閆學(xué)軍(新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司 哈密 839000)
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Cass與Surpac軟件計算礦石方量方法比較
閆學(xué)軍
(新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司 哈密 839000)
摘要本文針對礦山建設(shè)中常用的計算土石方類工程的軟件Cass和sSurpac,進(jìn)行了功能上的比較。Cass軟件是南方測繪公司開發(fā)的地形地籍測繪軟件,可用于土石方工程的計算工作,具有比較廣泛的用戶群。Surpac軟件是澳大利亞gemcom公司開發(fā)的一套三維礦業(yè)軟件。它具有使用直觀的特點,代表著未來礦業(yè)軟件的發(fā)展方向。其也提供了相應(yīng)的土石方計算模塊。在礦山中,有許多與土石方量計算有關(guān)的工作比如:地表礦石堆場的存礦量、廢石堆、礦區(qū)簡易道路的修建、為房屋建設(shè)或豎井建設(shè)所進(jìn)行的開山平場工作等,這些工程都需要計算土石方量。Cass軟件和Surpac軟件均提供了土石方量計算模塊,那么,兩者之間優(yōu)缺點各是什么,什么情況下用那種軟件更好呢,我們不妨對此比較一下。
關(guān)鍵詞Cass軟件Surpac軟件礦石方量計算功能
DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.016
Cass軟件提供的土石方計算方法主要有3種:
1.1斷面法
斷面法主要用于狹長地形的土石方計算,比如:修建道路、尾礦壩壩體等。斷面法計算精度與所截取的斷面間距有關(guān)系,斷面間距越小,計算精度越高,但計算量會有所增加。
1.2方格網(wǎng)法
方格網(wǎng)法適合于大面積的土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度變化平緩的場地。這種方法是將場地劃分成若干個正方形格網(wǎng),然后計算每個正方形格網(wǎng)的體積,將所有格網(wǎng)的體積匯總得到總的土方量。這種方法的精度和所劃分的格網(wǎng)大小有關(guān)系,格網(wǎng)越小,精度越高,一般趨近于DTM的精度。方格網(wǎng)法有較為直觀詳細(xì)的計算過程數(shù)據(jù)、圖表等,施工隊比較偏愛這種方法。
1.3Dtm法
Dtm法即不規(guī)則三角形網(wǎng)法,它是通過構(gòu)建地表數(shù)字三角網(wǎng)高程模型來計算土石方。Dtm法適合于任何地形,特別是起伏變化較大的地形。因此,dtm法是我們計算土石方量的首選方法。
除此之外,Cass還提供了等高線法。這種方法主要用于沒有全站儀采集數(shù)據(jù)文件的情形。比如矢量化后的舊圖,直接使用等高線值數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。一般情況下,極少采用這種方法。
關(guān)于Cass以上三種主要計算土石方方法精確度的比較,已有文章做過探討,得出的結(jié)論是dtm法的計算準(zhǔn)確度最高,適應(yīng)各種地形。次之精度的是方格網(wǎng)法。而斷面法適用于狹長地帶的土石方計算。
由于礦山處在丘陵多山地帶,所以常采用的計算方法是dtm法的兩期土石方法計算。計算菜單見圖1。
圖1
兩期土石方方量計算的操作流程是:開挖前測得一期土石方地形數(shù)據(jù),建立其dtm三角網(wǎng),保存為*. swa三角網(wǎng)文件(一般稱第一期數(shù)據(jù)),開挖后,再測得一期土石方地形數(shù)據(jù),保存為*.Swa三角網(wǎng)文件(一般稱為第二期數(shù)據(jù)),圈出填挖方邊界,利用“計算兩期間土方”菜單功能,軟件進(jìn)行圈定邊界內(nèi)的兩期地形比較,最后得出填挖方量。
在使用兩期土石方計算時,應(yīng)注意建立三角網(wǎng)文件時,對邊界的插值間距參數(shù)的選擇,一般礦山中,對于較小的礦堆測量,可以選擇3~5 m的插值邊界為宜。另外第一期地形范圍應(yīng)該測量的比規(guī)劃范圍稍大一些,以免出現(xiàn)地形數(shù)據(jù)空白的地方。
兩期土石方計算的中間結(jié)果保存在dtmtf.log文本文件當(dāng)中,可以用記事等打開瀏覽。它也可以作為土石方計算的檔案保存。
Surpac軟件計算土石方的方法比較單一,只提供了Dtm法計算填挖方。計算模塊在Dtm工具下的“體積運算”菜單中,見圖2。
圖2
使用“dtm間挖方和填方”計算土石方前,應(yīng)首先做好如下幾件事情:
2.1建立好第一期地形的Dtm模型
方法是:菜單文件-導(dǎo)入-從一個文件導(dǎo)入數(shù)據(jù),彈出窗口。
圖3
選擇欲導(dǎo)入數(shù)據(jù)的文本文件路徑,填寫好輸出的線文件名,線串號填寫30003號線。選30003號線時,線是離散點的形式,正好符合野外測量點的特征。分界符一般選逗號,其它一般選默認(rèn)值,如圖3所示。點擊“執(zhí)行”,彈出窗口。
在上述窗口中,填寫好文本文件中測量數(shù)據(jù)的X、Y、Z坐標(biāo)所在列的對應(yīng)位置,點擊執(zhí)行,就將文本文件中的測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入到了Surpac的線文件中。
然后,將線文件拖入到Surpac的編輯區(qū)中,執(zhí)行菜單dtm工具-由當(dāng)前層建立dtm即可建立起第一期地形的DTM模型。
圖4
2.2建立起第二期地形的DTM模型
第二期地形的dtm模型建立方法與第一期地形模型建立的方法一致,這里就不詳述了。只是在保存線文件時注意不要和第一期dtm重名。
2.3圈定填挖方邊界線
這項工作可以在Surpac的xy平面內(nèi)直接圈定,保存成邊界線文件。也可以在Cass(或者Cad)中用多段線做好圈定工作,再將邊界線導(dǎo)入到Surpac中。
2.4計算dtm間填方和挖方量
點擊菜單dtm工具-體積運算-dtm間挖方和填方,彈出如圖5窗口,在窗口中,分別填入第一期dtm文件名、第二期dtm文件名、邊界線和報告文件名,最后點擊執(zhí)行,填挖方量報告就彈出來了。
通過以上4個步驟,填挖方量就計算出來了。
圖5
3.1從計算結(jié)果上比較
Cass軟件和Surpac軟件所共有的計算土石方的方法是dtm法。下面通過一個實例:亞克斯公司某山頭994.5 m高程平場實例,比較計算結(jié)果見表1。
表1
兩者填方相差463.7 m3,挖方相差36.1 m3,均小于2%的誤差。所以兩者計算土石方量結(jié)果相當(dāng)。在實際工作中,用不同的土石方量工程,我們多次比較了兩者的計算結(jié)果,均誤差較小,和這里的實例結(jié)論一致。
3.2從易用性上比較
Cass軟件導(dǎo)入全站儀數(shù)據(jù)比較容易,圈定邊界也比較快。Surpac軟件本身的測量模塊,導(dǎo)入數(shù)據(jù)程序接口能力較有限,一般使用導(dǎo)入外部數(shù)據(jù)的方法。圈定邊界則在xy平面下進(jìn)行,因Surpac是三維軟件,在不熟練畫線操作的情況下,較易出現(xiàn)錯誤。再則,所圈定邊界線不能超出第一期或第二期dtm模型的邊緣,即使微小的越界也不行,不然計算就會無法進(jìn)行下去。而Cass軟件對此會順勢自動模擬邊緣的地形,不會對計算過程產(chǎn)生影響。
3.3從直觀性上來比較
Cass軟件是一款2維空間的軟件,surpac軟件是一款3維空間上的軟件。在surpac中,能夠較直觀地看到所要計算區(qū)域的初始和最終地形地貌情況,可以對照實際地形,及時發(fā)現(xiàn)測量中的漏測或者少點的情況。對于方量計算有爭議測量區(qū)域或不懂得土石方計算的人來說,Surpac的立體模型有較強(qiáng)的說服力,較易讓人接受。而Cass軟件不易發(fā)現(xiàn)局部地形測量出現(xiàn)的缺陷情況,一般情況下,在使用Cass軟件生成兩期的三角網(wǎng)文件前,都應(yīng)生成一下等高線,觀察一下地形地貌特征是否有問題。
3.4從計算方式的多樣性方面比較
Cass軟件作為一個國產(chǎn)軟件,有斷面法、方格網(wǎng)法和dtm法這3種主要方法。用戶可以根據(jù)行業(yè)特點和地形的復(fù)雜程度選擇不同的計算方法,以適應(yīng)不同行業(yè)的習(xí)慣做法。Surpac軟件是一個國外軟件公司針對礦山企業(yè)制作的三維軟件產(chǎn)品,只提供dtm一種土石方計算算法,當(dāng)然也是目前最好的計算土石方的方法,但計算手段顯得較為單一。
從以上分析可知,用Cass軟件和Surpac軟件計算土石方,各有優(yōu)缺點。在計算礦山一般的填挖方類工程量時,都能勝任。Surpac三維礦業(yè)軟件作為未來礦業(yè)軟件發(fā)展的方向,其土石方計算方法,我們應(yīng)該掌握和運用好。一般在計算大的填挖方量時,結(jié)合各自軟件的優(yōu)點,應(yīng)該用兩種軟件分別計算一遍,相互映證,這樣就可把工作做得更好。
收稿:2016-01-21