恒大地产集团天津有限公司 天津 300041
摘要：随着我国建筑行业的不断发展，现在基本上所有项目都需要进行场地平整才能够进行施工建设，其中土石方量的计算在丘陵等地尤为重要，直接关系到各方的经济利益。随着计算机技术的发展和测量软件的成熟，土石方计算在计算机上用专用软件进行能达到快速准确的目的。南方CASS软件就是其中的一种，本文结合实例介绍一种利用方格网法计算大面积土方量的方法。由于自然地表是千变万化的，绝对准确无误地计算出土方量，是不现实的，只要按照自然地形的变化采取足够精度的数据采集方法，测量或采集合适的并且足够多的特征点，根据这些特征点将其假设或划分为与自然地形近可能相近的几何形状或数学模型，并采用具有一定精度的方法进行计算，即可求得体积。
关键词：CASS方格网法；土方量；计算应用
引言
如何利用测绘部门现场测出的原始数据计算土方量成为研究人员关注的问题。目前计算土方的方法较多，有体积法，Cass方格网法，ArcGIS等，其中，方格网法因其快速、直观可计算出不同设计标高对应的土石方量等优点应用广泛。
1方格网法计算
1．1数据的获取
通常土方量的计算主要通过两种方法获得计算所需要的数据，分别是外业测量和根据内业提取数据。外业数据采集时，对于范围稍大的测区要先建立测区控制网，精度要满足土方量计算的相关精度要求，平面控制一般采用RTK布设即可。对于范围较小的测区，可采用任意坐标系的方式建立控制网。在采集野外数据时采集点的密度应该适当，过疏不能真实反映地形，过密则增加野外工作量，造成不必要浪费。野外采点时，可以用一站多镜的方式进行，一般在地形线上要有足够密度的点，特征点也要尽量测到，这样才能真实地反应地形；在其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。正确选择地形特征点（如地势变化比较大的陡坎处最好坎上坎下同时测点）是外业数据采集十分重要的工作，它是内业计算的基础。
同样也可以根据已有的地形图，根据图面测高程进行计算。同时在必要的地形点根据以后的等高线进行高程点的加密，以保证地形图能够更加真实的反应当地的地形变化情况。
1．2特点及适用范围
方格网法土方量计算具有操作简单，计算结果直观、容易理解等优点，地形变化连续、地势平缓的地形适应这种方法，计算土方量对精度要求不太高，故实际工程计算中普遍采用此法。
2内业计算
内业处理的基本思想就是把野外采集的高程点转入CASS软件中，然后采用相关模型进行计算。CASS在工程应用中，计算土方量的方法有多种，最常用的有：DTM法土方计算、用断面法进行土方计算、方格网法土方计算，等高线法土方计算。下面就重点方格网法进行阐述。
坐标数据文件是CASS最基础的数据文件，扩展名是“.DAT”。无论是野外采集的数据还是根据已有地形图获得的数据，最终都要生成坐标文件。而由方格网来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X、Y、Z）和设计要求的，通过生成方格网来计算每一个长方体的填挖方量和四个角点的设计高程，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。
菜单“工程应用”-“方格网法土方计算”。
屏幕上将弹出选择高程坐标文件的对话框，在对话框中选择所需坐标文件。
提示：选择土方计算边界线，用鼠标点取所画的闭合复合线。
输入方格宽度：（m）<20>这是每个方格的边长，默认值为20m。由原理可知，方格的宽度越小，计算精度越高。但如果给的值太小，超过了野外采集的点的密度也是没有实际意义的。
提示：最小高程=XX.XXX，最大高程=XX.XXX
总填方=XXXX.X立方米，总挖方=XXX.X立方米
同时图上绘出所分析的方格网，填挖方的分界线（绿色折线），并给出每个方格的填挖方，每行的挖方和每列的填方。结果如图1所示。
图一
方格网法计算土方量中，软件首先将方格网的四个角点高程相加（如果角上没有高程，则通过附近的点内插出该点的高程），取平均值与设计的高程相减。然后通过指定的方格网边长得到每个方格网的面积，再用长方体的体的体积得到相应的填挖方量。因此这种方法得到的土石方量与其它的方法相比存在较大的差异。但是在地形比较平整的地带，其计算比较方便和划算。在这里结合实例对该方法进行一定的分析。
3土方量计算方法试验研究
3.1试验区选择
为研究方便，特选定地形相对单一的一土丘作为研究对象。
3.2数据采集
围绕土丘建立测图控制网，利用全站仪按约5m间距采集地形点的三维坐标。
3.3土方量计算边界线的确定
为比较多种土方量计算方法的精度，要求土方量计算的范围必须相同。根据实测数据生成等高线，设定高程为6m的等高线所圈定的范围为研究对象。利用方格网法进行土方量计算时，要求“选择土方计算边界线”，而高程为6m的等高线必须为复合线，为此需先在CASS状态下生成等高线，再切换到CAD状态下画多段线，利用“修改/特性匹配”菜单，将6m的等高线匹配成复合线，再转到CASS状态下计算即可。
4 实际计算步骤
在南方CASS中通过方格网法进行土方量的计算，其首先根据建立的DTM模型，进行坡度分析中的颜色配置，在这里很据设计的要求将坡度按10%分成两个梯度，然后进行颜色填充，即可根据建立的DTM模型完成坡度的划分。方便计算者多区域、多作业人员进行计算。其中主要的计算步骤如下。
（1）根据坡度分析结果使用闭合线选择一个较为合适的区域，将其中的高程点生成高程数据文件。
（2）在CASS中选择方格网法土方量计算模块，从上往下选择高程点坐标数据文件，点击斜面。根据四周高程数据选择一个合适的坡度，选择5.3%坡度，基准点1和基准点2分别选择高程为1992.55和1992.67两个点，向下方向一点选择高程为1988.63的点。其设计高程为1992.15和1992.17。
（3）在这里多次修改设计的坡度和基准点和设计高程，以达到平整区域与周围地形的匹配。
结语
根据以往计算经验，直接使用一般地形图计算而得的土石方结果与真实值的差值可达20%~30%，有时会更大。所以在外业测量时，要抓住用于土石方计算这个目的，在采集数据时，密度较一般的地形图要有所提高，加强地貌（如坎上、坎下）数据的采集工作，使得高程数据对地形的表达更加完整。如果受条件限制，使用的是现有的地形图，那么一定要对地形图进行二次处理，主要是对地形变化区域的高程点位进行添加与删除。在完成处理之后保存结果，再进行坐标数据的提取和其他土方计算操作。
参考文献：
［1］谢宗繁，王文惯．DTM模型法在土石方中应用［J］．水利规划与设计，2015：66－68．
论文作者:孙晓明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/12
标签：土方论文; 高程论文; 方格论文; 地形论文; 挖方论文; 数据论文; 等高线论文; 《防护工程》2018年第16期论文;