算模塊中多種土方計(jì)算的方法和適用場(chǎng)景，在實(shí)際工作中具有參考意義。