浅谈CASS软件土方量计算方法和精度分析

浅谈CASS软件土方量计算方法和精度分析CASS软件是目前应用较多的土方量计算软件，其中集成了多种土方量计算
算法，主要包括方格网法、DTM法、等高线法和截断面法，各种方法都有各自的优缺点和不同的适用范围。

充分掌握各种计算方法的原理、特点、精度影响因素和适用范围，从而能够很好地根据不同的实际工程施工需要，选择一种最优的土方量计算方法，对于工程施工的顺利进行来讲，是十分必要的。

本文研究了上述土方量计算方法的原理和计算精度的影响因素，从而为CASS软件的合理应用提供参考。

标签：CASS；土方量计算；方法原理；精度分析
0 引言
随着我国的城市化发展和工程施工项目的日趋频繁，工程项目施工前所做的必要的土地平整工程准备活动也相应地有所增加。

在土地平整施工的过程中，出于管理工程进度以及工程量估算的目的，常常需要对施工的土方量进行计算。

土方量的计算在工程测量内业资料的计算当中十分重要，土方量计算的准确度不仅直接关系到整个工程项目资金和工程量预算的准确性，同时也会影响到其他相关工程的土方调配工作[1]。

1 CASS软件土方量计算的原理方法
在CASS软件中，集成的土方量计算方法有很多，主要包括方格网法、DTM 法、等高线法以及截断面法等四种。

（1）方格网法
方格网法在待测量的场地范围内绘制方格网，方格的大小根据待测区域地形的复杂程度、地形图的比例尺以及对施工精度的要求来确定。

根据测得的地面点的坐标和项目设计的标高，将方格的四个角上的高程相加并取平均值；将此平均值与设定的高程相减得到设计施工的高程差；通过高程差与方格的面积，计算得到每个方格的土方量；最后，将待测区域范围内的所有方格土方量叠累计，从而得到整个测区的土方量。

对于方格网法，通常适用于设计面为平面、斜面以及三角网的情况[3]。

（2）DTM法
通过DTM模型来计算工程施工的土方量，是指利用实际测区的碎部点和特征点来进行三角构网，通过生成的三角网以及高程信息来计算得到每个三棱柱的工程施工的土方量。

对于三棱柱体，对其上表面使用斜平面进行拟合，而下表面均为水平面或参考面，计算公式为
（1.1）
其中，Z1、Z2、Z3为三角网中每个三角形的角点的填挖高程差，S为三棱柱的底面积。

将三角网中的所有三棱柱的土方量进行累积，得到待测区域的土方量。

对于DTM模型法，主要应用于设计面为平场或者单一倾斜场地的情况下。

（3）等高线法
在一些情况下，工程人员只掌握有利用工程图纸经过扫描矢量化后得到的图纸资料信息，在这样工程图纸信息中，基本不包含精确的、细致的地表高程信息，因此无法使用方格网法或者DTM法这一类需要利用高程信息的土方量计算方法。

但是，在这些图纸数据中，一般都会包括等高线信息，因此，可以使用等高线法来计算土方量。

使用等高线法计算土方量，是指通过计算任意两条等高线所围的面积，并利用此两条等高线标注海拔高度来确定等高线之间的总体的高程差，进而求出这两条等高线之间的土方量。

在使用等高线方法来计算土方量时，要求所选的等高线必须是闭合的[4]。

（4）截断面法
截断面土方量计算法，首先需要计算出两个相邻的横断面的面积，再此基础上，根据二者之间的间距来求得截断面之间的土方量。

截断面土方量计算法主要应用于公路施工的土方量计算和区域土方量的计算当中，在使用截断面法的过程中，对设置的参数的精确度要求较高[5]。

2 CASS软件土方量计算的精度分析
（1）方格网法
方格网法在计算土方量的过程中，将待测区域分成若干个正方形的子区域，通过所有正方形子区域的平均高程数据，以及对子区域的土方量计算结果的累积，来得到测区的总的土方量，只是按照方格的个数来计算方格网的平均高程，在计算的过程中并没有体现出某段高程所包含的特定面积的大小，因此，该方法不能较好的反映实际测区的地貌特征，只能计算得到土方量的一个比较粗略的估计值，精确度不高，而在地面起伏较大的地区，该方法的误差明显增大[6]。

（2）DTM法
DTM法是计算精度最高的土方量计算方法。

DTM法是通过建立三角网来计算土方量的，而三角网的实质，就是利用许多相互连接在一起的三角形，来构建地表形态的起伏模型，模拟地表的形态特征。

DTM法通过三角网来分割待测区域，能够较好地体现待测区域地形的变化
细节，使土方量的计算结果更加接近真实值，因此适用于地形特征较为复杂的区域的土方量计算。

但是，在实际的应用当中，需要有大量的分布均匀的散点高程数据，才能使用三角网法来进行方量计算[7]。

（3）等高线法
等高线法的计算精度取决于地形图的测绘精度，因此在地形图的精度较高时更为适用。

等高线法因其存储的数据量较大，并且要求等高线必须是闭合的，但在实际的工程应用中，需要计算的测区中的等高线为闭合的情况比较少，从而导致对其使用范围的限制较多，应用的范围较小[8]。

（4）截断面法
截断面土方量测量法的测量精度取决于截断面的测量精度和细致程度。

在使用截断面法计算土方量的过程中，为了使土方量的计算结果更为精确，则需要测量大量的截断面数据。

相对而言，截断面法在线性区域范围内的计算较为精确，因而适合于计算条带状施工项目的土方量，如沟渠、堤坝、道路等。

同样，截断面法在地势平坦的地段，其土方量的计算精度也比较高，是运用范围比较广泛的一种土方量计算方法。

3 结束语
CASS软件是在AutoCAD平台技术的基础之上开发得到的土方量计算模块，适用于多种工程施工过程的土方量计算。

CASS软件集成的土方量计算的方法较多，适合于不同的地貌特征、测量目的以及应用场景，在实际的工程施工的过程中，具有非常广泛的应用范围和应用价值。

在计算土方量时，可根据工程的实际需要，如计算精度、地貌特征、测量条件等，来选用不同的计算方法。

CASS软件集成的每种土方量的计算方法在原理上有所不同，都有各自的优缺点和适用范围，因此，充分掌握各种计算方法的原理、特点、精度影响因素和适用范围，对各种算法进行分析比较，从而能够很好地根据不同的实际工程施工需要，选择一种最优的土方量计算方法，对于工程施工的顺利进行来讲，是十分必要的。

参考文献
[1] 柯建明，叶根生. 如何规范土石方计算[J]. 科技资讯，2006，33（1）：147～149.
[2] 左起奎. CASS绘图软件在应用中的体验[J]. 水利电力机械，2004，26（5）：59～60.
[3] 罗德仁，邹自力，汤江龙. 工程土方量计算比较分析[J]. 东华理工学院学报，2005，28（1）：59～63.
[4] 张杨，王铁滨，孙兆辉. 影响土石方工程数量的因素分析[J]. 东北公路，1997（4）：32-34.
[5] 刘建英.南方CASS软件土方量计算方法的探讨以及特殊地貌土方量的计算[J].城市勘测，2008（5）：108-115.
[6] 张海印. 土方计算精度与方格网边长之关系的研究[J]. 华东地质学院学报，2000，23（1）：70-73.
[7] 杨先绪. 在CASS软件中多个设计坡度的土石方计算[J]. 城市勘测，2005（3）：39-41.
[8] 青盛. 特定条件下的土石方量计算方法[J]. 桂林工学院学报，2004，24（3）：349-351.。