【導(dǎo)讀】量計(jì)算的操作步驟及其應(yīng)用。南方CASS軟件提出了多種計(jì)算土方量的方法,在確保精度。的前提下,每種方法都有在特定環(huán)境下的優(yōu)越性與適用性。本文對(duì)方格網(wǎng)法、斷面法、DTM法和區(qū)域平衡法進(jìn)行了分析比較，并得出了結(jié)論。計(jì)算方法,且結(jié)合了南方CASS軟件舉例說明,同時(shí)就這些計(jì)算方法適用范圍進(jìn)行了闡述。

　　

【正文】 ： 圖 場(chǎng)地?cái)嗝孀硬藛? 點(diǎn)擊后彈出對(duì)話框，道路 的所有參數(shù)都是在下圖對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置的： 圖 斷面設(shè)計(jì)參數(shù)輸入對(duì)話框 可能用戶會(huì)認(rèn)為這個(gè)對(duì)話框和道路土方計(jì)算的對(duì)話框是一樣的。實(shí)際上在這個(gè)對(duì)話框中，道路參數(shù)全部變灰，不能使用。只有坡度等參數(shù)才可用。 第三步：給定計(jì)算參數(shù)。 接下來就是在圖 彈出的對(duì)話框中輸入各種參數(shù)。 選擇里程文件： 點(diǎn)擊確定左邊的按鈕（上面有三點(diǎn)的），出現(xiàn)“選擇里程文件名”的對(duì)話框。選定第一步：生成的里程文件。 把橫斷面設(shè)計(jì)文件或?qū)嶋H設(shè)計(jì)參數(shù)填入各相應(yīng)的位置。注意：單位均為米。 點(diǎn)“確定”按鈕后， 屏幕提示： 圖 斷面圖要素設(shè)置 點(diǎn)擊“確定”在圖上繪出道路的縱橫斷面圖，結(jié)果如圖 所示： 圖 縱橫斷面圖 如果道路設(shè)計(jì)時(shí)該區(qū)段的中樁高程全部一樣，就不需要下一步的編輯工作了。但實(shí)際上，有些斷面的設(shè)計(jì)高程可能和其它的不一樣，這樣就需要手工編輯這些斷面。 如果生成的部分?jǐn)嗝鎱?shù)需要修改，用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用 \斷面法土方計(jì)算 \修改設(shè)計(jì)參數(shù)”。 屏幕提示： 選擇斷面線 這時(shí)可用鼠標(biāo)點(diǎn)取圖上需要編輯的斷面線，選設(shè)計(jì)線或地面線均可。彈出修改參數(shù)對(duì)話框則可以非常直觀 的修改相應(yīng)參數(shù)。 修改完畢后點(diǎn)擊“確定”按鈕，系統(tǒng)取得各個(gè)參數(shù)，自動(dòng)對(duì)斷面圖進(jìn)行修正，這一步驟不需要用戶干預(yù)。實(shí)現(xiàn)了“所改即所得”。 將所有的斷面編輯完后，就可進(jìn)入第四步。 第四步：計(jì)算工程量。 用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單下的“斷面法土方計(jì)算”子菜單中的“圖面土方計(jì)算”。如圖 ： 圖 圖面土方計(jì)算子菜單 命令行提示： 選擇要計(jì)算土方的斷面圖：拖框選擇所有參與計(jì)算的道路橫斷面圖 指定土石方計(jì)算表左上角位置：在適當(dāng)位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵 系統(tǒng)自動(dòng)在圖上繪出土石方計(jì)算表，如圖 。 然后在命令行提示： 總挖方 = 立方米 ,總填方 = 立方米 至此，該區(qū)段的道路填挖方量已經(jīng)計(jì)算完成，可以將道路縱橫斷面圖和土石方計(jì)算表打印出來，作為工程量的計(jì)算結(jié)果。 圖 土石方計(jì)算成果表 任意斷面法土方計(jì)算。 第一步：生成里程文件。 生成里程文件有四種方法，根據(jù)情況選擇合適的方法生成里程文件。 第二步：選擇土方計(jì)算類型。 用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單下的“斷面法土方計(jì)算”子菜單中的“任意斷面”。如圖 ： 圖 任意斷 面子菜單 點(diǎn)擊后彈出對(duì)話框，任意斷面設(shè)計(jì)參數(shù)在下圖中設(shè)置： 圖 任意斷面設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)話框 在“選擇里程文件”中選擇第一步中生成的里程文件。在左右兩邊的顯示框中是對(duì)設(shè)計(jì)道路的橫斷面的描述，兩邊的描述都是從中樁開始向兩邊描述的。 第三步：給定計(jì)算參數(shù)。 接下來就是在圖 彈出的對(duì)話框中輸入任意斷面的各種設(shè)計(jì)參數(shù)，以達(dá)所需。 點(diǎn)擊確定左邊的按鈕（上面有三點(diǎn)的），出現(xiàn)“選擇里程文件名”的對(duì)話框。選定第一步生成的里程文件。如下圖 ： 圖 任意斷面設(shè)計(jì) 如圖 10米的平行線，再向下 米寬 1： 1 坡度的向下斜坡， 米寬平行線，然后是 1： 1坡度的向上的斜坡。編輯好道路橫斷面線后，點(diǎn)擊“確定”按鈕彈出如下對(duì)話框： 圖 繪制斷面圖的參數(shù)設(shè)置 設(shè)置好繪制縱斷面的參數(shù)，點(diǎn)擊“確定”，圖上已繪出道路的縱斷面圖，每一個(gè)橫斷面圖，結(jié)果如圖 ： 圖 縱橫斷面圖成果表 第四步：計(jì)算工程量。 用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單下的“斷面法土方計(jì)算”子菜單中的“圖面土方計(jì)算”。如圖 ： 圖 圖面土方計(jì)算子菜單 命令行提示： 選擇要計(jì)算土方的斷面圖：拖框選擇所有參與計(jì)算的道路橫斷面圖 指定土石方計(jì)算表左上角位置：在適當(dāng)位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵 系統(tǒng)自動(dòng)在圖上繪出土石方計(jì)算表，如圖 。 然后在命令行提示： 總挖方 = 立方米 ,總填方 = 立方米 至此，該區(qū)段的道路填挖方量已經(jīng)計(jì)算完成，可以將道路縱橫斷面圖和土石方計(jì)算表打印出來，作為工程量的計(jì)算結(jié)果。 圖 土石方計(jì)算成果表 方格網(wǎng)法土方計(jì)算 由方格網(wǎng)來計(jì)算土方量是根 據(jù)實(shí)地測(cè)定的地面點(diǎn)坐標(biāo)（ X， Y， Z）和設(shè)計(jì)高程，通過生成方格網(wǎng)來計(jì)算每一個(gè)方格內(nèi)的填挖方量，最后累計(jì)得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線。 系統(tǒng)首先將方格的四個(gè)角上的高程相加（如果角上沒有高程點(diǎn)，通過周圍高程點(diǎn)內(nèi)插得出其高程），取平均值與設(shè)計(jì)高程相減。然后通過指定的方格邊長得到每個(gè)方格的面積，再用長方體的體積計(jì)算公式得到填挖方量。方格網(wǎng)法簡便直觀，易于操作，因此這一方法在實(shí)際工作中應(yīng)用非常廣泛。 用方格網(wǎng)法算土方量，設(shè)計(jì)面可以是平面，也可以是斜面，還可以是三角網(wǎng)，如 圖 。 圖 方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框 設(shè)計(jì)面是平面時(shí)的操作步驟： 用復(fù)合線畫出所要計(jì)算土方的區(qū)域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。因?yàn)閿M合過的曲線在進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)會(huì)用折線迭代，影響計(jì)算結(jié)果的精度。 選擇“工程應(yīng)用 \方格網(wǎng)法土方計(jì)算”命令。 命令行提示：“選擇計(jì)算區(qū)域邊界線”；選擇土方計(jì)算區(qū)域的邊界線（閉合復(fù)合線復(fù)合線復(fù)合線復(fù)合線）。 屏幕上將彈出如圖 方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇所需的坐標(biāo)文件；在“設(shè)計(jì)面”欄選擇“平面”，并輸入目標(biāo)高程；在“方格寬度”欄，輸入方格網(wǎng)的寬度，這 是每個(gè)方格的邊長，默認(rèn)值為 20 米。由原理可知，方格的寬度越小，計(jì)算精度越高。但如果給的值太小，超過了野外采集的點(diǎn)的密度也是沒有實(shí)際意義的。 點(diǎn)擊“確定”，命令行提示： 最小高程 =,最大高程 = 總填方 = 立方米 ,總挖方 = 立方米 同時(shí)圖上繪出所分析的方格網(wǎng)，填挖方的分界線 (綠色折線 )，并給出每個(gè)方格的填 挖方，每行的挖方和每列的填方。結(jié)果如圖 所示。 圖 方格網(wǎng)法土方計(jì)算成果圖 設(shè)計(jì)面是斜面時(shí)的操作步驟：設(shè)計(jì)面是斜面的時(shí)候的，操作步 驟與平面的時(shí)候基本相同，區(qū)別在于在方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框中“設(shè)計(jì)面”欄中，選擇“斜面 (基準(zhǔn)點(diǎn) )”或“斜面 (基準(zhǔn)線 )” 如果設(shè)計(jì)的面是斜面（基準(zhǔn)點(diǎn)），需要確定坡度、基準(zhǔn)點(diǎn)和向下方向上一點(diǎn)的坐標(biāo)，以及基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程。 點(diǎn)擊“拾取”，命令行提示： 點(diǎn)取設(shè)計(jì)面基準(zhǔn)點(diǎn) :確定設(shè)計(jì)面的基準(zhǔn)點(diǎn)； 指定斜坡設(shè)計(jì)面向下的方向 :點(diǎn)取斜坡設(shè)計(jì)面向下的方向； 如果設(shè)計(jì)的面是斜面（基準(zhǔn)線），需要輸入坡度并點(diǎn)取基準(zhǔn)線上的兩個(gè)點(diǎn)以及基準(zhǔn)線向下方向上的一點(diǎn)，最后輸入基準(zhǔn)線上兩個(gè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程即可進(jìn)行計(jì)算。 點(diǎn)擊“拾取”，命令行提示： 點(diǎn)取基準(zhǔn) 線第一點(diǎn) :點(diǎn)取基準(zhǔn)線的一點(diǎn)； 點(diǎn)取基準(zhǔn)線第二點(diǎn) :點(diǎn)取基準(zhǔn)線的另一點(diǎn)； 指定設(shè)計(jì)高程低于基準(zhǔn)線方向上的一點(diǎn) :指定基準(zhǔn)線方向兩側(cè)低的一邊；方格網(wǎng)計(jì)算的成果如圖 ： 圖 設(shè)計(jì)面是三角網(wǎng)文件時(shí)的操作步驟： 選擇設(shè)計(jì)的三角網(wǎng)文件，點(diǎn)擊“確定”，即可進(jìn)行方格網(wǎng)土方計(jì)算。如圖 所示： 圖 等高線法土方計(jì)算 用戶將白紙圖掃描矢量化后可以得到圖形。但這樣的圖都沒有高程數(shù)據(jù)文件，所以無法用前面的幾種方法計(jì)算土方量。 一般來說，這些圖上都會(huì)有等高線，所以 開發(fā)了由等高線計(jì)算土方量的功能，專為這類用戶設(shè)計(jì)。 用此功能可計(jì)算任兩條等高線之間的土方量，但所選等高線必須閉合。由于兩條等高線所圍面積可求，兩條等高線之間的高差已知，可求出這兩條等高線之間的土方量。 點(diǎn)取“工程應(yīng)用”下的“等高線法土方計(jì)算”。 屏幕提示：選擇參與計(jì)算的封閉等高線可逐個(gè)點(diǎn)取參與計(jì)算的等高線，也可按住鼠標(biāo)左鍵拖框選取。但是只有封閉的等高線才有效。 回車后屏幕提示：輸入最高點(diǎn)高程： 直接回車不考慮最高點(diǎn) 回車后：屏幕彈出如圖 ； 圖 等高線法土方計(jì)算總 方量消息框 回車后屏幕提示：請(qǐng)指定表格左上角位置： 直接回車不繪制表格 在圖上空白區(qū)域點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)將在該點(diǎn)繪出計(jì)算成果表格，如圖 ： 圖 等高線法土方計(jì)算 可以從表格中看到每條等高線圍成的面積和兩條相鄰等高線之間的土方量，另外，還有計(jì)算公式等。 區(qū)域土方量平衡法 土方平衡的功能常在場(chǎng)地平整時(shí)使用。當(dāng)一個(gè)場(chǎng)地的土方平衡時(shí)，挖掉的土石方剛好等于填方量。以填挖方邊界線為界，從較高處挖得的土石方直接填到區(qū)域內(nèi)較低的地方，就可完成場(chǎng)地平整。這樣可以大幅度減少運(yùn)輸費(fèi)用。 在圖上 展出點(diǎn)，用復(fù)合線繪出需要進(jìn)行土方平衡計(jì)算的邊界。 點(diǎn)取“工程應(yīng)用 \區(qū)域土方平衡 \根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件 (根據(jù)圖上高程點(diǎn) )”如果要分析整個(gè)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，可直接回車，如果沒有坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，而只有圖上的高程點(diǎn)，則選根據(jù)圖上高程點(diǎn)。 命令行提示：選擇邊界線，點(diǎn)取第一步所畫閉合復(fù)合線 輸入邊界插值間隔（米）： 20 這個(gè)值將決定邊界上的取樣密度，如前面所說，如果密度太大，超過了高程點(diǎn)的密度，實(shí)際意義并不大。一般用默認(rèn)值即可。 如果前面選擇“根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件”，這里將彈出對(duì)話框，要求輸入高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名，如果前面選擇的 是“根據(jù)圖上高程點(diǎn)”，此時(shí)命令行將提示： 選擇高程點(diǎn)或控制點(diǎn)：用鼠標(biāo)選取參與計(jì)算的高程點(diǎn)或控制點(diǎn) 回車后彈出如圖 ： 圖 同時(shí)命令行出現(xiàn)提示： 平場(chǎng)面積 = 平方米 土方平衡高度 = 米 ,挖方量 = 904 立方米 ,填方量 = 905 立方米 點(diǎn)擊對(duì)話框的確定按鈕，命令行提示： 請(qǐng)指定表格左下角位置： 直接回車不繪制表格 在圖上空白區(qū)域點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，在圖上繪出計(jì)算結(jié)果表格，如圖 。 圖 區(qū)域土方量平衡 第四章 土方計(jì)算 精度分析及適用范圍 土方計(jì)算精度的比較 如何盡可能地減少土方量計(jì)算的誤差，提高計(jì)算精度，是十分重要的，對(duì)實(shí)際工作中有重大意義。 在以后的工作中根據(jù)具體情況具體分析，現(xiàn)在我使用三種工程土方計(jì)算法，對(duì)平常面積、采樣計(jì)算間隔、平場(chǎng)標(biāo)高等因素條件相同的情況下，計(jì)算同一塊區(qū)域的挖方量及填方量，并得出挖填平衡線（零線）。根據(jù)區(qū)域平衡法的結(jié)果計(jì)算方格網(wǎng)和 DTM 法與之的相對(duì)精度，對(duì)此進(jìn)行精度的比較。 圖 區(qū)域平衡法 圖 DTM 法 圖 方格網(wǎng)法 精度比較計(jì)算方法：是根據(jù)在各種因素相同的條件下（包括平場(chǎng)面積、計(jì)算間隔、平場(chǎng)標(biāo)高），使用三種不同的土方量計(jì)算方法（即區(qū)域平衡法、 DTM 法、方格網(wǎng)）進(jìn)行對(duì)同一塊區(qū)域相對(duì)的精度計(jì)算，然后比較其結(jié)果！其相對(duì)精度指的是挖方量與填方量相對(duì)于區(qū)域平衡法的挖方量和填方量的比較！其結(jié)果見表 。 表 精度比較成果表 精 度分析 通過對(duì)相同的土方進(jìn)行以上土方量計(jì)算方法的介紹和精度的分析，以下是分析的內(nèi)容： 1． 南方 CASS 計(jì)算土方量，一般根據(jù)高程點(diǎn)文件或者圖面數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。土方量的精度主要取決于采集數(shù)據(jù)的精度（地形圖的精度）和數(shù)據(jù)采集的密度。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意地貌特征點(diǎn)及地形變換點(diǎn)，坎上與坎下，坡腳與坡頂。高程點(diǎn)分布要均勻，對(duì)高程不足的地方必須根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)注高程。 2． 計(jì)算方法的選擇， DTM 法和方格網(wǎng)法的計(jì)算原理是不同的，他們有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，我們應(yīng)根據(jù)計(jì)算區(qū)域的地形地貌實(shí)際情況對(duì)計(jì)算方法作出選擇。由于方格網(wǎng)法將它的每個(gè)方格均視為 獨(dú)立的規(guī)則面，這與計(jì)算場(chǎng)地的實(shí)際地形是有差別的，有其局限性。所以在以后的工作中，為保證土方計(jì)算的準(zhǔn)確性，方格網(wǎng)法多應(yīng)用于場(chǎng)地較平坦的土方計(jì)算。而 DTM法在點(diǎn)位密度滿足的情況下，適用于各類的地貌。 3． 方格網(wǎng)法的精度取決于數(shù)據(jù)采集的密度大小，同時(shí)和方格網(wǎng)的大小有關(guān)。理論上講，方格網(wǎng)的寬度越小，計(jì)算精度越高。但如果給的值太小，超過了野外采集點(diǎn)的密度也是沒有實(shí)際意義的。如果任意輸入一個(gè)值，可能與實(shí)地測(cè)設(shè)的方格又不重合，所以在設(shè)置方格網(wǎng)寬度時(shí)，必須同時(shí)滿足以下二點(diǎn)：①必須是實(shí)地布設(shè)方格網(wǎng)寬度的約數(shù)；②必須與實(shí)際采集高程 密度基本相近。 計(jì)算 方法 平場(chǎng) 面積S(m2) 采樣計(jì)算間隔(m) 平場(chǎng) 標(biāo)高 H(m) 挖方量VW(m3) 填方量 VT(m179。) 相對(duì)精度 Kv 挖方誤差? W 填方誤差?T 區(qū)域 平衡法 1 0 0 DTM法 1 % % 方格網(wǎng)法 1 % % 例子： 挖方誤差：（ ）247。 =％ 填方誤差為（ ）247。 =％ 4． DTM 法的精度要稍高于方格網(wǎng)法，但在 DTM 法中，由于電腦生成三角網(wǎng)的連接是隨機(jī)的，不排除有一些三角形的連接時(shí)不滿足計(jì)算要求的，所以需要對(duì)生成的三角網(wǎng)進(jìn)行處理，剔除不符合要求的，然后按照實(shí)際地形的變化對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行手工連接，使得生成的模型更加符合地形的實(shí)際情況，提高計(jì)算土方量的精度。 5． 在提交數(shù)據(jù)成果之前，我們應(yīng)做好成果的檢校工作。檢校方法為：用多種（不少于兩種）計(jì)算土方量的方法來進(jìn)行成果對(duì)比，如果成果誤差范圍小于 3％。說明我們計(jì)算出的數(shù)據(jù)成果是可信的，然后選擇精度較高的成果提交。 土方 計(jì)算