CASS软件在工程测量中的应用

梁 刚

（中铁十二局集团市政工程有限公司， 广州 南沙 51 1400）

0 引言

CASS软件基于自动制图软件CAD而开发的有强大编辑功能并且能实现内外业一体化处理的数字型地形地籍成图软件。通过减少图根控制点，减少重复工作，降低工作的复杂度。本文就CASS软件的制图特点及技术实用技巧，研究其在工程测量中的重要作用，旨在实现其在工程测量等领域的全面推广和普及。数字化最大的优点在于分层存放数据可形成不同的数据图层，对于不同工程图层的数据可根据实际需要进行深度加工利用，同时也为 GIS的数据库提供了大量的基础数据源，扩大了工程测量结果的实际使用价值，促进了数字化工程测量的发展进步。

1 CASS软件的应用优势

传统的人工测量方式流程复杂，地形条件受限，测量工序较多，数据更改麻烦，重复性工作较为繁琐，不仅测量时间较长，而且测量误差较大，最后的制图质量也不高。随着信息化技术的发展和数字化制图时代的来临，原始的制图行业面临着严峻的挑战。在引入CASS软件后改进了作业方式，能对测量成果进行深度的加工利用，在减轻作业强度，提高计算效率，保证计算精确度，降低人工成本损耗方面有着传统测绘手段所不可比拟的优势。绘图采集上即使进行野外作业也能保持较高的数据精度，保证测绘工作高效进行；在数据传输处理上，通过点与点的累加完成数据点分界自动输出测绘结果，图层界面的处理简化了修改和数据检查校对的流程，基于地理基础信息系统数据[1]实现了测量数据的高度整合利用，使成果输出更加科学全面。

2 CASS在实际测量中的测量应用

2.1 外业数据的采集

2.1.1 从采集方法上区分

主要有全站仪配合 E500采集、全站仪内存采集散点、全站仪配合笔记本或CE直接成图以及GPS采集等。第一种采集方法所需人员少，成图效率高，但后续整理工作复杂，准确度不高；第二种方法操作简单，但草图美观度不足，准确度不高，后期完善所花费时间较长；第三种方法省时省力，成图直观，但仅限于小面积测量，且在野外设备操作不便；GPS采集具有精度高，作业速度快，抗干扰能力强，缺点是对于点的选择上要求较高，且不同型号测量结果存在差异，技术上无统一的规范标准等。

2.1.2 从采集阶段区分

数据控制测量和地形特征点的采集[2]。第一阶段是数据采集前的必经阶段，一般尽量选择制高点如山顶房顶等地理位置顶端部分等。通常来说，位置越高，结果的精度会越高，然后在规定范围内设置最大边长即可。第二阶段是根据点位和点的实际密度进行采集，在密度足够的情况下尽可能多的采集到特征点，在平原地区适当增加采集点且尽量使其相等。为了提高测量精度，通常与手绘草图结合使用，提高自我识别能力。

2.2 内业数据的处理

内业数据处理主要以数据传输和地形图绘制、横纵截面绘制[3]以及等高线的处理四个部分展开论述。

2.2.1 数据传输

外业测量的数据在保持通讯参数一致的前提下导入计算机，运行CASS绘图软件，在右边菜单栏部分选择定位方式，在CASS软件中进行转换，生成CASS新坐标，在CASS软件中以文件形式保存。在下次以文本形式打开的过程中，对数据进行核对检查，剔除或修改影响线路长度和起测点高程的坏数据，生成正确的 DAT格式坐标数据文件。

2.2.2 地形图绘制

在菜单栏的“定显示区”[4]中控制数据范围，在读点完成后依据草图选择展点号连接相应的点，对不同地形中的点进行适当的编辑修饰，如在崎岖地形多节点控制坡线方向或在绘制等高线时利用复合线工具批量拟合等，选择屏幕菜单对应项目按钮，输入相应点号回车删除实体所在图层后制成平面效果图。

2.2.3 横纵断面的绘制

以河道带状地形图为例，打开CASS软件后，在河道中心地段绘制连续多段线即为纵断面线，根据实际情况编辑特征点里程和高程，最后形成的坐标数据文件以文件名.DAT格式呈现。根据生成的纵断面线输入横断面线的长度。通过标出的高程点生成对应的里程文件，最后形成的坐标数据文件以文件名.doat的形式呈现。按规定格式编辑好坐标文件后，生成对应的里程文件，汇总后形成总的断面图。

2.2.4 等高线的处理

主要有自动生成和手工绘制两种形式。前者适用于简单地貌，地表物较少的情况，在测量范围广的时候测量精度更高。后者适用于平坦地貌，但由于其工作强度较大在实际工作中使用较少。绘制完成后，要对图形进行相应的标记和修饰工作即可。一般分为四步进行：建立DTM模型-编辑三角网-修饰等高线-标记等高线及高程点。其中在建模阶段，注意高程归零及复合线的绘制；在编辑阶段主要手段为内插、重组、删除等；在修饰阶段注意特殊地段的断开，或根据需要使用CASS软件的自动切除修剪功能；在标记时注意选择合适的曲线标记，字头方向及特殊设置。另需说明的是，在不便于绘制等高线可不绘制等高线，或特殊地段可根据绘制要求缩短尺寸或忽略首曲线。因为等高线的绘制精度直接受DTM阶段影响，因此前期在点的采集密度和线的标注上一定要做好完善的准备工作。

2.3 土方量的计算方法

土石方的计算会直接影响工程进度和具体的工程预算投入，对其计算的准确度要求较高。土石方计算通常是指计算设计标高与自然标高之间的土石方体积，可以计算土石方量的软件有很多，而CASS是建筑工程测量中常见的一种计算土石方量的软件。在CASS软件中，提供了以下四种计算土石方量的手段。

2.3.1 方格网法[5]

在使用方格网法计算土方量时，要对原始地形进行处理，转换原始数据，录入等高线等信息。通过特定按钮布置场地方格网，然后进行自然标高的采集和设计标高的录入，必要时可进行标高优化，通过平均值计算土方量，绘制零线，得出土方量的统计结果。这种方法主要是通过点位高程计算，计算过程直观，便于操作。但由于每个点权设计上较为复杂，计算结果误差较大，且适用范围较为受限，因此通常用于前期估算阶段。

2.3.2 断面法

断面法一般用于横向不连续，纵向连续变化的地形，其计算步骤为：输入地形图—确定计算范围-采集自然标高-计算标高-绘制边坡及断面-计算断面土方量。在转换原始数据后，将等高线离散化，输入连续线的相关信息布置断面线，根据设计的标高可得出填方或挖方断面积，由公式“相邻断面间的工程量=断面积平均值×间距”得到对应的土方量，由此得出土方量统计表。这种方法由横向和纵向两种计算方式，通过局部的土方量计算整体土方量。好处在于计算简便，但由于特殊地形下相关数据难以确定，在具体操作时操作较为繁琐，计算可能出现较大误差。

2.3.3 DTM法

DTM法是指建构DTM模型[6]计算土方量的方法，它是根据三维坐标，高程点参数设计，以及三角网的生成计算某区域的填挖方量，从而得出所求方位内的总填方量的计算方法。DTM法计算土方量通常有三种方法。

a.通过坐标数据文件计算。在计算前进行相关参数设置，如区域面积、目标高程等，注意复合线的拟合保证计算精度。在绘制三角网、填挖方分界线后，回车即可得出计算结果表格。

b.通过高程点计算。在逐个选取高程点设置相关参数，用闭合复合线确定计算范围，其余操作与第一种方法一致。

c.依照三角网计算。计算前要删除多余的三角网，设计符合实际地形的三角网，在三角形的选择上注意准确度，输入相关参数数据，绘制分界线后回车即可得到所计算土方量。

这三种方法中前两种需要重新构建三角网，所填参数项大致相同，在具体操作中区分度不是很大。

2.3.4 等高线法

当用户通过图纸录入图形时，缺乏必要的数据文件，前几种方法无法计算土方量，但由于等高线可由图纸得出，由此CASS开发了通过等高线法计算土方量的功能。选取闭合等高线输入最高点高程，回车即可得出区域土方量。这种计算方法是等高线高度差已知的特性求得的。

2.3.5 道路断面土方计算应用实例

在介绍了以上几种土方计算方法后，选取断面土方计算法进行实例操作说明。

a.前期工作：利用DAT文件绘制测点，在绘制菜单中打开相应的数据文件开始绘制，在等高线菜单中建立DTM模型，修改相应参数指标符合实际道路断面情况。

b.设计阶段：利用pline绘制多段线，确定起点和终测点完成纵断面的图形绘制，根据纵断面图设计横断面相应数据，确定横断面设计高程，以1:500设计横向比例，1:100设计纵向比例，连接左右高程点，依据道路横断面具体数据设置横坡比，沟高等相关参数即可。

c.保存阶段：选择合适的保存路径，以文件名.TXT格式保存以便下次调用。需注意的是由于文件数目较多，在命名时要养成良好的命名习惯，便于查找使用。

3 应用体会

CASS软件为CAD软件的使用提供了更为精确的数据，其界面及操作方法与CAD大致相同，区别主要在于下拉菜单和屏幕菜单的可操作内容不同，CASS软件在下拉菜单区主要发挥测绘功能，屏幕菜单则主要是绘制功能。进行模式配置后，两者界面可相互转换，保存与CAD相同，都是以文件名.dwg的格式保存。利用全站仪测角和间距时，测量数据可自动生成和存储，因此，降低了外业测量精度对内业数据处理的影响，大幅降低了人的重复性工作及成本损耗。即使在数据采集测点出现错误的情况下，也可以直接利用MICROSOFT EXCEL对数据作出批量修改，提高数据的准确度。常见的批量修改功能有，加、乘固定常数，XY交换等方法。具体操作流程是在数据菜单中更改原始数据和数据类型后，在对应数据框内填写修改后的数据即可。在其应用菜单的下拉菜单中，有多种测量土方量的方法，可根据具体需求选择使用。另外，CASS软件还有数据合并和数据分幅功能，可以有效减少点重名现象，根据实际应用需要提取测量数据。在绘制平面图时，注意控制点类型与应用图例类型的对应，此时草图就显得尤为重要。要学会区分不同的控制点类型，严格使用图根点图例画图根点，用导线点图例画导线点图。在绘制铁路公路等交通设施时，要注意换向及单双边测量。在绘制居民地时，有四点和多点两种绘制图法，依据具体情况进行选择。由于篇幅，就不多加赘述。总之，在应用技巧的使用上，由于细节处理较多，对绘图人员专业化程度要求较高，所以一定要注重多进行理论学习及实践操作。CASS软件功能丰富，如批量处理，实体检查，分类统计，支持多格式转化，输入输出接口转换自由等，外业数据处理在信息读取，坐标确立，间距划分等方面均有突出优势，属性面板实用便捷，多软件兼容模式等特性已让其在十几年的稳定发展下成为业内实用范围最广，口碑最好的工程测量软件，市场占有率独占鳌头。

4 结束语

CASS软件在数字化成图及地理应用方面优势明显，易于推广使用，正在逐步替代传统的手工作业模式。本文也希望通过介绍CASS软件在工程测量方面的应用概况，让更多人了解CASS软件，并学习和使用CASS软件，从而提高建设项目的精确度，确保施工过程的安全性，减少施工成本，降低人员的劳动强度，提高工程测量环节的技术性和可操作性，全面提升我国工程测量的科学技术水平。