CASS9.0软件在土方量计算中的应用

孔勇

摘要：CASS9.0软件断面法土方计算法能数字化绘图、一键批量成图及自动计算土方量，计算成果可靠。其中，直接断面法应用于带状、狭长结构;间接断面法采用数字高程模型生成里程文件，应用于任何千变万化的 地形。以基坑开挖为例，对 2 种方法的操作流程进行了详细论述，与 DTM 法计算成果进行了比对分析，指出了 提高断面法精度的措施。

关键词：CASS软件;断面法;里程文件

1 土方计算软件在基坑开挖工程中计算工程量的必要性

在建筑工程施工中经常要计算各种建筑物基坑 的土方工程量，几乎每个土建工程都有土方工程量 计算。在计算过程中，有些采用公式计算法，有些采 用软件 CAD 绘制断面图计算法。公式计算法主要是 采用现有公式进行计算。软件 CAD 绘制断面图计算 法主要是画出土方开挖的断面，取相邻断面的平均 值，已知两断面的距离，断面的平均面积乘以两断面 的距离即可求出两断面间的土方工程量，依次类推，可求出多个断面的土方工程量。但这种方法绘图时 间长，计算慢。对于开挖断面不太规则的土方工程，软件 CAD 画断面图计算土方误差较大。因此，如果 采用专业的土方计算软件进行计算，就能快速绘制 出土方断面并自动计算出工程量。

2 断面法土方计算原理及流程

2.1 断面法土方计算原理

把确定的土方计算范围，以一定的间距（可不等分）划分为若干相互平行的横截面;按照原始地面线与设计线 组成的断面图，计算断面线所围成的面积;以相邻两断面 面积的平均值乘以两断面的间距，得到相邻两断面间体积;各个相邻断面的体积相加，求出总体积即土方量。这种计 算土方量的方法称为断面法，亦称为平均断面法。为了减 小断面法计算偏差，规范对断面间距布置做了规定：开挖、填筑工程应根据土方计算成果的用途、工程部位和地形复 杂程度在 5 ～ 20 m 范围内选择;有特殊要求的部位按设计 要求执行 [1]。唐平英研究了断面法计算精度的问题，指出 相邻断面面积相差较大时，平均断面法计算土方量的误差 较大 [2]，因此在实践中应调整相邻断面间距值，控制断面 面积比值（小断面与大断面面积之比）不小于 0.6。

2.2 断面法土方计算流程

根据采集数据方式的不同，断面法一般分为 2 种：一种 是直接断面法，即先根据设计图纸、实际地形地貌布置断面 位置，再进行原始地形断面测量，在工程施工中和工程竣工 后进行开挖断面和竣工断面测量;另一种是间接断面法，即 先测量碎步点，勾绘三角网，再根据三角网截取断面图，继 而进行工程量计算。

3 土方计算软件计算土方量的方法

3.1 DTM法

使用JPS采集的数据直接展绘在图上，其采集的数 据不经过落地，直接传送到计算机，减少出错率，用 DTM法计算土方量，既提高精度又提高 速度，适合于任何场合。另外，DTM能够计算设计面 是水平面、倾斜面和不规则面等的土方量，确定土方平 衡时的设计高程和土方量，在控制施工进度方面作用 非常大。

3.2 方格网法

计算土方量，操作简单，图面直观，可增强测量计算的透明度。方格网法计算土方量的误差主要来源是方 格顶点高程的测量误差、场地面积的求积误差等，同时 也跟方格边长有关，采用的方格边长越短，计算越精 确，考虑到绘图比例尺的关系，一般方格边长取 5.0m 为宜。地形高差越大，采用算术平均法计算平均标高误 差越大，求出的土方量误差也大。采用加权平均法可以 提高其计算精度。当精度要求更高时，应考虑用 DTM 法计算。

3.3 等高线法

其计算土方适合于地形坡度均匀的地方，其等高 线必须闭合，否则难以计算。因此，等高线法适合于地 面坡度大，地物少的地方。

3.4 断面法

采用相邻两断面的面积和其间距计算土石方量 的，适用于地形为狭长地带的土地平整测量，特别是线 路的土方测量[7]，但计算的数据格式要符合计算软件的 要求，增加不少工作量。

4 断面法土方计算精度分析

4.1 直接断面法精度影响因素

影响直接断面法土方计算的主要因素有：①野外测点 是否按地形变化，采集全部变化点;②测点偏离断面线的 距离大小;③相邻断面的间距。

4.2 间接断面法精度分析及实例计算

间接断面土方计算精度取决于对真实地貌的采样过程 及对数据的二次处理。在 CASS9.0 软件中，DTM 法、断面 法及方格网法等土方计算方法的本质区别是对野外采样数 据的二次处理机制不同。基于数字高程模型的“计算 2 期 间土方”（DTM 法）的成果精度最高 [5]。现将间接断面法 土方计算成果与之比较分析。

4.3 提高斷面法计算土方精度的措施

断面法计算土方原理简单，计算成果可读性强。为了 提高土方计算精度可以采取措施有：①采用全站仪、GPS 测量仪等先进的测量工具，保证测点质量。②按地形变化 采点，测点分布密度应满足构建三角网的要求。在获得断 面的大概位置测量的碎部点密集，构建的三角网越接近真 实地貌，断面线越准确。③在原始地形或设计断面变化大 的部位，应增加计算断面，缩小相邻断面间距。④计算过 程中用到的三角网都应进行人工处理。

5 土方计算软件计算土方量的优势

以济南金科小汉峪片区A04地块土石方工程为例，通过计算比较发现，方格网法最接近平均标准。误差最小。此外，在实际工程上，方格网法就更有其明显的优势。传统的方格网法土石方量的测量和计算是利用水准仪、皮尺或全站仪到实地打坐标格网，测量每个坐标格网点的实地高，回到内业后，通过绘制格网，内插计算标高，逐格计算挖、填方量，经过汇总，统计出整个场地范围的挖、填方量和总方量。这种工序外业劳动强度大，内业计算烦琐，且容易出错。但随着计算机技术的发展，计算机技术与测绘技术的日益结合，和对土石方计算精度要求的越来越高，传统的计算方法正逐步被计算机所取代。它的劣势正被计算所弥补，况且它是最被人们熟知、使用最多的土石方计算方法。用方格网法计算土方量，设计面可以是水平的，也可以是倾斜的。由于它数据量小，精度高，适合各种地形场地，在实际工程中运用很广泛。

随着计算机技术的普及和使用，它的传统区位优势正凸显出来，目前市场上大多数都是运用的方格网法设计的。并且，方格网法计算的成果简单明了，能直观的反应出各个格网，各个区域的土方填挖情况，这在工程上是一个很大的方便之处。

在工程中，土方的平整紧接的一个问题就是土方的调配。合理的土方调配对减少工程投入，加快工程进度，提高工程质量有直接的关系。方格网法土方计算的成果正好填补了这个空缺，它是最能清楚的反映各个格网区域内的土石方填挖量的方法。

6 结语

断面法土方计算法能批量生成断面图、自动计算工程 量、成果可靠。直接断面法应用于道路、沟渠、大坝等狭 长带状地形，适用按横断面采集数据的情形;间接断面法 采用CASS9.0 软件中的数字高程模型生成里程文件，应用 于任意地形地貌土方计算，适用按碎步点方式采集数据的 情形。因此，断面法计算土方量的方法不仅用于道路工程，同样适用于包括水利工程在内的其他建设工程。

参考文献：

[1]彭荷生，荣燮阳，刘纬，等 . DL/T 5173 — 2003 水电水利工 程施工测量规范 [S]. 北京：中国电力出版，2003.

[2]唐平英 .断面法土方量计算公式的精度 [J]. 港口技术，1998（1）：33 - 33.

[3]刘宇轩，马春林，程俊，等 . 数字化地形地籍成图 CASS9.0 用 户手册 [M]. 广州：南方测绘仪器有限公司，2006.

[4]王少云 . 不规则三角网法在土方量计算工程的应用 [J]. 北京 测绘，2009（2）：51.

[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.