基于CASS軟件土石清淤方量計算應(yīng)用

1、基于CASS軟件土石（清淤）方量計算應(yīng)用交 融 天 下 建 者 無 疆主講：龔歡1/48目 錄Contents土方計算意義和注意事項DTM法土方計算原理及操作流程方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程斷面法土方計算原理及操作流程 基于CASS三種土方計算方法對比與分析2/48一、土方計算意義和注意事項 土方計算意義：土方量工程，就是指建設(shè)工程中相關(guān)土方施工工程。做好土方量測量計算對于確保工程施工進度，控制工程造價以及優(yōu)化施工設(shè)計方案都有著極為主要作用。土方量計算是否精準對于施工方與建設(shè)方之間經(jīng)濟利益也是有著一定影響，在建設(shè)工 程中，很多施工糾紛都是因為土方計量不準確而引發(fā)。 土方量是豎向規(guī)劃或調(diào)整一個

2、主要依據(jù)，也直接關(guān)系到工程造價，所以在計算土方時一定要實事求是、精益求精、符合實際。土方計算是土方測量內(nèi)業(yè)處理中一個關(guān)鍵步驟。 南方CASS成圖系統(tǒng)是基于CAD平臺開發(fā)一套集地形、地籍、空間數(shù)據(jù)建庫、工程應(yīng)用、土石方算量等功效為一體軟件系統(tǒng)，可實現(xiàn)地形、地物數(shù)據(jù)自動輸入、處理、分析、顯示、輸出等。 CASS提供了強大數(shù)據(jù)采集與圖形處理功效，同時其工程應(yīng)用、土地利用、地物編輯等模塊為土地開發(fā)整理規(guī)劃設(shè)計提供了技術(shù)支持。針對土方計算CASS軟件提供了格網(wǎng)法、DTM法、和斷面法等豐富土方計算方法，對不一樣工程地理條件可靈活采取適當土方計算模型。3/48一、土方計算意義和注意事項土方計算注意事項： 基

3、準點確實定：基在土方量工程開始測量之前，首先就要確定正確基準點?；鶞庶c是由國家相關(guān)部門經(jīng)過仔細勘察測量，最終確定用于 建筑工程標高統(tǒng)一指標。 在測量中，要以固定基準點開始引出，確定最終標高、基準平面以及坐標系等基本測量參考依據(jù)。只有這么才能為后期測量打下基礎(chǔ)，確保測量準確性與科學性。 消除土方量測量誤差辦法方法：在詳細實踐中，因為土方量工作量較大，包括面積范圍較廣，且對測量結(jié)果精度要求較高，若工作中稍有失誤，就很有可能引發(fā)測量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，影響土方量工程后期施工質(zhì) 量。 為此，必須要嚴格控制施工測量技術(shù)和方法，防止在土方量測量施工中產(chǎn)生誤差。在此筆者結(jié)合自己實際工作經(jīng)驗，總結(jié)出在土方量測量

4、施工中能夠采取以下辦法方法來有效消除土方量測量誤差： 、加強對測量儀器檢驗力度。在很多土方量工程測量施工中，出現(xiàn)測量誤差原因大都是因為測量儀器規(guī)格或性能不能滿足測量要求而引發(fā)。所以必須要對儀器進行定時檢修維護，普通最少要一年一檢，以確保儀器正常使用，防止因儀器問題而引發(fā)測量高程誤差，造成土方量測量失去準確性。 、提升測繪技術(shù)人員本身業(yè)務(wù)水平。測繪技術(shù)人員對測量儀器掌握熟練程度對測量高程結(jié)果準確性有很大影響，為此，必須要加強對測繪技術(shù)人員培訓(xùn)與管理，確保其能夠熟練應(yīng)用測繪儀器，并對地形地貌進行詳細觀察，選擇適宜測量踩點方法及對于地形圖進行專業(yè)處理。4/48一、土方計算意義和注意事項 、注意氣候環(huán)

5、境對土方量測量影響。在測量施工中，要時刻關(guān)注天氣改變以及周圍環(huán)境改變所引發(fā)下沉量，并作出妥善處理，以確保測量所得土方量盡可能靠近實際填土方量，從而確保甲乙雙方利益。 、選擇正確計算方法。只有采取合理計算方法對土方量進行計算，才能確保其結(jié)果準確性。下文中會詳細介紹土方量計算方法，在此就不多贅述。5/48目 錄Contents土方計算意義和注意事項DTM法土方計算原理及操作流程方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程斷面法土方計算原理及操作流程 基于CASS三種土方計算方法對比與分析6/48二、DTM法土方計算原理及操作流程 DTM法計算土方量是當代土方計算主要方法之一，以數(shù)字地面模型DTM為基礎(chǔ)進行土方量

6、計算。 DTM(數(shù)字地面模型)，是利用計算機仿真技術(shù),利用采集地形特征點建立一定與實地相同數(shù)字化地面模型，或者說，DTM就是地形表面形態(tài)屬性信息數(shù)字表示，是帶有空間位置特征和地形屬性特征數(shù)字描述。 DTM是利用地面上離散高程點經(jīng)過一定方法連接成空間三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)地面模型。建立三角網(wǎng)DTM原始數(shù)據(jù)為實地測定地面點坐標(X，Y，Z)，然后聯(lián)成三角網(wǎng)計算每一個三棱錐體積，從而得到指定范圍內(nèi)填方和挖方土方量。在DTM法實際操作中因為三角網(wǎng)連接是隨機，不排除有一些三角形連接是并不滿足計算要求，這就需要對自動生成三角網(wǎng)進行處理，剔除不符合要求三角形，然后結(jié)合實際地形改變對三角網(wǎng)進行手工修改，使得生成地面模型愈

7、加符合地形實際情況。南方CASS軟件中DTM土方計算方法共有三種，一是由坐標數(shù)據(jù)文件計算；二是依照圖上高程點進行計算；第三是依照圖上三角網(wǎng)進行計算。這三種土方量計算適合用于計算復(fù)雜地表面至水平平場面土方量。平場面為斜面或不規(guī)則面時，可采取DTM法土方量計算中計算兩期間土方量方法。下面給大家介紹一下DTM法土方計算詳細操作流程。7/48二、DTM法土方計算原理及操作流程一、外業(yè)數(shù)據(jù)采集 DTM法土方量計算精度，與三角網(wǎng)面和地面符合程度親密相關(guān)。普通情況下，測點越密，土方量計算精度越高；平坦和坡度改變較小地面，測點疏密對土方量計算精度影像較小；地形復(fù)雜地面，地勢起伏改變較快，測點疏密對土方量計算精

8、度影像較大。依據(jù)DTM法土方量計算原理，外業(yè)數(shù)據(jù)采集要求以下： 、應(yīng)依據(jù)土方測算精度要求，確定適當測量精度指標。外業(yè)數(shù)據(jù)采集普通使用全站儀或RTK，數(shù)據(jù)采集成本遠遠低于土方量誤差影響工程成本，所以測點密度普通應(yīng)大于1：500地形測圖要求。、坡度改變點須采集。坡坎和坡腳點位應(yīng)適當加密，確保沿坡坎能組成三角網(wǎng)。、應(yīng)依據(jù)地形地貌情況決定測量點之間距離，確保三角網(wǎng)面與地面符合精度。平坦和坡度改變較小時，測點能夠稀疏一些；地形復(fù)雜，地勢起伏改變較快，測點應(yīng)密一些；沿采集路線，測點可適當密。8/48二、DTM法土方計算原理及操作流程 二、外業(yè)數(shù)據(jù)處理： 1.excel表格第一列為序號，第二列空白，第三列X

9、橫坐標（全站儀中E坐標），第四列Y縱坐標（全站儀中N坐標），這里X、Y軸方向與數(shù)學上一致，第五列為高程。另存為CSV格式文件。2.經(jīng)過文件夾選項，把CSV格式文件經(jīng)過重命名，把格式改為dat格式。 3.用記事本方式打開dat文件，經(jīng)過替換把空格替換掉。即查找內(nèi)容為一個空格，替換為不用管，點全部替換，就完成了。保留、關(guān)閉。到此dat文件就是未來數(shù)據(jù)文件。 9/48二、DTM法土方計算原理及操作流程4、打開CASS軟件，繪圖處理展野外測點點號打開dat格式數(shù)據(jù)文件展高程點打開dat格式數(shù)據(jù)文件。 數(shù)據(jù)選取 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 5、等高線建立DTM由數(shù)據(jù)文件生成（選取原有DAT數(shù)據(jù)文件）或者用圖面高程點（框選

10、導(dǎo)入全部高程點）生成都能夠確定。 建立DTM兩種方式 DTM建立完成10/48二、DTM法土方計算原理及操作流程6、DTM土方計算: 涵蓋三種土方計算方法，不論用那種計算方法都必須要確定計算范圍（必須為閉合多段線）范圍選取時盡可能確保計算范圍和測區(qū)范圍一致 。 范圍選取11/48二、DTM法土方計算原理及操作流程6.1、依據(jù)坐標文件：指定區(qū)域-依據(jù)坐標文件-指定坐標文件-DTM土方計算參數(shù)設(shè)置（依據(jù)G216實測原地面數(shù)據(jù)選取平均場平標高為900）-得出結(jié)果dtmtf.log-并指定三角網(wǎng)法土石方計算結(jié)果表位置。 12/48二、DTM法土方計算原理及操作流程6.2、依據(jù)圖上高程點:指定區(qū)域-框選

11、測區(qū)高程點- DTM土方計算參數(shù)設(shè)置-得出結(jié)果dtmtf.log-并指定三角網(wǎng)法土石方計算結(jié)果表位置。 13/48二、DTM法土方計算原理及操作流程6.3、依據(jù)圖上三角網(wǎng):DTM土方計算參數(shù)設(shè)置-框選測區(qū)高程點-得出結(jié)果dtmtf.log-并指定三角網(wǎng)法土石方計算結(jié)果表位置。 所以:我們在選取同一原始數(shù)據(jù)、測量范圍、計算參數(shù)情況下。DTM方法幾個算法差距實際上不會很大。14/48二、DTM法土方計算原理及操作流程6.4、兩期間土方計算原理:兩期間土方計算指是對同一區(qū)域進行了兩期測量，利用兩次觀察得到高程數(shù)據(jù)建模后疊加，計算出兩期之中區(qū)域內(nèi)土方改變情況。適用情況是兩次觀察時該區(qū)域都是不規(guī)則表面。

12、 使用該方法應(yīng)該注意是兩期計算只能計算出兩次面積重合部分，所以我們對于兩期測區(qū)范圍要保持一致，假如不能確定兩期測區(qū)范圍一致情況下，提議原地面數(shù)據(jù)采集需要適度擴大，確保二期土方測量范圍在一期范圍內(nèi)。比如G216項目碎石料場原先框定了一個征地范圍進行爆破取石，不過我們在不確保它后期能不跨出紅線施工前提下，所以我們將原地面采集往紅線外擴出了20m，確保以后爆破取石范圍有足夠原始數(shù)據(jù)做支撐。 兩期間計算土方量時是不要求給定區(qū)域邊界，因為系統(tǒng)會依據(jù)你所選取三角網(wǎng)文件來計算，所以在選擇三角形時一定要注意不要漏選或者多項選擇，不然計算結(jié)果有誤，且極難檢驗出問題所在。所以三角形選取必須要跟現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集人員配合

13、完成確保選取三角形貼近現(xiàn)場實際情況。（后面會結(jié)合方格網(wǎng)法三角形選取講解） 所以:我們在選取同一原始數(shù)據(jù)、測量范圍、計算參數(shù)情況下。DTM方法幾個算法差距實際上不會很大。15/48二、DTM法土方計算原理及操作流程計算兩期間土方操作流程:-使用原地面地形坐標數(shù)據(jù)文件-建立原地面DTM模型，-并選中要保留三角網(wǎng)，-寫入文件保留為“原地面.SJW”文件-使用處理后地形坐標數(shù)據(jù)文件-建立處理后DTM模型-并選中要保留三角網(wǎng)，-寫入文件保留為“處理后.SJW”文件-兩期間土方量得出結(jié)果-使用CASS“工程應(yīng)用”菜單下，-“DTM法土方計算”-“兩期間土方量計算”，-輸入剛才制作原地面、處理后三角網(wǎng).SJ

14、W文件即可取得兩期間開挖方量-并訂制兩期間土方計算表格。 原地面數(shù)據(jù) 處理后數(shù)據(jù) 所以:我們在選取同一原始數(shù)據(jù)、測量范圍、計算參數(shù)情況下。DTM方法幾個算法差距實際上不會很大。16/48二、DTM法土方計算原理及操作流程 17/48二、DTM法土方計算原理及操作流程 18/48二、DTM法土方計算原理及操作流程 19/48目 錄Contents土方計算意義和注意事項DTM法土方計算原理及操作流程方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程斷面法土方計算原理及操作流程 基于CASS三種土方計算方法對比與分析20/48三、方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程 方格網(wǎng)法土方計算原理：依據(jù)實地測定地面點坐標（X，Y，Z）

15、和設(shè)計高程，經(jīng)過生成方格網(wǎng)來計算每一個方格內(nèi)填挖方量，最終累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方土方量，并繪出填挖方分界限。系統(tǒng)首先將方格四個角上高程相加（假如角上沒有高程點，經(jīng)過周圍高程點內(nèi)差得出其高程），取將平均值與設(shè)計高程相減。然后經(jīng)過指定方格邊長得到每個方格面積，再用長方體體積計算公式得到填挖方量，最終累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方土方量。 21/48三、方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程 方格網(wǎng)法土方計算操作步驟（以新建紗帽樞紐工程K1+700-K1+800清淤量核實為例）：1、方格網(wǎng)計算由三個要素組成：計算范圍+原地面標高數(shù)據(jù)文件+完成面標高三角網(wǎng)2、計算范圍：計算范圍一定要用復(fù)合線（PL）畫，且

16、最終閉合（CAD按C閉合）： 備注：計算范圍確實定主要是依據(jù)現(xiàn)場實際情況而來（如左圖），它能反應(yīng)實際清淤完成范圍，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)時候一定要將你所要計算范圍邊線采集出來，這么我們后期處理數(shù)據(jù)時沿著最外圈點畫復(fù)合線就能夠代表我們計算范圍了。22/48三、方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程 3、生成原地面標高數(shù)據(jù)文件（同之前步驟）4、生成完成面標高三角網(wǎng)文件（同兩期三角網(wǎng)存取步驟一樣）5、方格網(wǎng)法計算過程：工程應(yīng)用 方格網(wǎng)法土方計算 確定范圍 高程點數(shù)據(jù)文件*.dat(原地面) 三角網(wǎng)文件*.sjw(完成面)備注：方格寬度選取時理論來說方格越小計算精度越高，但也不是絕正確，方格大小必須跟高程點密度相匹配才

17、能夠，也就是說方格尺寸跟高程點平均間距差不多時計算才準確，方格網(wǎng)間距太小反而影響土方計算速度，且不能提升土方計算結(jié)果精度。23/48三、方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程 六、方格網(wǎng)土方計算結(jié)果：備注：方格網(wǎng)土方量計算時給定了區(qū)域邊界，所以對于完成面所建立三角網(wǎng)只要是依據(jù)組成完成面高程點建立就能夠了，對于多出三角形刪選沒有過多要求。24/48三、方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程七、結(jié)合方格網(wǎng)法和兩期間土方計算方法講述三角形選取主要性。背景：當我們利用方格網(wǎng)法土方計算出一個清淤量后，我們用兩期間土方計算方法加以復(fù)核，確保計算結(jié)果可靠性。 以上是按照完成面高程點構(gòu)建三角網(wǎng)文件未加刪選直接用兩期土方計算出

18、來淤泥量，能夠顯著看出來構(gòu)筑三角網(wǎng)文件顯著與我們實際情況不符，產(chǎn)生直接后果是計算出來淤泥量比喻格網(wǎng)法計算出來大很多。25/48三、方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程七、結(jié)合方格網(wǎng)法和兩期間土方計算方法講述三角形選取主要性。以上是按照完成面高程點構(gòu)建三角網(wǎng)文件刪選多出三角形形成三角網(wǎng)用兩期土方計算出來淤泥量，能夠顯著看出來構(gòu)筑三角網(wǎng)文件顯著與我們實際情況相符了，產(chǎn)生直接后果是計算出來淤泥量與方格網(wǎng)法計算出來差異很小。26/48三、方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程三角形刪除和增加操作界面：結(jié)論：DTM兩期間計算土方方法和方格網(wǎng)土方計算方法中完成面都包括到三角網(wǎng)文件構(gòu)筑，所以在沒有框定區(qū)域邊界情況下，一定

19、要合理選擇三角網(wǎng)構(gòu)筑范圍，刪選無須要三角形，增加必要三角形使計算三角網(wǎng)范圍與實際地形范圍盡可能貼合，那樣才能確保計算出來方量愈加貼近實際值。 27/48目 錄Contents土方計算意義和注意事項DTM法土方計算原理及操作流程方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程斷面法土方計算原理及操作流程 基于CASS三種土方計算方法對比與分析28/48四、斷面法土方計算原理及操作流程斷面法土方計算原理：將場地按一定距離間隔劃分為若干個相互平行橫斷面并測量各個斷面地面線，繪制設(shè)計標準斷面與原地面斷面組成斷面圖，計算每條斷面線所圍成面積，然后將兩個相鄰斷面填挖面積取平均值然后乘以相鄰斷面長度算出相鄰兩個斷面間體積，將

20、相鄰斷面體積相加，就能夠求得總體積，這就是土方測量中斷面法。29/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 今天我們講解斷面法土方計算所采取原地面數(shù)據(jù)來自于于新疆G216項目K310+600-K310+820實測原地面數(shù)據(jù)，設(shè)計文件也是依據(jù)新疆G216路基標準橫斷面來編制。詳細操作流程以下：1、展點建模繪等高線30/48四、斷面法土方計算原理及操作流程2、刪除三角網(wǎng)，用PL復(fù)合線畫一條線路（線路選取兩端頭中點），作為縱斷面線，生成里程文件 備注：一、標準20m間距橫斷面能夠用上一個方法（等分），不過有設(shè)計圖紙上面給標準橫斷面圖就不是20m間距，所以我們也能夠?qū)⑷繖M斷面中樁坐標算出來然后用PL線導(dǎo)

21、入CASS里面，然后中樁點獲取方式上選擇 ，確保起始里程正確，生成斷面也是你所實際計算輸入斷面。 二、橫斷面長度選擇（后期原地面線長度），詳細能夠參考斷面圖上坡底寬度，確保原地面線延伸至坡腳外面，這么后期繪制斷面圖設(shè)計線和原地面線才能相交。31/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 32/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 3、編輯設(shè)計文件 設(shè)計文件編輯時必須要跟我們項目標設(shè)計參數(shù)一致，詳細能夠參考項目圖紙標準橫斷面圖33/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 斷面序號，H=中樁設(shè)計高程，ZI=1:左坡度，YI=1:右坡度,ZW=左寬,YW=右寬，A=橫坡率，ZC=左超高，YC=右超高，ZT

22、G=左單坡限高,YTG=右單坡限高,ZWH=左坡間寬,YWH=右坡間寬,ZI2=1:左二級坡度,YI2=1:右二級坡度,ZSL=左碎落臺寬,YSL=右碎落臺寬,ZWG=左邊溝上寬,YWG=右邊溝上寬,ZDG=左邊溝下寬,YDG=右邊溝下寬,ZHG=左邊溝高,YHG=右邊溝高34/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 4、生成縱橫斷面圖35/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 36/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 縱斷面圖37/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 橫斷面圖38/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 橫斷面圖39/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 4、生成縱橫斷面圖

23、作業(yè)流程：工程應(yīng)用斷面法土方計算圖面土方計算框選全部橫斷面生成土石方數(shù)量計算表有圖面生成和生成EXCEL兩種，類似生成界址點結(jié)果表40/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 橫斷面圖圖面生成41/48四、斷面法土方計算原理及操作流程 EXCEL生成42/48目 錄Contents土方計算意義和注意事項DTM法土方計算原理及操作流程方格網(wǎng)法土方計算原理及操作流程斷面法土方計算原理及操作流程 基于CASS三種土方計算方法對比與分析43/48五、基于CASS三種土方計算方法對比與分析 一、不一樣土方計算方法特點： （1）DTM法DTM法是靠建立三角網(wǎng)來生成其計算模型，用生成三角網(wǎng)來計算每個三棱柱填挖

24、方量，最終累積得到指定范圍內(nèi)填方和挖方分界限。而三角網(wǎng)實質(zhì)就是用許多相互連接在一起三角網(wǎng)來構(gòu)建地面起伏模型，模擬地表地形起伏情況。必須要有大量分布均勻散點高程數(shù)據(jù)才能用三角網(wǎng)法來進行方量計算。所以，必須進行大量野外數(shù)據(jù)采集或?qū)?shù)字等高線進行離散。從計算模型上講，DTM法是計算精度較高方法。DTM法高程點采集越密，其計算模型就更靠近實地，計算土方量精度越高。優(yōu)點是三角網(wǎng)能很好地適應(yīng)復(fù)雜、不規(guī)則地形，從而更加好地表示真實地面特征。缺點是要注意其計算過程中數(shù)據(jù)量大，會占用大量存放空間，計算過程等候時間長。（2）方格網(wǎng)法方格網(wǎng)法簡便直觀，易于操作，計算精度與地形及采集點密度相關(guān)。方格網(wǎng)法多適合用于大面

25、積土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度改變平緩場地，因為方格網(wǎng)法將其方格均視為獨立規(guī)則平面，這與計算場地實際地形會有差異，有其不足造成土方量計算精度不高。方格網(wǎng)法精度取決于數(shù)據(jù)采集密度大小，同時和方格網(wǎng)大小相關(guān)，方格網(wǎng)越小，精度越高。不過有時候伴隨方格網(wǎng)邊長減小其計算結(jié)果也并非越準確。其邊長選取應(yīng)與高程點平均間距大致相同。方格網(wǎng)法優(yōu)點該方法計算過程比較簡單，且在其計算結(jié)果非常直觀地把每個方榕網(wǎng)挖填方量顯示出來，一目了然，對土石方平衡計算也很有優(yōu)勢速度較快。不過因為該方法建立計算模型無法有效適應(yīng)復(fù)雜地況條件下模型。所以在44/48五、基于CASS三種土方計算方法對比與分析 平緩地域計算結(jié)果較為準確，不過在起伏較大山區(qū)，該方法缺點就暴露無遺，計算誤差也隨之增大。 （3）斷面法土方計算適合用于地形復(fù)雜起伏改變較大，或地勢狹長、挖填深度較大且不規(guī)則地段。主要用在公路土方計算和區(qū)域土方計算，尤其復(fù)雜地方能夠用任意斷面設(shè)計方法。主要有道路斷面、場地斷面和任意斷面三種計算土方量方法，計算操作比較復(fù)雜，存在著計算精度和計算速度矛盾。斷面法普通用于復(fù)雜起伏改變較大地形、地形狹長、挖填深度較大且不規(guī)