CASS土方量计算方格网位置与方向的调整

李向民，王丽椿

(广西建设职业技术学院，广西南宁 530003)

1 引言

土方量是工程各方都很重视的数据，土方量计算要求既准确合理又直观易查，方格网法是目前广泛使用的土方量计算方法，其中，南方测绘仪器公司出品的基于AutoCAD的CASS软件是常用的土方量计算软件，可以根据原地面的地形点，按方格网法计算其相对于完成面的土方量。当使用CASS进行土方计算时，其生成的方格网的位置由软件自动设定，方向为横平竖直，如图1所示。

图1 CASS自动生成的方格网

由于方格网的位置和方向与土方计算范围线及建构筑物的主要分布和朝向不一致，图面会出现很多不规则格网，使图面标注杂乱，影响阅读;此外，格网与建构筑物的位置关系不明确，不便于土方的复核与检查。

CASS软件不提供方格网位置与方向调整的工具，但笔者经过试用和分析，发现可以通过一定的方法，任意调整格网位置与方向，一般是与场地的形状与朝向一致，使格网与地物的相互位置关系明确，便于复核与检查，同时减少不规则格网的数量，使图面简洁美观。下面介绍如何根据工程的需要，进行CASS土方量计算方格网位置与方向的调整。

2 格网方向与位置调整的方法

2.1 调整图形的方向

调整图形的方向是使图形计算范围的主要朝向为水平方向或竖直方向。先明确地形图的主要朝向，一般是在图上选取一条与主要朝向一致的直线，例如图2中的AB。然后绘出调整后的水平目标方向线，例如图2中的AB'。其中A是两条方向线的共同始点，它应是明确的可定位点，能根据位置关系调整回原始的方向和位置。AB'与AB的长度可以不相等。

图2 图形方向调整前

通过旋转工具或命令，使地形图的方向与目标方向一致，即图形的AB与AB'重合。在旋转操作时，选A点为旋转基点，并利用相对关系法来确定旋转角。即提示行出现“指定旋转角度或［参照(R)］”时，输入“R”然后根据提示，在图上点取旋转角始点(A点)、原方向点(B点)和新方向点(B')点。旋转后的图形如图3所示。

图3 图形方向调整后

2.2 调整地形图的位置

由于格网线的位置自动取整米，应调整范围线主要朝向边的位置，使其为整米。还可根据实际需要，调整到整5 m或整10 m。调整的方法是选取图形，然后通过平移工具或命令，以A为基点，输入A点新的整数坐标，将图形平移过去。例如，图3中A点的实际坐标为(Y=523 142.224，X=2 520 582.218)，可平移到整 10 m的位置(Y=523 140.000，X=2 520 580.000)。

2.3 调整土方范围线的西端和南端的位置

经过试验和分析得知，CASS格网的位置是按照一定的规律来确定的，其中水平格网线的位置与土方范围线的最小(最南)X坐标有关，竖直格网线的位置与土方范围线的最小(最西)Y坐标有关。具体为:

式中:X1为从南往北第一条水平格网线的X坐标;

Y1为从西往东第一条竖直格网线的Y坐标;

XS为土方范围线的最小X坐标;

YW为土方范围线的最小Y坐标;

L为方格网的间隔。

Int为去除小数点后面的数字的取整函数

为了使格网位置按自己的要求定位，应先确定两个方向第一条格网线的坐标X1和Y1，然后反推土方范围线最小坐标XS和YW，由式(1)并考虑到X1和Y1已调整为整数，可得到XS和YW的算式为:

式中的0.2 m是为了确保取整后为所需要坐标数据而增加的值，避免因图面显示精度不够而发生偏差，该值也可以是其他小于0.5 m的数字。

例如，图4所示范围线的南侧AB是水平线，西侧AC是竖直线，要求第一条水平线与AB线重合，第一条竖直线与AC线重合，即X1=2 520 580.0 m，Y1=523 140.0 m，格网宽度L=20 m，代入式(2)得XS=2 520 570.2 m，YW=523 130.2 m。

图4 计算范围南端和西端与格网线的关系

在图上绘出 XS=2 520 580.0 m和 YW=523 140.0 m的点，例如图4中的A'点。用编辑多段线的工具或命令，在范围线上增加点，并调整该点到A'，可使范围线的最小X、Y坐标符合要求。为了使土方的实际范围土方量不受影响，可让从A点延伸到A'点再返回的两条边重合。

2.4 重新采集地形点的数据文件

CASS方格网计算时，需要调入原地面地形点的坐标高程数据文件，但图形经过旋转和平移后，原来的数据文件和图形对不上，需要获得新图形的地形点数据文件。利用CASS的“高程点生成数据文件”功能，可以生成新的数据文件，用于土方量的计算。

如果是两期土方量计算，即完成面是实测的竣工地形点，也需要进行同样的旋转和平移，然后在新的图形上建立数字地面模型，即三角网。三角网的建立可以直接根据竣工图上的高程点建立，故不必建立新的完成面地形点数据文件。

2.5 土方量计算

根据新的图形和数据文件，采用CASS方格网法按正常步骤即可进行土方量的计算，得到格网符合自己要求的土方量计算图，如图5所示。由于格网点相对地形点的位置不同，格网调整后的土方量与调整前的土方量可能会略有差别，但只要恰当地根据地形变化程度确定格网间隔，调整前后的土方量之差将小到可以忽略。

图5 图形方向和位置调整后的土方计算图

图6 图形方向和位置复原后的土方计算图

2.6 图形方向与位置的恢复

如果需要得到与原图方向和位置一致的计算图，以便成果图与原图及原始数据一致，可将计算图经过反方向的平移和旋转，方法与2.1、2.2相同，只是方向相反。如果事先保留一些原图形的标志线和标志点，例如图2中的AB，可较快地实现图形的复原，提高工作的效率。

3 结语

CASS软件是工程中常用的基于AutoCAD的土方量计算软件，具有使用方便和成果可靠的特点，不足之处是不能根据工程的需要设置方格网的方向和位置，容易产生大量的不规则格网，影响图面整洁，同时也不便于确定格网与地物的位置关系，影响土方复核检查。

本文分析了CASS软件生成格网的规律，得到格网位置与土方计算范围线最小X、Y坐标的关系函数，在此基础上提出将原始图形旋转和平移，并调整土方范围线的最小X、Y坐标，实现任意调整格网的方向与位置，优化成果资料，使其更好地满足工程的需要。

［1］罗德仁，邹自力，汤江龙.工程土方量计算比较分析［J］.华东理工学院学报，2005，28(1):59 ～64.

［2］刘建英.南方CASS软件土方量计算方法的探讨以及特殊地貌土方量的计算［J］.城市勘测，2008，(5):108～115.

［3］邓铁军，何晗芝.误差传播定律在土方计算偏差分析中的研究［J］.铁道科学与工程学报，2009，6(1):68～73.

［4］季朝亮，李宗聚，马学民.关于几种土方量计算方法的研究［J］.测绘与空间地理信息，2010，33(3):219～226.

［5］雷松，王海英，艾云毅.方格网法与三角网法相结合准确计算土方量［J］.城市勘测，2011，(6):154～156.

［6］范玉平.南方CASS在土方计算中的应用［J］.测绘与空间地理信息，2011，34(4):249 ～251.