CASS中土石方计算方法探讨

CASS中土石方计算方法探讨摘要：本文介绍了方格网法、断面法、DTM法计算土石方方量的原理以及CASS中三种方法计算土石方方量时的计算过程演示。

在毕业课题实验中，外业中利用南方全站仪采集了平原和山地两种地形的小区域范围内的1:500大比例尺地形资料，后经过内业数据处理得到两种地形的地形图，在两种地形图上画出土石方方量计算的范围以及给定平面设计标高、纵横断面设计、方格网格点设计标高、边坡等参数，并对平原和山地两种地形分别用以上不同方法进行土石方方量计算，同时在各自方法计算时描述了不同求算途径的操作步骤和注意事项，最后分析各种方法计算得到的土石方方量结果，总结了每种方法计算土石方方量时的差异以及适用范围。

关键词：方格网法；断面法；DTM法；土石方量计算The Research for the Methods of Earthwork Calculationin CassAbstract:this paper introduces the grid method, cross section method, the principle of DTM method to calculate earth-rock all quantity and CASS in three kinds of method to calculate earth-rock when all of the calculation process of demonstration. In graduation project experiments, field of using total station to collect the south plains and mountain two small areas of terrain range of 1:500 large-scale terrain data, after the data processing in the industry for two kinds of the topographic map of terrain, drawing on the two kinds of topographic map, stone square is calculated and given the scope of design of plane design elevation, profile and cross section, the square mesh point design parameters such as elevation, slope, and the plain and mountain respectively with two kinds of terrain earth-rock all quantity calculation, three kinds of methods mentioned above in the respective method at the same time describes the different calculate way of operation steps and matters needing attention, in the final analysis all kinds of methods to calculate the amount of earth-rock all as a result, each method are summarized when calculating earth-rock all quantity difference and applicable scope.Keywords: grid method, section method, DTM method, Earth-rock all quantity目录第1章绪论 (1)1.1选题背景、目的和意义 (1)1.2本文的主要内容 (1)第2章土石方的计算方法 (2)2.1土方计算原理 (2)2.1.1方格网法土方计算原理 (2)2.1.2断面法土方计算原理 (3)2.1.3DTM法土方计算原理 (4)2.2CASS中土方计算 (5)2.2.1方格网法土方计算 (5)2.2.2断面法土方计算 (8)2.2.3DTM法土方计算 (18)第3章对几种方法的探讨 (21)3.1CASS计算山地土方量 (21)3.1.1方格网法计算山地土方量 (21)3.1.2断面法计算山地土方量 (22)3.1.3DTM法计算山地土方量 (23)3.2土方计算方法分析 (24)3.2.1几种方法的差异 (24)3.2.2计算结果分析 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第1章绪论1.1 选题背景、目的和意义背景：在国家经济建设快速发展的今天，不断完善国家基础建设和改善人民生活水平同样显得至关重要。

随着城镇化进程的不断加快，旧城区与无法满足建设需要，城市开发快速向郊区丘陵地带扩展。

在建设过程中，土石方开挖作为不可忽视的因素开始明显。

如何使土石方量的计算值尽量接近实际值，是业主单位和施工单位都非常关注的问题，土石方量是工程费用概算及方案优选的重要因素。

目的：土石方量测量与计算是测量人员的一个重要任务，也是工程预决算的基础资料，土方量计算的正确、及时性是能否有效进行工程建设和管理的一个重要因素。

它与工程的投资直接相关。

因此，准确、快速的计算土方量对开展规划设计、控制总投资及分配资金具有重要意义，也尽可能的减少因土方计算的精确性而产生的纠纷。

意义：土石方工程量的计算，实际上就是计算设计标高与自然地面标高之间的土石方体积。

在过去,通常采用方格纸用图解法来计算,这种方法精度差,速度慢。

随着数字测图技术的发展,在现行的测绘软件中,基于AUTOCAD平台的南方CASS是数字化测绘成图系统运用最广泛,高效、快速、准确的软件，计算方法的多样性，计算成果的可靠准确性也被各方认可。

CASS 8.0已成为国内测绘软件的一个知名品牌,它不但有地形、地籍成图功能,也有工程应用功能,其中就有断面法计算道路土石方量功能,这使得土石方量计算变得快捷而准确。

CASS 8.0中提供比较简单的操作方法进行计算；而以曲面或连续不同坡度的斜面作设计面来计算土方量时，操作就相对复杂了。

CASS 8.0中提供DTM法、断面法、方格网法等计算土方量的方法，满足各方生产作业需要。

1.2 本文的主要内容本文的主要是内容：研究方格网法，断面法，DTM法计算土方量的原理；掌握各方法计算步骤及优缺点。

在平原和山地两种地形条件下分别使用方格网法、断面法、DTM法计算土方量，通过对同一地形用不同方法计算土石方量，由计算结果分析在不同的地形条件下使用哪种方法最为适宜，探讨哪种方法更具准确性。

第2章土石方的计算方法随着经济建设的迅速发展，国家基础设施也在不断建设中，土石方计算在工程中有着重要意义和作用，也直接关系到工程造价。

传统的土石方计算方法主要有方格网法，这种方法便于人工插值和手工计算，但由于手工计算和插值的效率较低，难以将方格网细化。

随着计算机的普及，土石方计算软件基本成为工程测量的一项常见作业。

目前，软件土方计算主要方法有：方格网法，DTM法，断面法等。

不管哪一种方法，就是将计算区域分成若干小块，将这些小块模型化，以便于公式计算出它的体积。

从而形成高效、快速、准确的计算方法，它使土石方计算变得快捷而准确。

2.1 土方计算原理2.1.1 方格网法土方计算原理方格网法计算土方量的原理：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方或挖方量，最后累计得到指定范围内的填方和挖方量，并绘出填挖方分界线。

方格网法计算土方量的方法：系统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。

方格网法计算土石方量多用于地形起伏变化不大的区域。

方格网的大小一般多采用10m×10m、20m×20m的方格。

再用经纬仪采用三角高程测量的方法或者用水准仪进行水准测量，采集每个方格网顶点高程。

若遇到一些地形点并不是在方格网顶点时，应将高程点内插在方格网顶点上。

在CASS8.0中绘制方格网，并用高程内插的方法，确定方格网顶点高程。

用这种方法采集高程点时，尽量均匀采集地形点，并且采样点应尽量的多。

这种方法不能充分体现每个高程点的含权量，地面点坐标（X，Y，Z），即Z 值覆盖的面积大小没有考虑到计算过程中，只按个数平均计算每个正方形格网的平均高程，这种先天不足的计算方法只能概略计算，精度不是很高。

尤其在复杂的地形条件下，更不适合这种计算方法。

理论上正方形格网越小，计算精度越高，但高程点的分布密度不足，正方形格网再小，其计算结果也是毫无意义的。

该法外业工作量大，测点可能受到地形限制，格网间距越小精度越高。

优点是：直观、易懂、计算简单，是业主方和施工单位普遍接受和使用的方法，可以用笔或计算器直接进行复核。

其中，设计面可以是平面，斜面（一个方向放坡：基准点、两个不同方向放坡：基准线）和三角网（多个坡面：三角网文件）。

2.1.2 断面法土方计算原理断面法土方计算的原理：在地形图上或者碎步测量生成的平面图上，断面法土方计算是根据土方计算的范围，以一定的间距等分场地，将场地划分为若干个相互平行的横断面，按设计高程与地面线组成的断面图计算每个横断面所围的面积，以相邻的两断面面积的平均值乘以此两端面的里程差，得到此相邻两里程范围内的体积，将各相邻断面体积求和，即可得到此计算区域的总体积，并绘出土石方量计算表。

断面法土方计算方法：最常用的就是平均断面法，即假定两相邻面间的填方或挖方体积，是一个高度为断面间距的棱柱体，于是填方或挖方量：V= (A1+A2)*D/2 (2-1)在(2-1)式中A1、A2是相邻断面的填方或者挖方面积；D 是相邻断面间距。

线路的总土方量为各相邻面间填方或挖方体积的总和。

在横断面线位置上连接复合线，采用图上高程5米间隔采点法生成里程文件，再绘制断面图，计算断面上填方面积，最终计算土方总量，断面法的表达式为参照公式如下：V=∑=n 2i i V =∑=ni 2（1-i A +i A ）i L /2 (2-2)在(2-2)式中，1-i A ，i A 分别为第i 单元渠段起终断面的填(或挖)方面积；i L 为渠段长；i V 为填(或挖)方体积。