CASS中土方计算方法的探索与研究

CASS中土方计算方法的探索与研究

【摘 要】本文主要阐述了CASS中三种常用的土方计算方法，然后介绍了基于CASS8.0下的土方计算原理，并对某两种地形数据进行了土方解算，根据计算结果进行分析对比，得出三种方法之间的区别。

【关键词】土方计算； CASS8.0；分析对比；不同点

一、研究背景

近年来，土地规划设计工作正一步一步的走向成熟化，但土石方量的计算依然没有一个完整的体系和标准。所以在目前的设计工作中，土方量计算普遍来得简单而且粗糙，这给预算编制以及相关的管理工作造成了较大的影响，几乎已经成为项目审查工作中迫切需要解决的一个技术性难题，因此，需要对土方量计算方法进行比较研究，从而优化其相关工作，为工程规划施工提供方便【1】。

二、研究内容

本文通过对三种主要土方计算方法的计算原理进行阐述，以CASS软件为平台对指定设计区域进行土方计算，从中比对各种计算方法在各种条件下所得结果，并得出各种计算方法存在的误差来源与其各自适用的条件范围。

三、论文结构

论文的结构框架按照提出问题——分析问题——解决问题的思路进行，并在实例分析中对各种计算方法进行探索与研究。

四、土方量计算方法原理

土方工程量的计算是求设计高程与自然地面高程之间的填（挖）土方的体积。基于设计面与自然地形的变化性，无法用标准的几何模型表示其相应的地貌特征，所以，不可能准确无误地计算出土方工程量。因此，在测量计算中，需要选取合适的地面特征点，将自然地形在某一方向上的变化简化为一定的几何线性变化，再求出该几何线与设计线之间的面积，最后乘以设计高度便可求得体积，亦即所求的土方量。

基于工程外形的不规则性，无法采用标准的数学结构表示目标区域的地形外貌与设计结构，所以，很难得到精确的计算结果，因此，通常将其假设划分为多个一定几何形状的有机结合体，并采用具有一定精度且和实际情况相似的几何模型进行计算。

1、断面法

断面法又称截面法，是最传统的计算方法，其计算方法相对较为简便，便于检核，是土方量计算的主要方法。

在断面法的计算过程中，一般都采用一定的间距L截取平行的断面，在完成断面的截取之后，绘制每个断面的自然地面线和设计地面线后，然后分别计算每个断面的填、挖方面积，进而计算两相邻断面之间的体积，即为填、挖方量。最后将计算结果进行统计，用梯形公式计算出总的土方量。

2、方格网法

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）和设计高程，通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，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。首先将方格的四个角上的高程相加（如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得出其高程），取平均值与设计高程相减。然后通过指定的方格边长得到每个方格的面积，再用长方体的体积计算公式得到填挖方量【2】。

3、DTM法（三角网法）

由DTM模型来计算土方量的方法称之为DTM法或者不规则三角网法，它是根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设定高程通过生成三角网来计算每一个三角棱锥的填挖方量，最后累计得到指定方位内填方和挖方的土方量。

五、CASS中土方量实例解算与分析

本章在熟悉理解三种常用土方计算方法理论基础上，运用CASS软件，对某地区（地形分别为平原与山地）地形图实测数据进行土石方量的实例计算，得出各算例计算结果。

得到下数据表3-1：

六、分析与总结

基于对第三章实例计算结果的横向对比分析讨论，即得出下列结论：

1、在狭长地段以及某些高差变化较大的山地区域，相比较这三种常用的计算方法，断面法就体现出了一定的优势。在计算的过程中，在保证一条准确合理的纵断线前提下，根据实地情况，尽可能多地采集地形地貌特征点，缩短横断面之间的间距，从中截取有效横断面能够有效提高计算的精度。

2、在一些地形相对平缓，高差变化不大，且测算区域范围较大的地区，因为其地势变化较小，场地相对平整，视野开阔，便于大范围的数据采集，方格网法能够在这样的环境下合理应用所采集的点位信息，保证计算结果的精确。所以，在这样大范围的平坦地区，优先考虑使用方格网法。方格网法计算土方量的过程

中，在对点位数据采集到位的前提下，方格宽度越小，其计算精度也将来得到提高。而在点位数据有限的情况下，合理地根据实际情况选取设定方格网的宽度是决定其计算精度的关键，当然相对而言，平场总面积对于最后的计算结果也存在一定的影响。而在某些设计面非平面的平场工作中，场地坡度，甚至于设计高程都对最终的计算结果有影响。

3、在拥有足够完整数据信息的情况下，建立的三角网能够非常准确地表现地形的变化特征与地貌状况。在这种环境下，采用DTM法能够在一个非常高的计算精度上进行土方量的计算。DTM法的计算精度取决于对三角网模型的建立以及该模型下每个三角形顶点的数据准确性。在建立模型的过程中根据实际情况合理调整三角形，充分考虑地性线，陡坎，地物等对构网的影响能够有效提高DTM法进行土方量算的精确性，准确的角点信息同样能够保证计算精度。

参考文献：

[1] 张光辉.测绘通报（N）.测绘出版社，1997，（5）.

[2] 李仲勤，韩 峰.基于GIS的线路土石方工程量的快速计算方法[J].兰州理工大学学报，2007，33（5）.