梁 剛

（中鐵十二局集團(tuán)市政工程有限公司， 廣州 南沙 51 1400）

0 引言

CASS軟件基于自動(dòng)制圖軟件CAD而開(kāi)發(fā)的有強(qiáng)大編輯功能并且能實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化處理的數(shù)字型地形地籍成圖軟件。通過(guò)減少圖根控制點(diǎn)，減少重復(fù)工作，降低工作的復(fù)雜度。本文就CASS軟件的制圖特點(diǎn)及技術(shù)實(shí)用技巧，研究其在工程測(cè)量中的重要作用，旨在實(shí)現(xiàn)其在工程測(cè)量等領(lǐng)域的全面推廣和普及。數(shù)字化最大的優(yōu)點(diǎn)在于分層存放數(shù)據(jù)可形成不同的數(shù)據(jù)圖層，對(duì)于不同工程圖層的數(shù)據(jù)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行深度加工利用，同時(shí)也為 GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，擴(kuò)大了工程測(cè)量結(jié)果的實(shí)際使用價(jià)值，促進(jìn)了數(shù)字化工程測(cè)量的發(fā)展進(jìn)步。

1 CASS軟件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的人工測(cè)量方式流程復(fù)雜，地形條件受限，測(cè)量工序較多，數(shù)據(jù)更改麻煩，重復(fù)性工作較為繁瑣，不僅測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，而且測(cè)量誤差較大，最后的制圖質(zhì)量也不高。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化制圖時(shí)代的來(lái)臨，原始的制圖行業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在引入CASS軟件后改進(jìn)了作業(yè)方式，能對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行深度的加工利用，在減輕作業(yè)強(qiáng)度，提高計(jì)算效率，保證計(jì)算精確度，降低人工成本損耗方面有著傳統(tǒng)測(cè)繪手段所不可比擬的優(yōu)勢(shì)。繪圖采集上即使進(jìn)行野外作業(yè)也能保持較高的數(shù)據(jù)精度，保證測(cè)繪工作高效進(jìn)行；在數(shù)據(jù)傳輸處理上，通過(guò)點(diǎn)與點(diǎn)的累加完成數(shù)據(jù)點(diǎn)分界自動(dòng)輸出測(cè)繪結(jié)果，圖層界面的處理簡(jiǎn)化了修改和數(shù)據(jù)檢查校對(duì)的流程，基于地理基礎(chǔ)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)[1]實(shí)現(xiàn)了測(cè)量數(shù)據(jù)的高度整合利用，使成果輸出更加科學(xué)全面。

2 CASS在實(shí)際測(cè)量中的測(cè)量應(yīng)用

2.1 外業(yè)數(shù)據(jù)的采集

2.1.1 從采集方法上區(qū)分

主要有全站儀配合 E500采集、全站儀內(nèi)存采集散點(diǎn)、全站儀配合筆記本或CE直接成圖以及GPS采集等。第一種采集方法所需人員少，成圖效率高，但后續(xù)整理工作復(fù)雜，準(zhǔn)確度不高；第二種方法操作簡(jiǎn)單，但草圖美觀(guān)度不足，準(zhǔn)確度不高，后期完善所花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)；第三種方法省時(shí)省力，成圖直觀(guān)，但僅限于小面積測(cè)量，且在野外設(shè)備操作不便；GPS采集具有精度高，作業(yè)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是對(duì)于點(diǎn)的選擇上要求較高，且不同型號(hào)測(cè)量結(jié)果存在差異，技術(shù)上無(wú)統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等。

2.1.2 從采集階段區(qū)分

數(shù)據(jù)控制測(cè)量和地形特征點(diǎn)的采集[2]。第一階段是數(shù)據(jù)采集前的必經(jīng)階段，一般盡量選擇制高點(diǎn)如山頂房頂?shù)鹊乩砦恢庙敹瞬糠值?。通常?lái)說(shuō)，位置越高，結(jié)果的精度會(huì)越高，然后在規(guī)定范圍內(nèi)設(shè)置最大邊長(zhǎng)即可。第二階段是根據(jù)點(diǎn)位和點(diǎn)的實(shí)際密度進(jìn)行采集，在密度足夠的情況下盡可能多的采集到特征點(diǎn)，在平原地區(qū)適當(dāng)增加采集點(diǎn)且盡量使其相等。為了提高測(cè)量精度，通常與手繪草圖結(jié)合使用，提高自我識(shí)別能力。

2.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理主要以數(shù)據(jù)傳輸和地形圖繪制、橫縱截面繪制[3]以及等高線(xiàn)的處理四個(gè)部分展開(kāi)論述。

2.2.1 數(shù)據(jù)傳輸

外業(yè)測(cè)量的數(shù)據(jù)在保持通訊參數(shù)一致的前提下導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，運(yùn)行CASS繪圖軟件，在右邊菜單欄部分選擇定位方式，在CASS軟件中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，生成CASS新坐標(biāo)，在CASS軟件中以文件形式保存。在下次以文本形式打開(kāi)的過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)檢查，剔除或修改影響線(xiàn)路長(zhǎng)度和起測(cè)點(diǎn)高程的壞數(shù)據(jù)，生成正確的 DAT格式坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。

2.2.2 地形圖繪制

在菜單欄的“定顯示區(qū)”[4]中控制數(shù)據(jù)范圍，在讀點(diǎn)完成后依據(jù)草圖選擇展點(diǎn)號(hào)連接相應(yīng)的點(diǎn)，對(duì)不同地形中的點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)木庉嬓揎?，如在崎嶇地形多?jié)點(diǎn)控制坡線(xiàn)方向或在繪制等高線(xiàn)時(shí)利用復(fù)合線(xiàn)工具批量擬合等，選擇屏幕菜單對(duì)應(yīng)項(xiàng)目按鈕，輸入相應(yīng)點(diǎn)號(hào)回車(chē)刪除實(shí)體所在圖層后制成平面效果圖。

2.2.3 橫縱斷面的繪制

以河道帶狀地形圖為例，打開(kāi)CASS軟件后，在河道中心地段繪制連續(xù)多段線(xiàn)即為縱斷面線(xiàn)，根據(jù)實(shí)際情況編輯特征點(diǎn)里程和高程，最后形成的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件以文件名.DAT格式呈現(xiàn)。根據(jù)生成的縱斷面線(xiàn)輸入橫斷面線(xiàn)的長(zhǎng)度。通過(guò)標(biāo)出的高程點(diǎn)生成對(duì)應(yīng)的里程文件，最后形成的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件以文件名.doat的形式呈現(xiàn)。按規(guī)定格式編輯好坐標(biāo)文件后，生成對(duì)應(yīng)的里程文件，匯總后形成總的斷面圖。

2.2.4 等高線(xiàn)的處理

主要有自動(dòng)生成和手工繪制兩種形式。前者適用于簡(jiǎn)單地貌，地表物較少的情況，在測(cè)量范圍廣的時(shí)候測(cè)量精度更高。后者適用于平坦地貌，但由于其工作強(qiáng)度較大在實(shí)際工作中使用較少。繪制完成后，要對(duì)圖形進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記和修飾工作即可。一般分為四步進(jìn)行：建立DTM模型-編輯三角網(wǎng)-修飾等高線(xiàn)-標(biāo)記等高線(xiàn)及高程點(diǎn)。其中在建模階段，注意高程歸零及復(fù)合線(xiàn)的繪制；在編輯階段主要手段為內(nèi)插、重組、刪除等；在修飾階段注意特殊地段的斷開(kāi)，或根據(jù)需要使用CASS軟件的自動(dòng)切除修剪功能；在標(biāo)記時(shí)注意選擇合適的曲線(xiàn)標(biāo)記，字頭方向及特殊設(shè)置。另需說(shuō)明的是，在不便于繪制等高線(xiàn)可不繪制等高線(xiàn)，或特殊地段可根據(jù)繪制要求縮短尺寸或忽略首曲線(xiàn)。因?yàn)榈雀呔€(xiàn)的繪制精度直接受DTM階段影響，因此前期在點(diǎn)的采集密度和線(xiàn)的標(biāo)注上一定要做好完善的準(zhǔn)備工作。

2.3 土方量的計(jì)算方法

土石方的計(jì)算會(huì)直接影響工程進(jìn)度和具體的工程預(yù)算投入，對(duì)其計(jì)算的準(zhǔn)確度要求較高。土石方計(jì)算通常是指計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高與自然標(biāo)高之間的土石方體積，可以計(jì)算土石方量的軟件有很多，而CASS是建筑工程測(cè)量中常見(jiàn)的一種計(jì)算土石方量的軟件。在CASS軟件中，提供了以下四種計(jì)算土石方量的手段。

2.3.1 方格網(wǎng)法[5]

在使用方格網(wǎng)法計(jì)算土方量時(shí)，要對(duì)原始地形進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換原始數(shù)據(jù)，錄入等高線(xiàn)等信息。通過(guò)特定按鈕布置場(chǎng)地方格網(wǎng)，然后進(jìn)行自然標(biāo)高的采集和設(shè)計(jì)標(biāo)高的錄入，必要時(shí)可進(jìn)行標(biāo)高優(yōu)化，通過(guò)平均值計(jì)算土方量，繪制零線(xiàn)，得出土方量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。這種方法主要是通過(guò)點(diǎn)位高程計(jì)算，計(jì)算過(guò)程直觀(guān)，便于操作。但由于每個(gè)點(diǎn)權(quán)設(shè)計(jì)上較為復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果誤差較大，且適用范圍較為受限，因此通常用于前期估算階段。

2.3.2 斷面法

斷面法一般用于橫向不連續(xù)，縱向連續(xù)變化的地形，其計(jì)算步驟為：輸入地形圖—確定計(jì)算范圍-采集自然標(biāo)高-計(jì)算標(biāo)高-繪制邊坡及斷面-計(jì)算斷面土方量。在轉(zhuǎn)換原始數(shù)據(jù)后，將等高線(xiàn)離散化，輸入連續(xù)線(xiàn)的相關(guān)信息布置斷面線(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)的標(biāo)高可得出填方或挖方斷面積，由公式“相鄰斷面間的工程量=斷面積平均值×間距”得到對(duì)應(yīng)的土方量，由此得出土方量統(tǒng)計(jì)表。這種方法由橫向和縱向兩種計(jì)算方式，通過(guò)局部的土方量計(jì)算整體土方量。好處在于計(jì)算簡(jiǎn)便，但由于特殊地形下相關(guān)數(shù)據(jù)難以確定，在具體操作時(shí)操作較為繁瑣，計(jì)算可能出現(xiàn)較大誤差。

2.3.3 DTM法

DTM法是指建構(gòu)DTM模型[6]計(jì)算土方量的方法，它是根據(jù)三維坐標(biāo)，高程點(diǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)，以及三角網(wǎng)的生成計(jì)算某區(qū)域的填挖方量，從而得出所求方位內(nèi)的總填方量的計(jì)算方法。DTM法計(jì)算土方量通常有三種方法。

a.通過(guò)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計(jì)算。在計(jì)算前進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，如區(qū)域面積、目標(biāo)高程等，注意復(fù)合線(xiàn)的擬合保證計(jì)算精度。在繪制三角網(wǎng)、填挖方分界線(xiàn)后，回車(chē)即可得出計(jì)算結(jié)果表格。

b.通過(guò)高程點(diǎn)計(jì)算。在逐個(gè)選取高程點(diǎn)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，用閉合復(fù)合線(xiàn)確定計(jì)算范圍，其余操作與第一種方法一致。

c.依照三角網(wǎng)計(jì)算。計(jì)算前要?jiǎng)h除多余的三角網(wǎng)，設(shè)計(jì)符合實(shí)際地形的三角網(wǎng)，在三角形的選擇上注意準(zhǔn)確度，輸入相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，繪制分界線(xiàn)后回車(chē)即可得到所計(jì)算土方量。

這三種方法中前兩種需要重新構(gòu)建三角網(wǎng)，所填參數(shù)項(xiàng)大致相同，在具體操作中區(qū)分度不是很大。

2.3.4 等高線(xiàn)法

當(dāng)用戶(hù)通過(guò)圖紙錄入圖形時(shí)，缺乏必要的數(shù)據(jù)文件，前幾種方法無(wú)法計(jì)算土方量，但由于等高線(xiàn)可由圖紙得出，由此CASS開(kāi)發(fā)了通過(guò)等高線(xiàn)法計(jì)算土方量的功能。選取閉合等高線(xiàn)輸入最高點(diǎn)高程，回車(chē)即可得出區(qū)域土方量。這種計(jì)算方法是等高線(xiàn)高度差已知的特性求得的。

2.3.5 道路斷面土方計(jì)算應(yīng)用實(shí)例

在介紹了以上幾種土方計(jì)算方法后，選取斷面土方計(jì)算法進(jìn)行實(shí)例操作說(shuō)明。

a.前期工作：利用DAT文件繪制測(cè)點(diǎn)，在繪制菜單中打開(kāi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件開(kāi)始繪制，在等高線(xiàn)菜單中建立DTM模型，修改相應(yīng)參數(shù)指標(biāo)符合實(shí)際道路斷面情況。

b.設(shè)計(jì)階段：利用pline繪制多段線(xiàn)，確定起點(diǎn)和終測(cè)點(diǎn)完成縱斷面的圖形繪制，根據(jù)縱斷面圖設(shè)計(jì)橫斷面相應(yīng)數(shù)據(jù)，確定橫斷面設(shè)計(jì)高程，以1:500設(shè)計(jì)橫向比例，1:100設(shè)計(jì)縱向比例，連接左右高程點(diǎn)，依據(jù)道路橫斷面具體數(shù)據(jù)設(shè)置橫坡比，溝高等相關(guān)參數(shù)即可。

c.保存階段：選擇合適的保存路徑，以文件名.TXT格式保存以便下次調(diào)用。需注意的是由于文件數(shù)目較多，在命名時(shí)要養(yǎng)成良好的命名習(xí)慣，便于查找使用。

3 應(yīng)用體會(huì)

CASS軟件為CAD軟件的使用提供了更為精確的數(shù)據(jù)，其界面及操作方法與CAD大致相同，區(qū)別主要在于下拉菜單和屏幕菜單的可操作內(nèi)容不同，CASS軟件在下拉菜單區(qū)主要發(fā)揮測(cè)繪功能，屏幕菜單則主要是繪制功能。進(jìn)行模式配置后，兩者界面可相互轉(zhuǎn)換，保存與CAD相同，都是以文件名.dwg的格式保存。利用全站儀測(cè)角和間距時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)可自動(dòng)生成和存儲(chǔ)，因此，降低了外業(yè)測(cè)量精度對(duì)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的影響，大幅降低了人的重復(fù)性工作及成本損耗。即使在數(shù)據(jù)采集測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下，也可以直接利用MICROSOFT EXCEL對(duì)數(shù)據(jù)作出批量修改，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。常見(jiàn)的批量修改功能有，加、乘固定常數(shù)，XY交換等方法。具體操作流程是在數(shù)據(jù)菜單中更改原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)類(lèi)型后，在對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)框內(nèi)填寫(xiě)修改后的數(shù)據(jù)即可。在其應(yīng)用菜單的下拉菜單中，有多種測(cè)量土方量的方法，可根據(jù)具體需求選擇使用。另外，CASS軟件還有數(shù)據(jù)合并和數(shù)據(jù)分幅功能，可以有效減少點(diǎn)重名現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要提取測(cè)量數(shù)據(jù)。在繪制平面圖時(shí)，注意控制點(diǎn)類(lèi)型與應(yīng)用圖例類(lèi)型的對(duì)應(yīng)，此時(shí)草圖就顯得尤為重要。要學(xué)會(huì)區(qū)分不同的控制點(diǎn)類(lèi)型，嚴(yán)格使用圖根點(diǎn)圖例畫(huà)圖根點(diǎn)，用導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)圖例畫(huà)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)圖。在繪制鐵路公路等交通設(shè)施時(shí)，要注意換向及單雙邊測(cè)量。在繪制居民地時(shí)，有四點(diǎn)和多點(diǎn)兩種繪制圖法，依據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。由于篇幅，就不多加贅述?？傊?，在應(yīng)用技巧的使用上，由于細(xì)節(jié)處理較多，對(duì)繪圖人員專(zhuān)業(yè)化程度要求較高，所以一定要注重多進(jìn)行理論學(xué)習(xí)及實(shí)踐操作。CASS軟件功能豐富，如批量處理，實(shí)體檢查，分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，支持多格式轉(zhuǎn)化，輸入輸出接口轉(zhuǎn)換自由等，外業(yè)數(shù)據(jù)處理在信息讀取，坐標(biāo)確立，間距劃分等方面均有突出優(yōu)勢(shì)，屬性面板實(shí)用便捷，多軟件兼容模式等特性已讓其在十幾年的穩(wěn)定發(fā)展下成為業(yè)內(nèi)實(shí)用范圍最廣，口碑最好的工程測(cè)量軟件，市場(chǎng)占有率獨(dú)占鰲頭。

4 結(jié)束語(yǔ)

CASS軟件在數(shù)字化成圖及地理應(yīng)用方面優(yōu)勢(shì)明顯，易于推廣使用，正在逐步替代傳統(tǒng)的手工作業(yè)模式。本文也希望通過(guò)介紹CASS軟件在工程測(cè)量方面的應(yīng)用概況，讓更多人了解CASS軟件，并學(xué)習(xí)和使用CASS軟件，從而提高建設(shè)項(xiàng)目的精確度，確保施工過(guò)程的安全性，減少施工成本，降低人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工程測(cè)量環(huán)節(jié)的技術(shù)性和可操作性，全面提升我國(guó)工程測(cè)量的科學(xué)技術(shù)水平。