CASS9.0軟件在土方量計算中的應用

孔勇

摘要：CASS9.0軟件斷面法土方計算法能數字化繪圖、一鍵批量成圖及自動計算土方量，計算成果可靠。其中，直接斷面法應用于帶狀、狹長結構;間接斷面法采用數字高程模型生成里程文件，應用于任何千變萬化的 地形。以基坑開挖為例，對 2 種方法的操作流程進行了詳細論述，與 DTM 法計算成果進行了比對分析，指出了 提高斷面法精度的措施。

關鍵詞：CASS軟件;斷面法;里程文件

1 土方計算軟件在基坑開挖工程中計算工程量的必要性

在建筑工程施工中經常要計算各種建筑物基坑 的土方工程量，幾乎每個土建工程都有土方工程量 計算。在計算過程中，有些采用公式計算法，有些采 用軟件 CAD 繪制斷面圖計算法。公式計算法主要是 采用現有公式進行計算。軟件 CAD 繪制斷面圖計算 法主要是畫出土方開挖的斷面，取相鄰斷面的平均 值，已知兩斷面的距離，斷面的平均面積乘以兩斷面 的距離即可求出兩斷面間的土方工程量，依次類推，可求出多個斷面的土方工程量。但這種方法繪圖時 間長，計算慢。對于開挖斷面不太規則的土方工程，軟件 CAD 畫斷面圖計算土方誤差較大。因此，如果 采用專業的土方計算軟件進行計算，就能快速繪制 出土方斷面并自動計算出工程量。

2 斷面法土方計算原理及流程

2.1 斷面法土方計算原理

把確定的土方計算范圍，以一定的間距（可不等分）劃分為若干相互平行的橫截面;按照原始地面線與設計線 組成的斷面圖，計算斷面線所圍成的面積;以相鄰兩斷面 面積的平均值乘以兩斷面的間距，得到相鄰兩斷面間體積;各個相鄰斷面的體積相加，求出總體積即土方量。這種計 算土方量的方法稱為斷面法，亦稱為平均斷面法。為了減 小斷面法計算偏差，規范對斷面間距布置做了規定：開挖、填筑工程應根據土方計算成果的用途、工程部位和地形復 雜程度在 5 ～ 20 m 范圍內選擇;有特殊要求的部位按設計 要求執行 [1]。唐平英研究了斷面法計算精度的問題，指出 相鄰斷面面積相差較大時，平均斷面法計算土方量的誤差 較大 [2]，因此在實踐中應調整相鄰斷面間距值，控制斷面 面積比值（小斷面與大斷面面積之比）不小于 0.6。

2.2 斷面法土方計算流程

根據采集數據方式的不同，斷面法一般分為 2 種：一種 是直接斷面法，即先根據設計圖紙、實際地形地貌布置斷面 位置，再進行原始地形斷面測量，在工程施工中和工程竣工 后進行開挖斷面和竣工斷面測量;另一種是間接斷面法，即 先測量碎步點，勾繪三角網，再根據三角網截取斷面圖，繼 而進行工程量計算。

3 土方計算軟件計算土方量的方法

3.1 DTM法

使用JPS采集的數據直接展繪在圖上，其采集的數 據不經過落地，直接傳送到計算機，減少出錯率，用 DTM法計算土方量，既提高精度又提高 速度，適合于任何場合。另外，DTM能夠計算設計面 是水平面、傾斜面和不規則面等的土方量，確定土方平 衡時的設計高程和土方量，在控制施工進度方面作用 非常大。

3.2 方格網法

計算土方量，操作簡單，圖面直觀，可增強測量計算的透明度。方格網法計算土方量的誤差主要來源是方 格頂點高程的測量誤差、場地面積的求積誤差等，同時 也跟方格邊長有關，采用的方格邊長越短，計算越精 確，考慮到繪圖比例尺的關系，一般方格邊長取 5.0m 為宜。地形高差越大，采用算術平均法計算平均標高誤 差越大，求出的土方量誤差也大。采用加權平均法可以 提高其計算精度。當精度要求更高時，應考慮用 DTM 法計算。

3.3 等高線法

其計算土方適合于地形坡度均勻的地方，其等高 線必須閉合，否則難以計算。因此，等高線法適合于地 面坡度大，地物少的地方。

3.4 斷面法

采用相鄰兩斷面的面積和其間距計算土石方量 的，適用于地形為狹長地帶的土地平整測量，特別是線 路的土方測量[7]，但計算的數據格式要符合計算軟件的 要求，增加不少工作量。

4 斷面法土方計算精度分析

4.1 直接斷面法精度影響因素

影響直接斷面法土方計算的主要因素有：①野外測點 是否按地形變化，采集全部變化點;②測點偏離斷面線的 距離大小;③相鄰斷面的間距。

4.2 間接斷面法精度分析及實例計算

間接斷面土方計算精度取決于對真實地貌的采樣過程 及對數據的二次處理。在 CASS9.0 軟件中，DTM 法、斷面 法及方格網法等土方計算方法的本質區別是對野外采樣數 據的二次處理機制不同?；跀底指叱棠Ｐ偷摹坝嬎?2 期 間土方”（DTM 法）的成果精度最高 [5]?，F將間接斷面法 土方計算成果與之比較分析。

4.3 提高斷面法計算土方精度的措施

斷面法計算土方原理簡單，計算成果可讀性強。為了 提高土方計算精度可以采取措施有：①采用全站儀、GPS 測量儀等先進的測量工具，保證測點質量。②按地形變化 采點，測點分布密度應滿足構建三角網的要求。在獲得斷 面的大概位置測量的碎部點密集，構建的三角網越接近真 實地貌，斷面線越準確。③在原始地形或設計斷面變化大 的部位，應增加計算斷面，縮小相鄰斷面間距。④計算過 程中用到的三角網都應進行人工處理。

5 土方計算軟件計算土方量的優勢

以濟南金科小漢峪片區A04地塊土石方工程為例，通過計算比較發現，方格網法最接近平均標準。誤差最小。此外，在實際工程上，方格網法就更有其明顯的優勢。傳統的方格網法土石方量的測量和計算是利用水準儀、皮尺或全站儀到實地打坐標格網，測量每個坐標格網點的實地高，回到內業后，通過繪制格網，內插計算標高，逐格計算挖、填方量，經過匯總，統計出整個場地范圍的挖、填方量和總方量。這種工序外業勞動強度大，內業計算煩瑣，且容易出錯。但隨著計算機技術的發展，計算機技術與測繪技術的日益結合，和對土石方計算精度要求的越來越高，傳統的計算方法正逐步被計算機所取代。它的劣勢正被計算所彌補，況且它是最被人們熟知、使用最多的土石方計算方法。用方格網法計算土方量，設計面可以是水平的，也可以是傾斜的。由于它數據量小，精度高，適合各種地形場地，在實際工程中運用很廣泛。

隨著計算機技術的普及和使用，它的傳統區位優勢正凸顯出來，目前市場上大多數都是運用的方格網法設計的。并且，方格網法計算的成果簡單明了，能直觀的反應出各個格網，各個區域的土方填挖情況，這在工程上是一個很大的方便之處。

在工程中，土方的平整緊接的一個問題就是土方的調配。合理的土方調配對減少工程投入，加快工程進度，提高工程質量有直接的關系。方格網法土方計算的成果正好填補了這個空缺，它是最能清楚的反映各個格網區域內的土石方填挖量的方法。

6 結語

斷面法土方計算法能批量生成斷面圖、自動計算工程 量、成果可靠。直接斷面法應用于道路、溝渠、大壩等狹 長帶狀地形，適用按橫斷面采集數據的情形;間接斷面法 采用CASS9.0 軟件中的數字高程模型生成里程文件，應用 于任意地形地貌土方計算，適用按碎步點方式采集數據的 情形。因此，斷面法計算土方量的方法不僅用于道路工程，同樣適用于包括水利工程在內的其他建設工程。

參考文獻：

[1]彭荷生，榮燮陽，劉緯，等 . DL/T 5173 — 2003 水電水利工 程施工測量規范 [S]. 北京：中國電力出版，2003.

[2]唐平英 .斷面法土方量計算公式的精度 [J]. 港口技術，1998（1）：33 - 33.

[3]劉宇軒，馬春林，程俊，等 . 數字化地形地籍成圖 CASS9.0 用 戶手冊 [M]. 廣州：南方測繪儀器有限公司，2006.

[4]王少云 . 不規則三角網法在土方量計算工程的應用 [J]. 北京 測繪，2009（2）：51.

[5]雷松，王海英，艾云毅 . 方格網法與三角網法相結合準確計算 土方量 [J]. 城市勘測，2011（6）：154.