曹筱平

摘 要：本文主要闡述了CASS7.0成圖軟件的土方計(jì)算方法，其中包括：DTM法，斷面法，方格網(wǎng)法等，把這些方法運(yùn)用到實(shí)例當(dāng)中，通過(guò)計(jì)算結(jié)果精度比較得出，DTM法其計(jì)算精度最高。通過(guò)對(duì)這幾種計(jì)算方法的應(yīng)用研究分析，找出這些方法的不同之處，為今后的土方量計(jì)算提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：CASS7.0;土方量計(jì)算;精度分析

中圖分類號(hào)：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）07-0161-02

0 前言

近年來(lái)，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)在不斷的發(fā)展，土石方工程量的計(jì)算在各項(xiàng)工程建設(shè)中的應(yīng)用很廣泛，通過(guò)計(jì)算土石方工程量來(lái)控制施工的進(jìn)度，土石方工程量的計(jì)算也是工程預(yù)算造價(jià)和工程款結(jié)算的依據(jù)。因此，在工程測(cè)量當(dāng)中對(duì)土方測(cè)量精度要求越來(lái)越高。DTM法、斷面法、方格網(wǎng)法和等高線法等是CASS7.0軟件常見(jiàn)的內(nèi)業(yè)計(jì)算方法，如果運(yùn)用不同的計(jì)算方法，土方量計(jì)算所得出的結(jié)果都不一樣。現(xiàn)代社會(huì)信息技術(shù)高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的使用已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象，測(cè)繪技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，出現(xiàn)了各種各樣的土方計(jì)算軟件。要想規(guī)范土方量計(jì)算，就要從計(jì)算過(guò)程入手，對(duì)軟件計(jì)算結(jié)果的精度做出分析，評(píng)價(jià)。

CASS7.0成圖軟件在現(xiàn)今的土方量計(jì)算當(dāng)中使用率很高，它涉及的領(lǐng)域主要有三方面，包括地形成圖、地籍成圖、工程應(yīng)用等，其中工程應(yīng)用模塊提供以下四種計(jì)算土方量的方法，即：DTM法，斷面法，方格網(wǎng)法，等高線法。

1 應(yīng)用實(shí)例

CASS7.0地形地籍成圖軟件是由南方測(cè)繪儀器公司研制的，我們使用2秒級(jí)全站儀對(duì)某一場(chǎng)地土石方平整工程進(jìn)行實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集，并通過(guò)CASS7.0軟件把相關(guān)數(shù)據(jù)下載至計(jì)算機(jī)，文件格式保存為dat格式，生成數(shù)字化地形圖。由于等高線算法多用于圖上沒(méi)有高程點(diǎn)而只有等高線的老圖掃描后的計(jì)算，并且要求等高線是閉合的，所以不適用于本例。因此，在數(shù)字化地形圖上分別用其余三種方法計(jì)算同一范圍的土方量，并比較不同的采樣間距，斷面間距和方格邊長(zhǎng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。

1.1 方格網(wǎng)法計(jì)算

運(yùn)用方格網(wǎng)法計(jì)算土方量，首先用復(fù)合線圈定計(jì)算范圍，然后根據(jù)提示，選中計(jì)算區(qū)域邊界線，分別選擇初始和終了兩個(gè)數(shù)據(jù)文件及方格網(wǎng)邊長(zhǎng)，即可計(jì)算出土方量的大?。ㄒ?jiàn)圖1）。

1.2 DTM法計(jì)算

在計(jì)算過(guò)程中，有三種方法需要知道平場(chǎng)標(biāo)高，它們是：依據(jù)圖上三角網(wǎng)計(jì)算，依據(jù)圖上高程點(diǎn)計(jì)算，由坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件計(jì)算。最后，還有一種計(jì)算方法是兩期間土方的計(jì)算，兩期間土方計(jì)算法是指對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行了兩次測(cè)量，對(duì)于各種復(fù)雜設(shè)計(jì)面皆可以適用，而且計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確。

計(jì)算兩期間土方時(shí)，首先根據(jù)兩次所測(cè)的數(shù)據(jù)生成兩個(gè)三角網(wǎng)文件，然后，運(yùn)用軟件中的計(jì)算兩期間土方的功能進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)相應(yīng)的提示，就能夠算出圈定范圍內(nèi)的土方量（見(jiàn)圖2）。

1.3 斷面法計(jì)算

在土方量計(jì)算中，運(yùn)用斷面法計(jì)算步驟比較繁雜，操作起來(lái)比較繁瑣。首先在要計(jì)算土方量的范圍內(nèi)，在適當(dāng)位置用復(fù)合線畫一縱斷面線。然后使用軟件的相應(yīng)功能，根據(jù)提示找到新建的功能，在圖上生成一定間距的橫斷面線，然后再把所圈定的范圍外的所有線條全部都剪切掉，最后分別引用初期和終了兩期dat格式的數(shù)據(jù)文件生成兩個(gè)hdm格式的里程文件。最后再應(yīng)用軟件的場(chǎng)地?cái)嗝婀δ?，根?jù)相應(yīng)提示，引用工程初期測(cè)量數(shù)據(jù)生成的里程文件繪制初期斷面圖;然后還需要引用工程末期測(cè)量數(shù)據(jù)生成的里程文件在原來(lái)的圖上再添加終了斷面線，最后，運(yùn)用軟件的兩斷面線間土方量計(jì)算功能，這樣就可以通過(guò)斷面法計(jì)算出所求范圍的填挖方量。（見(jiàn)圖3）

2 實(shí)例分析

2.1 土方量計(jì)算結(jié)果

分別用方格網(wǎng)法、DTM法和斷面法通過(guò)全站儀測(cè)的地面高程數(shù)據(jù)，計(jì)算出在相同范圍內(nèi)土方量的大小，結(jié)果見(jiàn)表1、表2和表3。

計(jì)算三種方法計(jì)算結(jié)果的最或是值，觀測(cè)值中誤差為：m計(jì)=，結(jié)果見(jiàn)表4。

從表1到表4可以看出，在外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)相同的情況下，運(yùn)用不同的方法來(lái)計(jì)算，所得出的結(jié)果也不同。就算是用同種方法進(jìn)行計(jì)算，也不能保證結(jié)果會(huì)一樣，因?yàn)槌擞?jì)算方法的影響之外，還有采樣間距、斷面間距和方格邊長(zhǎng)等因素的影響。

2.2 結(jié)果分析

全站儀測(cè)量高程的精度，有兩個(gè)因素起決定性的作用，就是距離誤差和高程誤差。通過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：全站儀采樣位置的平面點(diǎn)位中誤差為mD=±0.02m。在通常情況下，影響數(shù)值化地形圖高程精度的因素有很多，不僅僅是算法因素，還有地形類別，采樣方法等。如果運(yùn)用上面的幾種不同的方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，所得出的結(jié)果也不同。就算是用同種方法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果也可能會(huì)是不一樣的，因?yàn)橹虚g還有其它一些影響因素，比如采樣的間距、斷面的間距等。根據(jù)測(cè)量學(xué)誤差理論認(rèn)為，觀測(cè)中誤差大小可以反映其精度的高低，在相同的觀測(cè)條件下對(duì)某一量進(jìn)行多次觀測(cè)，觀測(cè)中誤差越小，表明其離散程度越小，其結(jié)果精度就越高一些，反之，其結(jié)果精度就低一些。因此，在測(cè)量中的誤差直接影響計(jì)算結(jié)果精度的高低。通過(guò)表4不難發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用DTM法來(lái)計(jì)算的觀測(cè)值的中誤差比其余的都小。所以，計(jì)算精度最高的計(jì)算方法便是DTM法。在外業(yè)數(shù)據(jù)相同的情況下，影響計(jì)算結(jié)果精度的因素還有高程內(nèi)插，DTM法和等高線法在計(jì)算時(shí)，所計(jì)算出的結(jié)果精度比較高，因?yàn)樗鼈儾捎玫母叱厅c(diǎn)內(nèi)插是三角網(wǎng)的插點(diǎn)形式來(lái)計(jì)算高程，其擬合效果較接近地面實(shí)際高程。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)看，運(yùn)用方格網(wǎng)法計(jì)算的結(jié)果誤差較大，而且受復(fù)雜地形因素的影響，計(jì)算的精度不高。運(yùn)用斷面法計(jì)算的誤差略小于方格網(wǎng)法。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）CASS7.0軟件包含普通的CAD功能，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的具有土方計(jì)算功能的模塊，功能齊全，使用也很方便，利用計(jì)算機(jī)代替以往的人工計(jì)算，效率大大提高，減輕了內(nèi)業(yè)工作量。在計(jì)算土方量時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法。并且要注意野外采樣方式，主要是碎部點(diǎn)的間距不能太大，特別是地形變化特征點(diǎn)的采集要反映實(shí)地現(xiàn)狀，這樣得出的結(jié)果才更準(zhǔn)確。（2）有些設(shè)計(jì)面比較復(fù)雜，會(huì)對(duì)計(jì)算土方量，控制工程進(jìn)度造成一定影響，而運(yùn)用DTM法計(jì)算可以適用于各種復(fù)雜的設(shè)計(jì)面的計(jì)算，可以有效幫助控制工程進(jìn)度，而且，所得到的結(jié)果精度也較高。（3）運(yùn)用斷面法計(jì)算土方量，得出的結(jié)果精度略高于方格網(wǎng)法，通過(guò)相鄰兩斷面的面積和其間距來(lái)計(jì)算土方量，特別適用于線路的土方測(cè)量。但是計(jì)算步驟比較繁雜。（4）運(yùn)用方格網(wǎng)法，圖面直觀，操作也很簡(jiǎn)單，但它也有一個(gè)弊端就是誤差較大。這個(gè)誤差與方格的邊長(zhǎng)有很大的關(guān)系，方格的邊長(zhǎng)與野外采樣點(diǎn)的間距相差越大，計(jì)算結(jié)果誤差就會(huì)更大。如果地形的高差越小，那么平均的標(biāo)高誤差就越小，相應(yīng)的最后結(jié)果誤差也就更小一些。所以，方格網(wǎng)法比較適合在場(chǎng)地比較平整的地塊使用。（5）在某一地形中，如果等高線不是閉合的，那么就不能運(yùn)用等高線法計(jì)算。所以，等高線法比較適用于地形和坡度都相對(duì)均勻的地方，而且是地表的物體比較少的地方。

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