CASS2008方格网法土方计算的应用探讨

张淑影，王若虹，李冬梅

1.吉林省第一地质调查所，吉林 长春 130033；2.长春市国土资源局双阳分局，长春 双阳 130600

CASS2008方格网法土方计算的应用探讨

张淑影1，王若虹1，李冬梅2

1.吉林省第一地质调查所，吉林 长春 130033；2.长春市国土资源局双阳分局，长春 双阳 130600

传统的土方计算方法已经不能满足实际工程的需要。本文阐述了CASS2008 方格网法土方计算的原理及方法，并且通过具体例子进行了详细解释。证明了利用该方法进行土方计算，不但可以节约人力、物力，而且还能加快工程进度，缩短工期，保质保量完成任务。

CASS2008；CAD；土方计算；挖方；填方

0 引言

土方量的计算在土方工程中有着十分重要的作用，是决定工程费用概算及方案选优的主要因素，也是工程设计的一个重要组成部分。采用合理的方法和正确的计算，不仅可以缩短工期，而且还能够节约成本，减少开支。过去的土方计算，测量数据主要依靠手工进行处理，不仅工作量大，而且时间长，准确率也较低。

随着电子计算机的普及，各种土方计算软件被开发出来。土方计算逐步由软件计算代替人工计算，使得最基本的原理和公式，在软件中得到进一步的应用和发展。CASS软件是广州南方测绘仪器有限公司基于CAD平台开发的一套集地形、地籍、空间数据建库、工程应用、土石方算量等功能为一体的GIS前端数据处理软件系统。CASS采用全球公认的最优秀图形与设计平台AutoCAD，跟随和应用AutoCAD的最新技术成果并积累了丰富的开发经验。

CASS2008是CASS系列软件中版本较高的一种。它提供了三个安装平台，支持AutoCAD2002至AutoCAD2008版本。AutoCAD中的许多功能和命令，在CASS2008中都得到了进一步的应用和发展。例如图层选择和对象捕捉等命令，在CASS2008都会经常被用到。CASS2008不但有着地籍、地形成图的功能，而且拥有着强大的土方计算功能。有着计算精度高，速度快，方法多的特点。目前，该软件被广泛使用。

1 CASS 2008方格网法土方计算

1.1 CASS2008土方计算方法简析

CASS2008 的土方计算方法有DTM法、断面法、方格网法和等高线法。

DTM法土方计算：由DTM模型来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱柱体的

填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。该方法常用在矿场开采等山地土方量计算中。DTM法计算数据量大，计算过程复杂，占用存储空间大。

断面法土方计算：断面法土方计算土方量是根据纵断面上某一里程处，实际测量的地形断面线与设计断面线相交后的闭合断面面积，即可获得各个里程处的横断面的填挖面积，并由相邻两横段面的间距计算出土石方量。最终汇总出纵断面上所有两相邻横断面间的土石方量，并绘出土石方量计算表。主要适用于带状地形（如道路、河道）。

方格网法土方计算：根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。等高线法土方计算：用此功能可计算任两条等高线之间的土方量，但所选等高线必须闭合。由于两条等高线所围面积可求，两条等高线之间的高差已知，可求出这两条等高线之间的土方量。适用于地形起伏较大，坡度变化较多，主要用于初步规划设计阶段的土方工程概算。

与其它几种方法相比方格网法土方计算则有着原理简单，易于操作，计算方法通俗易懂，计算速度较快等优点，而且对于每一个方格还可以手工检验。因此这一方法在实际工作中应用非常广泛。

图 1 方格标注方法Fig. 1 Square label method

1.2 方格网法土方计算原理

系统首先将要计算土方的区域按照设计要求分成许多的方格网，在每个方格交点处拟合高程，即通过方格交点周围的实地高程点进行算术平均插值得出拟合高程。然后将方格的四个角上的拟合高程值相加，并取算术平均值做为某一方格的高程，使用该方格的高程与设计高程相减获得高差。通过指定的方格边长得到每个方格的面积。使用这个高差和每个方格的面积，即可获得长方体的体积。最终通过统计得到填挖方量。

1.3 方格网点标注方法。

CASS2008方格网土方计算法，能够绘制出方格网图，每个方格的计算数据在图上都一目了然（如图1）。

网点右上角标注的是原始地面高程。右下角标注的是设计高程。左下角标注的是挖方或填方的高度。正数表示挖方的高度，负数表示填方的高度。在方格网内标注W=XXX.X表示此方格内的挖方量，T=XXX.X表示此方格内的填方量。如果单个方格内既有挖方量又有填方量，在方格中用填挖方分界线分开。

1.4 方格网法土方计算总体过程

首先进行野外数据的采集，采集点要按照设计要求尽量做到均匀，而且密度要合理。现在普遍使用的仪器是RTK，不仅测量速度快，而且精度较高。

然后，将野外采集到的数据传入电脑进行处理。

我们用到的数据文件扩展名是dat格式，选取其中的点号，坐标，高程。通过CASS2008绘图处理中的展高程点，展野外测点点号，将测点信息展到图面上，就可以进行电脑成图了。

1.5 方格网法土方计算步骤

方格网法土方计算按照设计面的不同分为四种。①设计面是平面, ②设计面是斜面（基准点）,③设计面是斜面（基准线）,④设计面是三角网文件。

1.5.1 设计面是平面

用复合线画出所要计算土方的区域，一定要闭合，但是尽量不要拟合。因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度。用鼠标点取“工程应用→方格网法土方计算”。提示：选择计算区域边界线（闭合复合线）。

用鼠标点取所画的闭合复合线，弹出土方参数设置对话框。

在高程点坐标设计文件中选取高程点数据文件。

在“设计面”栏选择“平面”，输入设计平面的目标高程。

在“方格宽度”栏，输入方格网的宽度，这是每个方格的边长，默认值为20 m。由原理可知，方格的宽度越小，计算精度越高。但如果给的值太小，超过了野外采集的点的密度也是没有实际意义的。

点击确定,系统提示确定方格网起始位置，指定方格倾斜方向。

最后绘出所分析的方格网图，填挖方的分界线(绿色折线)，并给出每个方格的填挖方，每行的挖方和每列的填方，以及总挖方和总填方。

挖方量中的每一个横格表示了该行所有方格中挖方量的总和。填方量中的每一个竖格表示了该列所有方格中挖方量的总和。总挖方和总填方分别表示了所有方格中挖方量和填方量的总和。总面积则表示了该闭合区内的总面积（如图2）。

1.5.2 设计面是斜面（基准点）

前面几步与平面的基本相同，区别在于，在“设计面”栏选择“斜面（基准点）”。

需要确定坡度，基准点和向下方向上一点的坐标，以及基准点的设计高程。

点击“拾取”，命令行提示：

点取设计面基准点:确定设计面的基准点。指定斜坡设计面向下的方向:点取斜坡设计面向下的方向。

1.5.3 设计面是斜面（基准线）

在“设计面”栏选择“斜面（基准线）”。

图 2 方格网计算图Fig.2 Grid calculation chart

需要输入坡度并点取基准线上的两个点以及基

准线向下方向上的一点，最后输入基准线上两个点的设计高程即可进行计算。

点击“拾取”，命令行提示：

点取基准线第一点:点取基准线的一点。点取基准线第二点:点取基准线的另一点。指定设计高程低于基准线方向上的一点:指定基准线方向两侧低的一边。

1.5.4 设计面是三角网文件

首先需要建立扩展名为sjw的三角网文件。

选择“绘图处理→展高程点→展野外测点点号”。

点击“等高线→建立DTM”（如图3）。

系统就可自动生成相应的三角网文件。然后即可进行方格网法土方计算。

在弹出对话框中要选择三角网文件，填入扩展名为sjw的文件。

图 3 三角网图Fig.3 Triangulation grid map

点击“确定”，即可进行土方计算 。

此方法更适用于设计面是多个坡面的情况。

2 结束语

利用CASS2008方格网法，在多个工程中进行土方计算。都取得了比较满意的效果，不但节约了人力，物力，减少了工程开支，而且在保证工程质量的前提下缩短了工期，圆满地完成了工程任务。

[1] 刘宇轩,陈一舞,赵贵平.数字化地形地籍成图系统CASS2008[Z].广州:南方测绘仪器有限公司, 2008.

[2] 张国权,胡国锋,郭慧玲,等. AutoCAD2008中文版应用教程精华版[Z].北京:电子工业出版社, 2008.

[3] 孙士宝,宋 新,管新建,等. AutoCAD2008中文版应用教程[Z].北京:机械工业出版社,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

张淑影（1978—），女，吉林长春人，吉林省第一地质调查所工程师.

1001—2427（2015）01 - 116 -4