【正文】 選中斷面法計算土方。給出設(shè)計文件。按照CASS7．0格式。當(dāng)提示區(qū)顯示“簡碼識別完畢！”同時在屏幕繪出平面圖形。圖77 選擇簡編碼文件移動鼠標(biāo)至“簡碼識別”項，該處以高亮度（深藍(lán)）顯示，按左鍵，即出現(xiàn)如圖77所示對話窗。2. 簡碼識別簡碼識別的作用是將帶簡編碼格式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成計算機能識別的程序內(nèi)部碼（又稱繪圖碼）。圖75 輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件④ 這時，屏幕按照這兩個文件自動生成圖形如圖76所示：圖76 系統(tǒng)自動繪出圖形㈣ 簡碼法內(nèi)業(yè)成圖此種工作方式也稱作“帶簡編碼格式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件自動繪圖方式”，與“草圖法”在野外測量時不同的是，每測一個地物點時都要在電子手簿或全站儀上輸入地物點的簡編碼，簡編碼一般由一位字母和一或兩位數(shù)字組成，可參考本手冊附錄A。 接著，屏幕出現(xiàn)圖75所示對話窗。圖 74 輸入編碼引導(dǎo)文件③移動鼠標(biāo)將光標(biāo)移至“編碼引導(dǎo)”項，該處以高亮度（深藍(lán)）顯示，按下鼠標(biāo)左鍵，即出現(xiàn)如圖74所示對話窗。移動鼠標(biāo)至繪圖屏幕的最上方，選擇“繪圖處理”項，按左鍵。這個新的帶簡編碼格式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件在下一步“簡碼識別”操作時將要用到。也可參考WINDOWS選擇打開文件的操作方法操作。這時，需輸入碎部點坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名。首先移動鼠標(biāo)至“繪圖處理”項，按左鍵，即出現(xiàn)如圖73下拉菜單。② 移動鼠標(biāo)至“文件（F）”項，按左鍵便出現(xiàn)文件類操作的下拉菜單，然后移動鼠標(biāo)至“退出（X）”項，⑴ 每一行表示一個地物；⑵ 每一行的第一項為地物的“地物代碼”，以后各數(shù)據(jù)為構(gòu)成該地物的各測點的點號(依連接順序的排列)；⑶ 同行的數(shù)據(jù)之間用逗號分隔；⑷ 表示地物代碼的字母要大寫；⑸用戶可根據(jù)自己的需要定制野外操作簡碼，通過更改C:\CASS2008\SYSTEM\，具體操作見本手冊附錄A。單擊“轉(zhuǎn)換”，即完成數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)換㈢ 草圖法內(nèi)業(yè)成圖1. 編輯引導(dǎo)文件① 移動鼠標(biāo)至繪圖屏幕的頂部菜單，選擇“編輯”的“編輯文本文件”項，該處以高亮度（深藍(lán)）顯示，按左鍵，屏幕命令區(qū)出現(xiàn)如圖72：圖72 編輯文本對話框以C:＼CASS2008＼DEMO＼。執(zhí)行下拉菜單“數(shù)據(jù)/讀全站儀數(shù)據(jù)”命令，在“全站儀內(nèi)存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”對話框中的“全站儀內(nèi)存文件”文本框中，輸入需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)文件名和路徑，在“CASS坐標(biāo)文件”文本框中輸入轉(zhuǎn)換后保存的數(shù)據(jù)文件名和路徑。即可完成通訊?！。?）移動鼠標(biāo)至“數(shù)據(jù)”項的“讀取全站儀數(shù)據(jù)”項，該處以高亮度（深藍(lán)）顯示，按左鍵，出現(xiàn)如圖71的對話框。數(shù)據(jù)通訊完畢后一定要檢查有沒有壞數(shù)據(jù)，如果有就把壞數(shù)據(jù)刪掉，否則就無法進(jìn)行CASS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。最常用參數(shù)是：協(xié)議ACK/NAK，通訊口COM1，波特率9600，數(shù)據(jù)位8，停止位1，檢效無。按此方法，可以測量并保存其后所測碎部點的三維坐標(biāo)。(4) 測量碎部點坐標(biāo)：儀器定向后，即可進(jìn)入“測量”狀態(tài)，輸入所測碎部點點號、鏡高后，精確瞄準(zhǔn)豎立在碎部點上的反光鏡，按“回車”鍵，儀器即測量出棱鏡點的坐標(biāo)，并將測量結(jié)果保存到前面輸入的坐標(biāo)文件中，同時將碎部點點號自動加1返回測量狀態(tài)。此次數(shù)據(jù)采集使用南方660型全站儀，采集具體步驟如下：(1) 安置儀器：在控制點上安置全站儀，檢查中心連接螺旋是否旋緊，對中、整平、量取儀器高、開機。實施數(shù)字測圖前必須先進(jìn)行控制測量。合理的分工組織，可大大提高野外作業(yè)效率。全站儀、對講機應(yīng)提前充電。儀器、器材。當(dāng)然，在城市密集建筑區(qū)和通視不好的條件下，顧及以后地形圖修測或工程放樣的要求，圖根點的密度應(yīng)增加。通過測區(qū)的圖根控制實踐，我認(rèn)為：在視線良好的情況下，由于全站儀相對于經(jīng)緯儀測角、測距精度的提高及計算機的應(yīng)用，測量碎部點的距離可以放大，圖根點的密度可作相應(yīng)地降低，邊長可放寬至100至300米。在測區(qū)GPS控制測量的基礎(chǔ)上，又布設(shè)了許多圖根點，點位及點間密度完全按需測設(shè)，因為全站儀測一個支導(dǎo)線點是很容易的事，只是搬站多一點。分平面控制測量和高程控制測量。根據(jù)建設(shè)的需要，圖根控制點采用木樁作為臨時標(biāo)志，然后利用全站儀直接測量點的三維坐標(biāo)。三 設(shè)計方案首先在測區(qū)內(nèi)布設(shè)平均邊長為500米的GPS四等二級控制網(wǎng)，為提高GPS網(wǎng)的可靠性，在此基礎(chǔ)上布設(shè)四等二級的圖根控制網(wǎng)（主要是導(dǎo)線網(wǎng)）。該坐標(biāo)系與1954年北京坐標(biāo)系有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)換算關(guān)系。已知點的坐標(biāo)此控制網(wǎng)采用陽泉市礦區(qū)獨立坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為113．332703。33′″ 緯度：38176。在數(shù)字化地形圖上分別用方格法、等高線法、斷面法和DEM法計算相同面積和設(shè)計高程的土方量，并比較不同過程(如采樣間距、斷面間距、等高距和方格邊長的變化)對計算結(jié)果的影響。用全站儀測量其特征點的地面坐標(biāo)和高程．通過CASS7．0軟件下載至計算機。實驗前，對所用的全站儀進(jìn)行檢驗，檢驗合格后方用于數(shù)據(jù)采集。本文試驗所使用的儀器為5”級全站儀。工程施工前的土地平整也相應(yīng)增多 土地平整中常常需要計算土方量。注意：用此方法計算土方量時不要求給定區(qū)域邊界，因為系統(tǒng)會分析所有被選取的三角形，因此在選擇三角形時一定要注意不要漏選或多選，否則計算結(jié)果有誤，且很難檢查出問題所在。② 用鼠標(biāo)點取“工程應(yīng)用”菜單下“DTM法土方計算”子菜單中的“依圖上三角網(wǎng)計算”③ 提示：平場標(biāo)高(米):輸入平整的目標(biāo)高程請在圖上選取三角網(wǎng):用鼠標(biāo)在圖上選取三角形，可以逐個選取也可拉框批量選取。彈出土方計算參數(shù)設(shè)置對話框，以下操作則與坐標(biāo)計算法一樣。④ 提示：選擇高程點或控制點此時可逐個選取要參與計算的高程點或控制點，也可拖框選擇。 ① 首先要展繪高程點，然后用復(fù)合線畫出所要計算土方的區(qū)域，要求同DTM法。圖64 DTM土方計算結(jié)果圖65土方計算放邊坡效果圖二 根據(jù)圖上高程點計算l 圖62 填挖方提示框⑤ 關(guān)閉對話框后系統(tǒng)提示：請指定表格左下角位置:直接回車不繪表格用鼠標(biāo)在圖上適當(dāng)位置點擊，CASS ，包含平場面積、最大高程、最小高程、平場標(biāo)高、填方量、挖方量和圖形。④ 設(shè)置好計算參數(shù)后屏幕上顯示填挖方的提示框，命令行顯示：挖方量= XXXX立方米，填方量=XXXX立方米同時圖上繪出所分析的三角網(wǎng)、填挖方的分界線(白色線條)。邊坡設(shè)置：選中處理邊坡復(fù)選框后，則坡度設(shè)置功能變?yōu)榭蛇x，選中放坡的方式（向上或向下：指平場高程相對于實際地面高程的高低，平場高程高于地面高程則設(shè)置為向下放坡）。平場標(biāo)高：指設(shè)計要達(dá)到的目標(biāo)高程。用鼠標(biāo)點取所畫的閉合復(fù)合線彈出如圖235土方計算參數(shù)設(shè)置對話框。② 用鼠標(biāo)點取“工程應(yīng)用\DTM法土方計算\根據(jù)坐標(biāo)文件”。下面分述三種方法的操作過程：一 根據(jù)坐標(biāo)計算① 用復(fù)合線畫出所要計算土方的區(qū)域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。DTM法土方計算共有三種方法，一種是由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計算，一種是依照圖上高程點進(jìn)行計算，第三種是依照圖上的三角網(wǎng)進(jìn)行計算。dy,則該格網(wǎng)處的土方量為：V( i, j) =ΔZ( i, j) x A (2)分別對V ( i, j) 0和V ( i, j) 0的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加,即可求得該區(qū)域的填挖方量。若Δz ( i, j) 0,則該格網(wǎng)為填方。 z( i,j)d 表示設(shè)計DEM的格網(wǎng)點高程。因此,只需在計算區(qū)建立兩個DTM,一個為原始地表DEM,另一個為設(shè)計地表DEM,根據(jù)兩個DEM的差即可求出計算區(qū)的土方量。 ⒉開挖(或填充)后地面的起伏情況。土方計算的目的主要是計算同一地塊開挖(或填充)前后的填方量(或挖方量) ,實際上就是計算體積。上面所說的DEM的一般有兩種表示方式,即基于規(guī)則格網(wǎng)的DEM (Grid Based DEM)和基于三角網(wǎng)的DEM (Triangle Based DEM) 。由DEM模型來計算土方量是根據(jù)實地測定的地面點坐標(biāo)(X , Y, Z )和設(shè)計高程,通過生成三角網(wǎng)來計算每一個三棱錐的填挖方量,最后累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量,并繪出填挖方分界線。所以在土方量計算中,通常運用DEM結(jié)合CAD的方法。從技術(shù)上看,DEM技術(shù)直接使用原始數(shù)據(jù),且點子密度大,所以DEM所提供的任意點高程精度好,剖面圖的可信度高。DEM用數(shù)字形式X,Y,Z坐標(biāo)來表達(dá)區(qū)域內(nèi)的地貌形態(tài)，以微縮的形式再現(xiàn)了地表形態(tài)起伏變化特征，據(jù)有形象、直觀、精確的特點，在生產(chǎn)中有廣泛的使用價值。地表任一特征內(nèi)容如土壤類型、植被、高程等均可作為DTM的特征值。③ 回車后屏幕提示：輸入最高點高程：直接回車不考慮最高點④ 回車后：屏幕彈出如圖51總方量消息框；圖51 等高線法土方計算總方量消息框⑤ 回車后屏幕提示：請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)域點擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)將在該點繪出計算成果表格，如圖52：圖52等高線法土方計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，還有計算公式等。② 屏幕提示：選擇參與計算的封閉等高線可逐個點取參與計算的等高線，也可按住鼠標(biāo)左鍵拖框選取。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。一般來說，這些圖上都會有等高線，所以，CASS ，專為這類用戶設(shè)計。h為相鄰兩等高線的高差第二節(jié) 運用CASS 進(jìn)行等高線法土方量計算的操作步驟用戶將白紙圖掃描矢量化后可以得到圖形。㈢ 設(shè)計面是三角網(wǎng)文件時的操作步驟：選擇設(shè)計的三角網(wǎng)文件，點擊“確定”，即可進(jìn)行方格網(wǎng)土方計算。點擊“拾取”，命令行提示：點取設(shè)計面基準(zhǔn)點:確定設(shè)計面的基準(zhǔn)點；指定斜坡設(shè)計面向下的方向:點取斜坡設(shè)計面向下的方向；如果設(shè)計的面是斜面（基準(zhǔn)線），需要輸入坡度并點取基準(zhǔn)線上的兩個點以及基準(zhǔn)線向下方向上的一點，最后輸入基準(zhǔn)線上兩個點的設(shè)計高程即可進(jìn)行計算。結(jié)果如圖46所示。但如果給的值太小，超過了野外采集的點的密度也是沒有實際意義的。④ 屏幕上將彈出如圖45方格網(wǎng)土方計算對話框，在對話框中選擇所需的坐標(biāo)文件；在“設(shè)計面”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，這是每個方格的邊長，默認(rèn)值為20米。② 選擇“工程應(yīng)用\方格網(wǎng)法土方計算”命令。圖45 方格網(wǎng)土方計算對話框㈠ 設(shè)計面是平面時的操作步驟：① 用復(fù)合線畫出所要計算土方的區(qū)域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。方格網(wǎng)法簡便直觀，易于操作，因此這一方法在實際工作中應(yīng)用非常廣泛。系統(tǒng)首先將方格的四個角上的高程相加（如果角上沒有高程點，通過周圍高程點內(nèi)插得出其高程），取平均值與設(shè)計高程相減。那么，所在的格網(wǎng)的面積要進(jìn)行計算，而所在的格網(wǎng)的面積則可以略去。對多邊形各邊進(jìn)行上述判斷，并統(tǒng)計其交點個數(shù)m，當(dāng)m為奇數(shù)時，則P在多邊形內(nèi)部，否則P不在多邊形內(nèi)部。當(dāng)y=時，說明P在多邊形上。(1)當(dāng)δ0時，若y，則射線與該邊有交點,否則無交點,若y=，則知P在多邊形上。 設(shè)多邊形任意一邊的端點為，令 如果，土方量計算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。 (6)其中，為參加估值計算的各離散點高程觀測值，為各點估值系數(shù)。繪制方格時要根據(jù)場地范圍繪制?，F(xiàn)在我們引入一種新的高程內(nèi)插的方法，即楊赤中濾波推估法。用方格網(wǎng)法計算土方量，設(shè)計面可以是水平的，也可以是傾斜的。 當(dāng)三角形三個角點全部為挖或全部為填時（圖43a），其挖填方體積為： 圖43 三角棱柱體的體積計算 （a）全填或全挖；（b）錐體部分為填方三角形三個角點有填有挖時，零線將三角形分成兩部分，一個是底面為三角形的錐體，一個是底面為四邊形的楔體（圖43b）。 圖42 四方棱柱體的體積計算（a）角點全填或全挖；（b）角點二填或二挖；（c）角點一填（挖）三挖（填）方格四個角點中，部分是挖方、部分是填方（圖42b）時，其挖方或填方體積分別為： (4) 方格中的三個角點為挖方另一角點為填方（圖42c）時，其挖方或填方土方量為： (5) ② 三角棱柱體的體積計算方法。① 四角棱柱體的體積計算方法。零線的確定方法是：在相鄰角點施工高度為一挖一填的方格邊線上，根據(jù)上式求的設(shè)計高程，在地形圖中按內(nèi)插法繪出零點的位置，將各相鄰的零點連接起來即為零線然后計算各方格頂點的填充高度（即施工高度）以及將挖方區(qū)（或填方區(qū)）所有方格計算的土方量和邊坡土方量匯總，即得場地挖方和填方的總土方量。計算前應(yīng)先確定“零線”的位置。 Pi 為各方格網(wǎng)點的權(quán)。加權(quán)平均高程等于各網(wǎng)點的權(quán)乘以該點的高程的總和,除以各點權(quán)的總和:H平均= (1)式中: H平均為各方格網(wǎng)點的加權(quán)平均值。如圖2所示,整個區(qū)域四個角A , B ,C,D的高程在計算中只用了1次,邊上各點的高程用了2次,而網(wǎng)格內(nèi)各點的高程都用了4次。如果將每個方格的4個角點高程取平均即得該方格的平均高程。將格網(wǎng)的四個角點高程相加求和,除以點的總數(shù)即為平均標(biāo)高。方格網(wǎng)法計算公式很多,用不同的計算公式,工作方案和程序便不一樣。圖328 土石方計算成果表第四章 方格網(wǎng)法第一節(jié) 方格網(wǎng)法土方量計算的原