南方CASS成图系统在曼家寨露天采场道路设计实践中的应用(提交)

南方CASS成图软件在曼家寨露天采场
道路设计中的实践应用
叶勤富
云南华联锌铟股份有限公司采矿车间
关键词：断面图工程量计算工作效率实践应用
摘要：针对曼家寨露天采场不断向北推进，采场内及周边道路经常发生改道。

很多时候时间要求紧、工作任务重，为了提高工作效率缩短设计周期，在短时间内提交满意的设计成果。

经过多次的验证对比，证明使用南方CASS成图软件进行道路设计，操作简单，并且可以快速地完成批量断面图的自动绘制,准确的计算道路各断面的工程量，提高了工作效率,能快速的解决实际问题，也提高了数据的准确性, 同时减少了人为的错误环节, 为道路工程施工提供了可靠的依据，具有较强的推广性和适用性。

曼家采场属于山坡型露天矿山，目前采场的剥采范围为900－1350，垂直高程450米，随着采场剥离由南向北的推进，采场内及东西两帮的地形不断发生变化，经常需要新修道路或者对道路进行改扩建。

使用AutoCAD或3DMine都不能快速的提出道路设计成果为生产服务，特别对道路轴线进行调整时需要多次绘制横断面，对于很长的路线或者复杂的地段来说：是一项繁重而又大量重复的工作, 因此如果能有一个准确、快捷的绘制方法或者软件来替代这项工作, 将会使工作效率大大提高。

现在虽然有3DMine和剖面工具可以自动生成断面图, 但对于许多技术员来说要么软件应用得不够熟练, 要么根本不会使用软件, 而是采用常规
的AutoCAD手工绘制方法进行道路设计，造成工作量大、且耽误时间。

在经过多
次的实践应用中，本人总结出了南方CASS成图软件可以快速又精确的提出所需的道路设计成果，下面将具体介绍该软件的操作方法及应用效果。

一、使用南方CASS成图软件进行道路设计前需要收集的资料
1、设计要求
设计人员应充分领会上级下达的工作任务及要求，根据相关技术规范将设计要求融入到设计中，最大限度的满足使用要求。

2、现状地形图
现状地形图是真实反映地表现状实际情况的图件，任何道路的设计都离不开现状地形图，为了保证道路设计最终成果的真实准确性，现状地形图应是最新实测的与地表现状吻合，所保存的格式必须AutoCAD2004及以下版本格式。

3、现状地形实测数据
实测数据即测量人员使用测量仪器，现场所取得的地表各地物点空间三维坐标（X、Y、Z），所保存的格式必须dat格式。

二、南方CASS成图系统在道路设计中的基本操作流程
使用南方CASS成图系统进行道路设计，也必须遵循道路设计的相关规范和基本步骤：首先应在平面图中确定道路轴线，纵断面设计应注意填挖平衡、坡度、坡长要符合规范；横断面设计应注意道路开挖的坡面角度，同时也要考虑填挖平衡；路面面层结构设计应该充分结合现场实际情况，充分利用现场现有的各种材料，最大限度的减少道路铺垫材料远距离运输减少投资；附属设施设计应该注意安全设施及截排水系统的建设。

下面将介绍如何利用南方CASS成图系统软件，一次性实现道路设计中必须具备的各中参数及规范要求。

1、道路轴线的绘制
道路轴线的绘制是道路设计中的关键，道路设计是否经济合理美观，完全由纵断面线所决定，一条纵断面线的具体位置确定，需要由纵断面线所在位置与各横断线的若干交点来确定，因此在平面图中根据现状地形初步绘制出纵断面线，然后根据横断面与纵断面线的交点对纵断面线进行左右调整，最终确定出经济合理美观的纵断面线的具体位置。

在利用南方CASS成图系统软件绘制纵断面线时，必须使用“多段线”命令进行绘制，若不用“多段线”绘制纵断面线，将造成软件无法读取地形数据，导致不能生成里程文件和对应的数据文件。

2、道路横断面的绘制
根据上一个步骤已经绘制完成的道路纵断面线，使用该软件菜单栏中的工程应用—生产里程文件—新建命令，根据地形变化情况结合精度要求，在软件中指定道路轴线上各横断面的间距，横断面线在道路轴线左右两端的长度，此时道路中轴线中将出现所需要的各个段面的横断面线（图1）。

图1
3、根据断面线生成各断面点的实际高程和距离
通过工程应用—生产里程文件—生产命令，导入高程点数据（现状地形实测数据）文件，同时为里程文件及里程文件对应的数据文件取相应的文件名，并选择保存文件夹，此时软件提示读入的散点过多是否检查，你可以选择不检查即从键盘中输入N即可，软件通过短时间的运算后，将在各横断面线上附上各断面的实际高程点和距离（图2）。

图2
4、道路纵断面及横断面的绘制
上述步骤完成后我们就需要根据地形现状，计算出该道路各段的坡度和高程，我们知道道路的坡度是由距离和高程决定的，因此我们可根据软件绘制的各断面高程和距离数据，通过Excel计算出开挖后道路各段的标高和坡度，并将所得数据复制到记事本中保存为txt格式的断面设计文件，然后从软件中通过工程应用—断面法土方计算—道路断面，导入已经保存的里程文件和断面设计文件，并在道路设计参数选项中输入道路宽度、横坡率、内侧沟尺寸等参数、设定出图的比例，在窗口空白位置指定生成所需的纵断面图和横断面图（图3）。

图3
5、道路工程量计算
当软件自动绘制出道路的纵断面图和各段的横断面图后，我们可以通过软件中的工程应用—断面法土方计算—图面土石方计算，框选图中所有的横断面图，此时Excel软件会自动弹出，自动快速的计算出该道路的所有挖填方工程量（图4）。

图4
三、南方CASS成图软件在道路设计中应该注意的问题
1、道路轴线（纵断面线）的绘制
道路轴线（纵断面线）的绘制必须选用多段线，否则将造成软件无法读取纵断面数据不能生成里程文件和里程文件对应的数据文件。

2、道路横断面的绘制
绘制道路横断面时必须根据实际地形情况，选择合理的断面间距离，横断面的左右间距应该超出开挖线范围，若横断面左右距离过短，将造成无法准确绘制出道路的开挖线准确距离。

3、道路横断面线不能同时与轴线相交两次
一条道路横断面线只能与道路轴线相交一次，若同一条道路横断面线与道路轴线相交两次，将造成软件无法正常生成横断面所在位置的高程和断面间距数据。

4、断面文件的格式
断面文件的格式第一列必须为断面点的序号（1）、第二列为高程（H)、第三列为道路开挖的坡比(I)、第四列为道路开挖的宽度(W)、第五列为道路的横坡率(A)、第六列为内侧沟的上口宽度(WG)、第六列为内侧沟的深度(WG)，同时各列之间需要用逗号进行分隔开，如下所示：
1,H=1288,I=1:1,W=15,A=0.02,WG=1,HG=0.5
2,H=1345.5375,I=1:1,W=6,A=0.02,WG=0.6,HG=0.5
3,H=1349.075,I=1:1,W=6,A=0.02,WG=0.6,HG=0.5
5、横断面线与地形不垂直
当软件自动生成的横断面线与地形线不垂直时，可以根据设计需要，进行手动调整使横断面线尽量与地形线垂直，从而保证工程量计算的准确度。

四、南方CASS成图软件在曼家寨露天采场道路设计中应用的效果
通过近一年的使用，经过在曼家寨采场内使用南方CASS成图系统软件对西帮公路进行改道设计、东帮1180以上道路进行扩建设计、铜街采场至铜街选厂多条道路设计及实际应用对比，该软件大大的提高了工作效率，降低了人为误差，能快速及时有效的自动批量绘制断面图，准确计算所需的工程量。

使用南方CASS 成图系统软件进行道路设计，比使用AutoCAD 或3DMine软件具有明显的优势。

首先从软件操作上更加容易并且能快速掌握，从工程量计算精准度方面进行对比，南方CASS成图软件所计算的工程量与实际工程量更加吻合，而3DMine所计算工程量总体偏大，并且在生成三维实体时在道路转弯地段出现陡坎，剖面图无数据标注；使用AutoCAD软件进行道路设计所有工作都需要人工完成，工作效率低、人工工作量大，极大的影响了工作效率，具体情况见“常用制图软件道路设计中实际使用情况对比表”。

因此通过上表可以看出，南方CASS成图软件在道路设计应用中，无论从工程量的计算、还是纵横剖面图的绘制、软件应用难易程度、工作效率、软件开放程度，比3DMine矿业工程软件及AutoCAD软件都具有明显的优势,很大程度上提高了工作效率。

五、结论
本文利用南方CASS成图软件的特点，结合道路设计规范及工作实际，从软件的应用、软件操作中应注意问题及实际应用效果，系统的介绍了利用该软件进行道路设计的各个流程。

使用3DMine矿业工程软件、AutoCAD软件进行对比验证，表明该软件在道路设计中具有明显的优势，该软件可以快速地完成批量断面图的绘制,准确的计算道路各断面的工程量，提高了工作效率, 也提高了数据的准确性, 同时减少了人为的错误环节, 为道路工程施工提供了可靠的依据。

参考文献：
[1]南方CASS7．1用户手册．广州：南方测绘仪器有限公司．2005
[2]姜远文，等．道路工程测量.北京：机械工业出版社.2002
[3]《厂矿道路设计规范》GBJ22—87.中国建筑工业出版社.1998.8。