【正文】 ，實(shí)際應(yīng)用中，邊界采樣距離的設(shè)定應(yīng)該接近高程點(diǎn)間的平均間隔更為合適。圖36 DTM法計(jì)算土方結(jié)果選擇不同的邊界采樣距離來進(jìn)行土方計(jì)算可以對(duì)比出其邊界采樣距離相對(duì)于土方計(jì)算結(jié)果的影響情況。邊界采樣間隔為邊界插值間隔的設(shè)定，默認(rèn)值20米。區(qū)域面積值為復(fù)合線圍成的多邊形的水平投影面積。圖35 DTM法計(jì)算土方量參數(shù)值邊界采樣距離就是土方計(jì)算的閉合邊界線上進(jìn)行插值時(shí)，間隔距離的設(shè)定，一般情況下系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)臨近的已知的高程點(diǎn)推算出插值點(diǎn)位置處的估算高程值。（2）用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用→DTM法土方計(jì)算→根據(jù)坐標(biāo)文件”。（1）用復(fù)合線圈出所要計(jì)算土方的區(qū)域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。所以方格網(wǎng)的寬度的選擇是與野外采集點(diǎn)的分布情況有關(guān)的，在選擇方格網(wǎng)寬度的時(shí)候，應(yīng)盡量接近野外采集的平均寬度，這樣的計(jì)算結(jié)果才更接近于實(shí)際。查閱資料之后了解到用方格網(wǎng)法計(jì)算土方量時(shí)，方格網(wǎng)的寬度與高程點(diǎn)的平均間距相一致時(shí)，其計(jì)算結(jié)果最為準(zhǔn)確。所以分別采用不同的方格寬度進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，可以比較出方格寬度對(duì)土方計(jì)算結(jié)果的影響。如對(duì)100100m的區(qū)域進(jìn)行劃分時(shí)采用20m的方格網(wǎng)寬度則可以劃分為55的方格網(wǎng)，當(dāng)采用50m的方格寬度則為22的方格網(wǎng)。 如圖33所示：圖33 方格網(wǎng)法計(jì)算土方輸入框（4）輸入設(shè)計(jì)的高程及方格網(wǎng)的邊長(zhǎng)，點(diǎn)擊確定即可得到計(jì)算結(jié)果如圖34所示結(jié)果。（2）用鼠標(biāo)點(diǎn)取“工程應(yīng)用”菜單下的“方格網(wǎng)法土方計(jì)算”。 （1）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。地形圖等高距5m。圖31 測(cè)區(qū)衛(wèi)星圖 平緩地區(qū)的土方計(jì)算，地勢(shì)較為平緩，主要為水田、旱地、及荒地，如圖32所示。大比例尺地形圖一般用于城市規(guī)劃與管理、國(guó)土資源規(guī)劃與管理、工廠及礦山設(shè)計(jì)與施工、土方計(jì)算、各類工程設(shè)計(jì)與施工。野外測(cè)量點(diǎn)的采集方法采用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)（RTK）進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量坐標(biāo)系為清原縣的地方坐標(biāo)系。測(cè)圖的控制網(wǎng)采用靜態(tài)GPS測(cè)量計(jì)算所得，并且計(jì)算成果符合地形圖的測(cè)量要求。測(cè)區(qū)的交通較為便捷，202國(guó)道貫穿整個(gè)測(cè)區(qū)，G12沈吉高速部分在測(cè)區(qū)內(nèi)。冬季漫長(zhǎng)寒冷，夏季炎熱多雨，－，最冷出現(xiàn)在1月，最低氣溫－℃；℃。第三章 計(jì)算實(shí)例與分析 測(cè)區(qū)概況測(cè)區(qū)位于撫順市清原縣縣城西側(cè)，測(cè)區(qū)周圍被群山環(huán)繞，屬于山地盆地地形，是渾河所形成的一個(gè)小范圍的沖積平原，區(qū)域內(nèi)大部分為農(nóng)用地，主要河流有渾河及其支流，地理環(huán)境衛(wèi)星遙感圖像，如圖31所示。（3）根據(jù)公式21218分別對(duì)兩相鄰等高面圍城的截錐體的體積進(jìn)行計(jì)算及山頂?shù)淖刁w進(jìn)行計(jì)算。 等高線法計(jì)算土方步驟（1）首先生成等高線，等高線是地形的重要特征，也是等高線法計(jì)算土方的重要依據(jù)，等高線的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的精確度并檢查等高線是否閉合，不閉合的等高線不能參與計(jì)算。故在實(shí)際應(yīng)用中，都以公式217計(jì)算底層以上的分層體積，公式218計(jì)算頂層體積，將各層體積進(jìn)行累加然后得到挖方量： 220i為第i層等高面在平面的投影面積，h為等高距，h’為山頂椎體高度。因此，完全按照某一幾何圖形來計(jì)算體積也不一定與實(shí)際地形相結(jié)合，均會(huì)存在與實(shí)際地形不完全一致的誤差，若過分的要求提高測(cè)算成果的精度，一般會(huì)使測(cè)量本身與量測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算過程復(fù)雜化。如果將兩等高線至山頂部分之間的體積近似的認(rèn)為為截錐體，如圖210所示（將地形近視的認(rèn)為為椎體，將等高線當(dāng)做橫截面）下式中Ai和Ai+1分別為錐體的上下底面積，hi和hi+1為量相鄰等高線的高程，如圖211所示，則截錐體的體積V的計(jì)算公式為公式219。 圖210 等高線模型如圖210所示第i層的投影面積為，等高距為，如果將兩等高線之間的體積近似的認(rèn)為是不規(guī)則柱體體積，則第i分層的體積為： 217式中Si與Si+1分別為第i層的上下兩個(gè)面的面積，為等高距。等高線法計(jì)算土方量適用于缺少采集數(shù)據(jù)或經(jīng)掃描矢量化后得到的數(shù)據(jù)計(jì)算，此法可計(jì)算任意兩條等高線之間的土方量，但所選等高線必須閉合。計(jì)算土方量時(shí)可以把地形圖按等高線劃分成幾個(gè)部分，然后將等高線所夾的體積近似的看做錐體，由兩條等高線所圍面積可求。（4）用公式216對(duì)各段的填挖方值進(jìn)行匯總，得出總的填方量和挖方量。（2）根據(jù)軟件程序直接繪制出每個(gè)斷面的斷面圖，虛線為設(shè)計(jì)斷面，實(shí)線為原地貌的斷面，斷面的縱橫向長(zhǎng)度設(shè)置可根據(jù)計(jì)算條件和實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)置。（1)首先對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行分析，選擇合適的縱斷面線及橫斷面，能準(zhǔn)確的反應(yīng)實(shí)地的地形。以南方CASS軟件為例具體操作步驟將在下一章介紹。 Vi分別為第i單元渠段起斷面Ai1終斷面Ai的填或挖方面積；Li為渠段長(zhǎng)；Vi為填或挖方，斷面法土方量計(jì)算的表達(dá)公式為216： 215 216即斷面法計(jì)算土方量的原理即首先計(jì)算每個(gè)橫斷面的面積Ai，然后量取相應(yīng)兩個(gè)斷面的長(zhǎng)度Li，再用上述公式計(jì)算出每個(gè)區(qū)段的體積Vi，然后再累加即得到土方量V。兩斷面的間距一般小于100m，通常采用20～50m。在地形變化不大的地段，可少取斷面。斷面線的繪制：首先在計(jì)算范圍內(nèi)布置斷面線，斷面一般垂直于等高線，或垂直于大多數(shù)主要構(gòu)筑物的長(zhǎng)軸線。圖28 單個(gè)方格的填挖方 在圖28中，方格網(wǎng)中的方格其四角的高程值分別為、方格邊長(zhǎng)為，挖方體積為V+，填方體積為V，圖27中四類的填方量或挖方量的計(jì)算公式分別為： 四個(gè)角點(diǎn)填方或挖方量： 26一個(gè)角點(diǎn)填方或挖方量： 27 28 一側(cè)兩角點(diǎn)填方或挖方量： 29 210相對(duì)兩個(gè)角點(diǎn)的填方或挖方量： 211 212 213 214 （3）根據(jù)以上公式對(duì)應(yīng)的單個(gè)方格分別計(jì)算其土方量，將所有方格計(jì)算的土方量的填挖方量分別進(jìn)行匯總即可得到總的挖方量和總的填方量。分別為方格零點(diǎn)線與方格交點(diǎn)分別至兩角點(diǎn)的距離，用于確定其零線位置。,為方格的角點(diǎn)高程，若設(shè)計(jì)高程為,的中間值時(shí)，則需要計(jì)算其零點(diǎn)位置。圖27 零點(diǎn)位置的計(jì)算方格網(wǎng)中兩端角點(diǎn)施工高度符號(hào)同的方格邊上零點(diǎn)位置，標(biāo)于方格網(wǎng)上，聯(lián)接零點(diǎn)，即得填方與挖方區(qū)的分界線。方格網(wǎng)的單個(gè)方格面積為S，則填挖方的計(jì)算公式如下。將自然地面標(biāo)高與設(shè)計(jì)地面標(biāo)高的差值，即各角點(diǎn)的施工高度（挖或填），填在方格網(wǎng)的左上角，挖方為“－”，填方為“＋”。如圖26所示。（4）三角網(wǎng)法計(jì)算土方量： 構(gòu)建好三角網(wǎng)之后，計(jì)算構(gòu)建三角網(wǎng)內(nèi)每一個(gè)三角形在地面的投影面積Si，再用三角網(wǎng)三個(gè)角點(diǎn)的投影線與設(shè)計(jì)面構(gòu)成三棱柱，計(jì)算其體積式中ZZZ3為第i個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高程，Si為對(duì)應(yīng)的投影面積。（3）三角網(wǎng)的調(diào)整：根據(jù)地形特征信息對(duì)所建立三角網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)形優(yōu)化調(diào)整。（2）利用所測(cè)量的地形數(shù)據(jù)建立三角網(wǎng)在建立三角網(wǎng)時(shí)，首先從高程點(diǎn)集中處選擇一點(diǎn)作為起始三角形的一個(gè)頂點(diǎn)，然后找離它距離最近的點(diǎn)連成一個(gè)邊,以該邊為基礎(chǔ),遵循角度最大原則或距離最小原則找到第三個(gè)點(diǎn),形成初始三角形。 DTM法計(jì)算土方步驟 （1）選取高程點(diǎn)：選取要進(jìn)行計(jì)算的數(shù)據(jù)文件或者直接在AutoCAD圖中直接選取圖面高程點(diǎn)。 21式中SABC 為三角形ABC的面積，各邊場(chǎng)用兩點(diǎn)的字母表示如A、B連線長(zhǎng)為AB。 圖25 DTM土方計(jì)算中單個(gè)三棱柱 如圖25所示，DTM模型中單個(gè)三棱柱體積的計(jì)算土方量的方法如下，由高程點(diǎn)構(gòu)成的三角格網(wǎng)中的每個(gè)三角形與參考面及垂線構(gòu)成三角棱柱，通過計(jì)算每個(gè)三角棱柱體積累加可得到所有土方量。南方CASS軟件中DTM土方計(jì)算方法共有三種，一是由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計(jì)算；二是依照?qǐng)D上高程點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算；第三是依照?qǐng)D上的三角網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算。建立三角網(wǎng)DTM的原始數(shù)據(jù)為實(shí)地測(cè)定的地面點(diǎn)坐標(biāo)(X，Y，Z)，然后聯(lián)成三角網(wǎng)計(jì)算每一個(gè)三棱錐的體積，從而得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量。對(duì)于面元DTM，實(shí)際上是把測(cè)區(qū)的地形表面按一定的格網(wǎng)間距cx、cy（一般cx=cy）進(jìn)行格網(wǎng)化，然后求出每個(gè)方格中心點(diǎn)的高程作為該方格面元的平均高程，最后按一定排列（如按行或列）進(jìn)行存儲(chǔ)，從而得到基于規(guī)則格網(wǎng)的面元DTM如圖24所示。（2）數(shù)據(jù)內(nèi)插：建立DTM的方法比較多，但由于地形表面本身的非解析性，試圖用某種代數(shù)式或曲面擬合的算法來建立整體的地形表面的數(shù)學(xué)描述一般是比較困難的。若原有資料中的DTM庫(kù)格網(wǎng)間距過大，則并不適合作為土方計(jì)算資料。相對(duì)于規(guī)則格網(wǎng),不規(guī)則三角網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：利用原始資料作為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)、不改變?cè)紨?shù)據(jù)和精度、能夠插入地性線以保存原有關(guān)鍵的地形特征、以及能很好地適應(yīng)復(fù)雜及不規(guī)則地形等。它的構(gòu)建可以直接從離散采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)插值得到,也可以通過不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)數(shù)據(jù)內(nèi)插得到。通過規(guī)則格網(wǎng)DTM,可以方便地得到有關(guān)區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的地形情況。DTM一般有兩種表現(xiàn)形式，即基于規(guī)則格網(wǎng)的DTM（GridBasedDTM），和基于三角網(wǎng)的DTM（TriangIeBasedDTM）。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，而一般用于土方計(jì)算的DTM的特征值為高程。在測(cè)繪中被用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖以及地圖的修測(cè)。最初是為了高速公路的自動(dòng)設(shè)計(jì)提出來的。 DTM法的土方計(jì)算 DTM簡(jiǎn)介DTM法計(jì)算土方量是現(xiàn)代土方計(jì)算的重要方法之一，以數(shù)字地面模型DTM為基礎(chǔ)進(jìn)行土方量的計(jì)算。目前較常用的計(jì)算土方量的方法有方格網(wǎng)法、等高線法、斷面法、DTM法等。（6）方便實(shí)用的土方計(jì)算功能CASS系統(tǒng)提供了格網(wǎng)法、DTM法、等高線法和斷面法等豐富的土方計(jì)算方法，對(duì)不同的工程條件可靈活地采用合適的土方計(jì)算模型。將每個(gè)部件都賦予若干位代碼，標(biāo)注在相應(yīng)的萬(wàn)米單元網(wǎng)格中，相當(dāng)于它的“身份證”。更新了勘測(cè)定界報(bào)告書。數(shù)據(jù)生產(chǎn)、圖形處理、數(shù)據(jù)建庫(kù)一步到位。（2）先進(jìn)的運(yùn)行平臺(tái)CASS采用全球公認(rèn)的最優(yōu)秀圖形與設(shè)計(jì)平臺(tái)AutoCAD，跟隨和應(yīng)用AutoCAD的最新技術(shù)成果并積累了豐富的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，支持AutoCAD2002至AutoCAD201AutoCADMAP3D2010版本，圖式依照最新《—2007國(guó)家基本比例尺地圖圖式第1部分：1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》、《基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)字典》和《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》，滿足不同客戶的需求。同時(shí)，社會(huì)對(duì)空間信息的采集、動(dòng)態(tài)更新的速度要求越來越快，特別是對(duì)城市建設(shè)所需的大比例尺空間數(shù)據(jù)方便獲取方面的要求越來越高，GIS數(shù)據(jù)的建設(shè)成為“數(shù)字城市”發(fā)展的短板。自CASS軟件推出以來，已經(jīng)成長(zhǎng)成為用戶量最大、升級(jí)最快、服務(wù)最好的主流成圖系統(tǒng)。 CASS軟件特點(diǎn)（1）全面面向GISCASS地形地籍成圖軟件是基于AutoCAD平臺(tái)技術(shù)的GIS前端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。CASS軟件經(jīng)過十幾年的穩(wěn)定發(fā)展，市場(chǎng)和技術(shù)十分成熟，用戶遍及全國(guó)各地，涵蓋了測(cè)繪、國(guó)土、規(guī)劃、房產(chǎn)、市政、環(huán)保、地質(zhì)、交通、水利、電力、礦山及相關(guān)行業(yè)。自CASS軟件推出以來，市場(chǎng)占有率遙遙領(lǐng)先，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣、使用最方便快捷的軟件品牌。CASS打破以制圖為核心的傳統(tǒng)模式，結(jié)合在成圖和入庫(kù)數(shù)據(jù)整理領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)成圖建庫(kù)一體化，同時(shí)滿足地形地籍專業(yè)制圖和GIS建立數(shù)據(jù)庫(kù)的需要，減少重復(fù)勞動(dòng)。土地開發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)需繪制大量的地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖、工程設(shè)計(jì)圖等圖件及進(jìn)行相應(yīng)地類面積、土方量等計(jì)算。廣泛應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)建庫(kù)等領(lǐng)域。挖方是指原始地面高出設(shè)計(jì)面的部分的土方體積。第二章 CASS軟件中各種土方計(jì)算方法的原理 CASS軟件簡(jiǎn)介 填方與挖方如圖21所示，土方計(jì)算其結(jié)果就是填方量與挖方量?？梢詫?duì)模擬的地形進(jìn)行各種縱面，斷面進(jìn)行分析檢查，使得可信度更高。有了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)提供的數(shù)據(jù)支持的數(shù)字地圖，軟件開發(fā)人員開發(fā)了多種土方計(jì)算的軟件，使得繁重的內(nèi)業(yè)計(jì)算工作得以解放。如地圖上等高線表示地貌形態(tài)，非專業(yè)人員很難看懂，利用數(shù)字地圖的等高線和高程點(diǎn)可以生成數(shù)字高程模型，將地表起伏以數(shù)字形式表現(xiàn)出來，可以直觀立體地表現(xiàn)地貌形態(tài)。它易于修改，極大的縮短成圖時(shí)間，可以很方便地與衛(wèi)星影象、航空照片等其他信息源結(jié)合，生成新的圖種。數(shù)字地圖可以非常方便地對(duì)普通地圖的內(nèi)容進(jìn)行任意形式的要素組合、拼接，形成新的地圖。數(shù)字地圖，是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)外儲(chǔ)存器上，可以在電子屏幕上顯示的地圖。數(shù)字化測(cè)量的重要產(chǎn)品即是數(shù)字地圖。計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，特別是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，為在小型化低功耗的測(cè)繪設(shè)備中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化打下了物質(zhì)基礎(chǔ)，為鋼筋鐵骨的儀器，裝上了“會(huì)思索的大腦”。在全站儀和GPS發(fā)展的帶動(dòng)下，現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的數(shù)據(jù)采集不再是傳統(tǒng)的距離與角度及高程的采集，而是三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，而且與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)外業(yè)與內(nèi)業(yè)同步進(jìn)行，隨時(shí)檢查錯(cuò)誤，使測(cè)繪實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能化。以往全站儀器需要兩個(gè)到三個(gè)人的數(shù)據(jù)采集工作現(xiàn)在只需要一個(gè)人，而且采集速度更快。無(wú)論是光電測(cè)量還是傳統(tǒng)測(cè)量都對(duì)通視條件有較高的要求，而GPS定位技術(shù)與常規(guī)地面測(cè)量定位相比除具有對(duì)測(cè)站選擇更靈活、更適應(yīng)不利地形條件、全天候連續(xù)作業(yè)而且不受通視條件限制。采用衛(wèi)星直接進(jìn)行空間點(diǎn)的三維定位引起了測(cè)繪工作重大變