基于南方CASS的土方计算研究

法、等 高线法的原理作 了简单介 绍，并针 对不同方法的适用范围和局 限性进行 了阐述。
【 关键词 】 Ｃ Ａ Ｓ Ｓ ；土方计算 ；方格 网法 ；Ｄ Ｔ Ｍ： ： ￣ － ｒ ；断面法
土方计算的必要性 土方计算在建筑 、交通 、水利等领 域都 会涉及 ，土方计 算在初 步设计 阶段与工程造价相关 ，在施工 阶段 是放样数据 的基础 ，竣工阶段是工程款结算依据 ，因此合 理准确的土方 计算影 响着工程建设 的各个环节 ，是业 内人 士值 得探讨研究 的问题。许多测绘设计类软件提供 了土方计 算的功能 ，其 中 由南 方公 司开发的南方 Ｃ Ａ Ｓ Ｓ软件使 用广泛。 二 、土方计算方法 南方 Ｃ Ａ Ｓ Ｓ 软件 提供 了应 用于工程的多种土方计算方法 ， 其中主要有 Ｄ Ｔ Ｍ法 、等高线法 、方格 网法 、断面法 等。 （ 一 ）Ｄ Ｔ Ｍ法 土方 计算 。Ｄ Ｔ Ｍ模 型 来计 算土 方量 的原 理 ： 根 据实测 地面点位三维坐标和设计高程 ，通过生成不 规 则三角网 ， 来计算每一个 三棱锥实际体积与设计体积的差值 ， 所得数值为对应三角 网的填挖方量 ，最后累加得到指定边 界 范 围内填方和挖方 的土方 量 ，并据此绘 出填挖方分界线 ，作 为放样 的依据 。 Ｄ Ｔ Ｍ法土 方计算 可通 过坐标 数据 文件 、图上高 程点 或 者 图上 的三角 网三种 方法进行 ，其 中依据坐标数 据文件和图 上高程点 的算法 包含重新建立三角 网的过程 ，而直接 采用图 上 已有 的三角形 ，不再重建三 角网。 （ 二 ） 方格 网法 土方计算。方格 网法土方量计算 的原理 ： 根据实测地 面点位三维坐标和设计高程 ，通过指 定边长参数 生成规则方格 网 ，来 计算每一个方格 内的实 际体 积与设计体 积 的差值 ，所得 数值 为对应方格 的填挖方量 ，最 后累计得到 指定边界范 围内填方 和挖方 的土方量 ， 并绘 出填挖方分界线 。 系统首先将方格 的四个顶 点上 的高程相加 ，其顶点高程 往往通 过内插得 到 ，取平均值与设计高程相 减。然后通过指 定 的方格边 长得到每个方格 的面积 ，再 用长方体的体积计算 公 式 得 到填 挖 方 量 。用 方 格 网法 算 土方 量 ，设 计 面 适 用 于 平 面 、斜 面或 者 三 角 网 。 （ 三 ）断 面法土方 量计算 。断面法土方计 算主要 用在公 路 土方计算和区域土方计算 ，对 于特别 复杂的地方可 以用任 意 断面设计 方法 。断面法土方计算 主要 有 ： 道路断面 、场地 断面和任意断面三种计算 土方量的方法 。 断面法 土方计算 的大致 流程为 ： 生成里程文件——选择 土方计 算类型——给定计算参数—＿ ｛ 十算工程量 。在场地 的 土方计 算 中，常用 的里程文件 生成方 法同道路断面 由纵 断面 线 方法一样 ，不 同是在生成里程 文件之前利用 “ 设计 ”功 能 加 入断面线 的设 计高程。另外用第一期工程 、 第 二期 工程（ 或 是 土质层石质层 ）的高程文件 分别 生成里程文件一 和里程 文 件 二 ，可利用二断面线 间土方计算 两工期之 间或土石方分 界 土方的工程量。 （ 四 ）等 高线 法土方 计算 。等 高线法 土方 计算 的原 理 ： 依 据等高线 已知 的高程 和等高线所 围成 的面积 ，可计算两 等 高线 围成的体积 从而求 出两等高 线间 的土方量 。南 方 Ｃ Ａ Ｓ Ｓ 等高线法土方计算表格 ，提供 了每条等高线 围成 的面积、两 条相邻等高线之间的土方量 以及计算公式等 。 （ 五 ）区域土方 量平衡 。土方平衡 的功能 常在场地平 整 时使用 ，当一个场地 的土方平衡时 ，从较高处挖得 的土石方 直接填到该 区域 内较低 的地方 ，挖方量恰好等 于填方 量。南 方Ｃ Ａ Ｓ Ｓ可完成 指定范 围的土 方平衡计算 ，并 自动绘 制出填 挖方边界线 ，依此 为界就可完成场地平整 ，这样 可以大幅度 减少运输费用 。 三 、土方计算的适用范 围与局 限性
一
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（ 一 ）Ｄ Ｔ Ｍ法 的适 用范 围。相对 于规则格 网 ，不规则 三 角网具有 以下优点 ： 三角 网中的点 、线的分布密度和结构 完 全可以与地表 的特征相协调 ，直接利用原始资料作 为网格 特 点 ； 不改变原始数据 和精度 ，三角网能很好地适应复 杂 、不 规则地形 ，从而更好地表达真实 的地面特征 。 Ｄ Ｔ Ｍ法计算 土方 量 时不要求 给定 区域边 界 ，因为 系统 会分析所有被选取 的三角形 ，且不显示 中间生成 过程 ，因此 在选择三角形 时一定要 注意不要漏选或多选 ，否则计 算结果 有误 ，且很难检查 出问题 所在 。对于质检部 门的检查 、委托 方 的判 读 ，造成 了很 大的困难 ，尤 其对于 面积较 大的 区域 ， 也 限制 了 Ｄ Ｔ Ｍ 法 的应 用。为 了增强成果 的可读 性 ，可 以利 用 Ｃ Ａ Ｓ Ｓ在其 安 装 目录下 生 成 的 “ ｄ ｔ ｍ ｔ ｆ ． １ ｏ ｇ ”文 件 。“ ｄ ｔ ｍ ｔ ｆ ． １ ｏ ｇ ”文件详细记录了每一个三角 网的编号 、三维坐标 、挖填 方等数据 。 （ 二 ）方格 网法 的适用范 围。方格 网法 简便直 观 ，易 于 操作 ，适 用于地形起伏较小 、坡度变化平缓 的场地 ，尤其是 大面积的土石方估算 ，因此在实 际工作 中应用非常广泛 。该 法 计算 土方 前 ， ， 须使 用复合线 围取 闭合的土方 量计算 边界 ， 定要 闭合 ，但是尽量不要拟合 ，因为经折线迭代 的拟合 曲 线 会影响计算结果 的精度 ； 另外 由于方格网是取 ４个 角上的 高程以及方格边长 ，来计算方格 网的体积 ，因此对 于变化较 大的地形来说 ，计算精度会 降低 ； 方格 网法理论上采 用的方 格边长越 短 ，土方 量计算越 接近 实际地面 ，精确度会 越高 ， 但 工作量会随之增加 ，不利于提高工作效率 。 （ 三 ）断面法 的适 用范 围。断面法 中的里程 文件用 离散 的方法描述 了实 际地形 。严格 来说 ，生成里程文件方 法可以 通过 图面生成 ，还可 以用 手工输 入和编辑 。在某些情 况下 ， 手工输入编辑 比由图面生成等方法还要方便 、快捷 ，但此方 法要求用户对里程 文件的结构有较深 的认识 。例 如在道路断 面土方计算 中 ，自动生成的各个里程处 的横 断面图中 ，必须 有两条断面 曲线 ，一 条为原始地貌断面 曲线 ，一 条为道路断 面设计 曲线 ，并且 两条曲线必须相交为 闭合 多边 形才能进行 土方量计算 。如果 横断面 图的 中桩两侧 的地 面断面 曲线不够 宽 ，无法 与道路 设计 断面 曲线相交形成 闭合 的多边形 ，土方 量计算结果是不准确 的。 所 以 ， 生成 “ 里程文件” 和 编辑 “ 横 断面设计文件 ”在断 面法 土方计算 过程 中是 关键之处 。 （ 四 ）等高线 法适用 范围 。通过 白纸扫 面矢量化 得到 的 图形 ，没有 高程数 据文件 ，无法通 过 Ｄ Ｔ Ｍ法 、方格 法和 断 面 法计算 土方。一般来 说 ，地形 图上 都会 有等 高线 ，所 以， 南方 Ｃ Ａ Ｓ Ｓ开发 了由等高 线计算土方量 的功 能，专为这类用 户设计 。 利用等高线法可 以计算任意两条所选 等高线间土方 ， 但所选 等高线必须 闭合 ，且 等高线具有高程属性 。
青年与社会
２ ０ １ ４ 年５ 月下 第１ ５ 期总第５ ６ ｌ 期
基于南方Ｃ Ａ Ｓ Ｓ Ｓ ￣ 土方计算研究
杨 秀伶
（ 重庆水利 电力职业技术 学院 ，重庆 永川 ４ ０ ２ １ ６ ０）
【 摘
要】 土方计算在各 工程领域 有着广泛的应 用 ，文章 结合 南方ｃ Ａ ｓ ｓ 软件 土方计算 常用的Ｄ Ｔ Ｍ法、方格 网法、断 面