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.pdf

1、2008年文 章 编 号 : 1672 - 8262 (2008) 05 - 108 - 08 中 图 分 类 号 : TU751 文 献 标 识 码 : B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 算刘 建 英 33 收 稿 日 期 : 2008 06 04作 者 简 介 :刘 建 英 (1977 ) ,女 ,工 程 师 ,主 要 从 事 控 制 测 量 、 基 础 测 绘 等 工 作 。(青 岛 市 勘 察 测 绘 研 究 院 ,山 东 青 岛 266109)摘 要 :南 方 CASS软 件 提 出 了 多 种 计 算 土 方

2、 量 的 方 法 ,在 确 保 精 度 的 前 提 下 ,每 种 方 法 都 有 在 特 定 环 境 下 的 优 越 性与 适 用 性 。 本 文 结 合 工 程 实 际 ,在 分 析 计 算 方 法 的 基 础 上 ,指 出 各 种 方 法 适 用 的 工 程 现 状 和 在 内 外 业 中 应 注 意 的 问题 。 由 于 软 件 本 身 的 局 限 ,无 法 直 接 计 算 虾 池 、 鱼 塘 等 特 殊 地 形 的 回 填 土 方 量 ,本 文 将 对 此 类 问 题 的 土 方 量 计 算 以 及在 此 类 地 形 基 础 上 修 筑 人 工 河 、 湖 等 工 程 的 土 方 计

3、算 提 出 具 体 的 解 决 方 案 。关 键 词 :土 方 量 计 算 ;方 法 分 析 ;特 殊 地 形 ;计 算 方 案1 引 言土 方 量 的 计 算 在 工 程 设 计 与 施 工 中 ,应 用 是 非 常广 泛 的 ,因 为 其 工 作 量 大 而 且 烦 琐 ,使 得 求 算 过 程 比 较复 杂 ,为 了 提 高 工 作 效 率 ,各 种 相 关 软 件 应 运 而 生 。在 此 ,以 南 方 CASS软 件 为 例 ,首 先 对 软 件 提 供 的土 方 量 计 算 方 法 及 原 理 进 行 分 析 ,在 确 定 其 所 适 用 的工 程 现 状 的 同 时 ,结 合 实

4、 际 情 况 ,提 出 在 实 测 以 及 计 算过 程 中 应 注 意 的 问 题 。另 外 ,在 进 行 虾 池 、 鱼 塘 等 特 殊 地 貌 土 方 量 回 填 计算 时 ,单 纯 利 用 软 件 是 无 法 实 现 的 ,为 满 足 生 产 需 要 ,将 结 合 现 状 ,提 出 具 体 的 计 算 方 案 。2 土 方 量 计 算 原 理 介 绍南 方 测 绘 的 CASS系 列 软 件 , 2000年 被 国 土 资 源部 作 为 全 国 测 图 软 件 推 荐 使 用 , CASS 511以 上 版 本 ,对 于 工 程 中 常 见 的 情 况 提 出 了 各 种 土 方 量

5、计 算 方 案 ,包 括 利 用 DTM 模 型 、 断 面 、 方 格 网 、 等 高 线 等 几 种 方法 ,可 以 应 用 于 设 计 面 是 平 面 、 斜 面 以 及 三 角 网 等 情况 ,另 外 还 可 以 计 算 两 期 间 土 方 与 区 域 内 土 方 的 平 衡等 。 本 文 将 以 CASS 710为 例 进 行 分 析 。211 由 DTM模 型 来 计 算 土 方 量此 功 能 的 工 作 原 理 是 根 据 已 有 高 程 点 建 立 三 角网 ,从 而 形 成 DTM模 型 ,根 据 实 地 测 定 的 地 面 点 坐 标(X, Y, Z )和 设 计 高 程

6、,通 过 生 成 三 角 网 来 计 算 每 一 个三 棱 锥 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 (见 图 1)。 根 据软 件 提 示 ,还 可 绘 制 最 终 的 计 算 表 格 。图 1 三 角 网 模 型212 方 格 网 法 土 方 计 算由 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 长 方 体 的 填 挖 方 量 ,最 后 累 计 得 到 指 定

7、 范 围 内 填方 和 挖 方 的 土 方 量 ,并 绘 出 填 挖 方 分 界 线 (见 图 2)。图 2 方 格 网 法 计 算 成 果 图系 统 首 先 将 方 格 的 4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801 城 市 勘 测第 5期平 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 简 便 直 观 ,易 于 操 作 ,因 此

8、这 一 方法 在 实 际 工 作 中 应 用 非 常 广 泛 。213 用 断 面 法 进 行 土 方 量 计 算根 据 设 计 原 理 ,主 要 分 为 道 路 断 面 、 场 地 断 面 、 任意 断 面 土 方 计 算 、 二 断 面 线 间 土 方 计 算 。 一 般 都 要 经历 4个 步 骤 : 生 成 里 程 文 件 ; 选 择 土 方 计 算 类 型 ; 给 定 计 算 参 数 ; 计 算 工 程 量 。其 中 里 程 文 件 是 用 离 散 的 方 法 描 述 了 实 际 地 形 ,接 下 来 的 所 有 工 作 都 是 在 分 析 里 程 文 件 里 的 数 据 后 才能

9、完 成 ,里 程 文 件 的 生 成 主 要 是 通 过 纵 断 面 、 复 合 线 、等 高 线 、 三 角 网 、 手 工 输 入 和 编 辑 等 方 法 实 现 。选 择 土 方 量 类 型 的 同 时 ,给 定 计 算 参 数 ,便 可 以 在图 上 绘 出 道 路 的 纵 横 断 面 (见 图 3) ,然 后 再 以 此 为 依据 ,进 行 土 方 量 计 算 ,系 统 将 自 动 在 图 上 绘 出 土 石 方 计算 表 (见 图 4)。图 3 道 路 的 纵 横 断 面图 4 土 石 方 计 算 表另 外 ,二 断 面 线 间 土 方 计 算 是 计 算 两 工 期 之 间 或土

10、 石 方 分 界 土 方 的 工 程 量 。 分 别 用 第 一 期 工 程 、 第 二期 工 程 (或 是 土 质 层 石 质 层 )的 高 程 文 件 分 别 生 成 里程 文 件 一 和 里 程 文 件 二 。 根 据 软 件 提 示 ,计 算 二 断 面线 间 的 土 方 量 。214 等 高 线 法 土 方 计 算计 算 任 两 条 等 高 线 之 间 的 土 方 量 ,但 所 选 等 高 线 必须 闭 合 。 由 于 两 条 等 高 线 所 围 面 积 可 求 ,两 条 等 高 线 之间 的 高 差 已 知 ,可 求 出 这 两 条 等 高 线 之 间 的 土 方 量 。图 5 等

11、 高 线 法 土 方 计 算 成 果如 图 5,可 以 从 表 格 中 看 到 每 条 等 高 线 围 成 的 面 积 和两 条 相 邻 等 高 线 之 间 的 土 方 量 ,另 外 ,还 有 计 算 公 式 :V = (A1 +A2 + A1 A2) ( h2 - h1) /3215 小 结在 日 常 工 作 中 , DTM模 型 法 与 方 格 网 法 计 算 场 地土 方 量 的 应 用 比 较 广 泛 ,但 每 种 方 法 都 有 其 特 定 的 环境 要 求 ,在 不 同 的 环 境 条 件 下 ,选 择 相 应 的 求 算 方 法 ,不 仅 可 以 得 到 精 确 的 计 算 结

12、果 ,还 可 事 半 功 倍 。3 土 方 量 计 算 方 法 的 适 用 范 围 及 注 意 事 项311 DTM模 型 法 的 适 用 范 围(1) DTM模 型 法 主 要 适 用 于 设 计 面 为 平 场 或 单 一倾 斜 场 地 的 情 况 ,又 分 为 3种 计 算 方 法 ,分 别 为 :由 坐标 文 件 计 算 ,依 照 图 上 高 程 进 行 计 算 ,依 照 图 上 三 角 网进 行 计 算 。 只 要 已 知 3个 条 件 中 的 一 项 ,便 可 以 选 择恰 当 的 方 法 进 行 计 算 。901刘 建 英 1南 方 CASS软 件 土 方 量 计 算 方 法 的

13、 探 讨 以 及 特 殊 地 貌 土 方 量 的 计 算2008年对 于 非 平 坦 地 形 ,而 且 成 果 精 度 较 高 的 情 况 下 ,可以 选 择 使 用 DTM 模 型 法 。 同 时 , DTM 法 还 可 以 进 行边 坡 设 置 ,根 据 坡 度 以 及 放 坡 方 向 ,求 算 实 际 填 挖 方量 ,可 以 应 用 于 道 路 施 工 的 土 方 量 计 算 (见 图 6)。图 6 道 路 施 工 的 土 方 量 计 算 模 型(2) DTM模 型 法 还 可 以 计 算 两 期 间 的 土 方 量 ,是对 同 一 区 域 进 行 两 期 测 量 ,利 用 两 次 观

14、测 得 到 的 高 程数 据 建 模 后 叠 加 ,计 算 出 两 期 之 中 的 区 域 内 土 方 的 变化 情 况 。 适 用 的 情 况 是 两 次 观 测 时 该 区 域 都 是 不 规 则表 面 。 根 据 软 件 提 示 ,可 在 屏 幕 出 现 两 期 三 角 网 叠 加的 效 果 ,蓝 色 部 分 表 示 此 处 的 高 程 已 经 发 生 变 化 ,红 色部 分 表 示 没 有 变 化 (见 图 7)。图 7 两 期 间 土 方 计 算 图312 方 格 网 法 的 适 用 范 围(1)方 格 网 法 适 用 于 设 计 面 为 平 面 、 斜 面 以 及 三角 网 (如

15、图 8)的 情 况 ,是 通 过 读 取 高 程 点 坐 标 数 据 文件 来 实 现 的 。图 8 设 计 面 为 三 角 网 的 情 况(2)对 于 设 计 面 是 平 面 以 及 单 一 倾 斜 面 的 情 况 ,不 做 赘 述 ,值 得 一 提 的 是 第 三 种 情 况 ,以 图 8为 例 ,设计 平 面 范 围 边 线 为 多 边 形 ,而 且 每 个 点 的 设 计 高 程 各不 相 同 ,在 这 种 情 况 下 ,可 以 首 先 将 设 计 高 程 (图 中 大字 体 高 程 )生 成 数 据 文 件 ,建 立 DTM模 型 并 保 存 为 三角 网 文 件 ( 3 . sjw

16、) ,在 计 算 时 ,设 计 面 选 择 该 文 件 ,即可 计 算 满 足 要 求 的 土 方 量 。313 断 面 法 的 适 用 范 围断 面 法 土 方 计 算 主 要 用 在 公 路 土 方 计 算 和 区 域 土方 计 算 ,对 于 特 别 复 杂 的 地 方 可 以 用 任 意 断 面 设 计 方法 。 使 用 断 面 法 计 算 土 方 量 ,必 须 对 参 数 的 设 置 比 较清 楚 。鉴 于 断 面 法 在 计 算 土 方 量 时 受 到 诸 多 条 件 的 限制 , 其 计 算 精 度 与 可 靠 性 均 难 以 评 价 , 变 化 较 大 且 在两 断 面 间 不

17、规 律 变 化 时 ,比 较 复 杂 ,计 算 难 度 增 大 。314 等 高 线 法 的 适 用 范 围用 户 将 白 纸 图 扫 描 矢 量 化 后 可 以 得 到 图 形 。 但 这样 的 图 都 没 有 高 程 数 据 文 件 ,所 以 无 法 用 前 面 的 几 种方 法 计 算 土 方 量 。 一 般 来 说 ,这 些 图 上 都 会 有 等 高 线 ,所 以 ,可 以 利 用 等 高 线 法 计 算 土 方 量 。315 区 域 土 方 量 平 衡土 方 平 衡 的 功 能 常 在 场 地 平 整 时 使 用 。 当 一 个 场地 的 土 方 平 衡 时 ,挖 掉 的 土 石

18、方 刚 好 等 于 填 方 量 。 以填 挖 方 边 界 线 为 界 ,从 较 高 处 挖 得 的 土 石 方 直 接 填 到区 域 内 较 低 的 地 方 ,就 可 完 成 场 地 平 整 。 这 样 可 以 大幅 度 减 少 运 输 费 用 。根 据 要 求 ,软 件 利 用 DTM法 计 算 土 方 ,并 生 成 相关 表 格 。 此 类 土 方 量 计 算 在 目 前 的 工 程 中 应 用 较 广 ,很 多 设 计 单 位 也 把 它 作 为 总 平 设 计 的 依 据 之 一 ,参 考土 方 平 衡 情 况 ,设 计 场 地 室 内 坪 。图 9 区 域 土 方 量 平 衡 计 算

19、 表316 注 意 事 项(1)进 行 土 方 计 算 之 前 ,大 多 都 需 要 首 先 用 复 合线 画 出 计 算 范 围 ,一 定 要 闭 合 ,但 尽 量 不 要 拟 合 。 因 为拟 合 过 的 曲 线 在 进 行 土 方 计 算 时 会 用 折 线 迭 代 ,影 响011 城 市 勘 测第 5期计 算 结 果 的 精 度 。(2)在 利 用 DTM法 进 行 土 方 计 算 时 ,应 该 对 已 经生 成 的 三 角 网 进 行 必 要 的 添 加 和 删 除 ,使 结 果 更 接 近实 际 地 貌 。(3)用 读 取 图 上 三 角 网 的 方 法 进 行 土 方 量 计 算

20、时 ,不 要 求 给 定 区 域 边 界 ,系 统 会 分 析 所 有 被 选 取 三 角形 ,因 此 在 选 择 三 角 形 时 一 定 要 注 意 不 要 漏 选 或 多 选 ,否 则 计 算 结 果 有 误 ,且 很 难 检 查 出 问 题 所 在 。(4)用 格 网 法 计 算 土 方 量 ,设 计 面 可 以 是 水 平 的 ,也 可 以 是 倾 斜 的 。 对 于 平 场 ,可 根 据 提 示 直 接 输 入 设计 高 程 ,对 于 单 一 倾 斜 场 地 ,应 首 先 在 坡 地 线 上 点 取 高程 相 等 的 两 点 联 成 基 准 线 ,以 此 为 基 础 ,指 定 斜 坡

21、 变 化方 向 ,并 输 入 倾 斜 坡 度 。 根 据 软 件 提 示 进 行 土 方 计 算 。(5)在 “ 方 格 宽 度 ” 栏 ,输 入 方 格 网 的 宽 度 ,这 是 每个 方 格 的 边 长 ,默 认 值 为 20 m。 由 原 理 可 知 ,方 格 的宽 度 越 小 ,计 算 精 度 越 高 。 但 如 果 给 的 值 太 小 ,超 过 了野 外 采 集 的 点 的 密 度 也 是 没 有 实 际 意 义 的 。 同 理 ,在区 域 土 方 平 衡 中 边 界 上 的 取 样 密 度 ,也 是 如 此 。(6)道 路 断 面 法 和 场 地 断 面 法 土 方 计 算 不 同

22、 之 处是 ,前 者 需 要 在 断 面 参 数 对 话 框 中 输 入 与 道 路 相 关 的各 种 参 数 ,而 对 于 后 者 ,此 对 话 框 中 ,只 有 坡 度 等 参 数才 可 选 。(7)如 果 道 路 设 计 时 该 区 段 的 中 桩 高 程 全 部 一样 ,就 不 需 要 下 一 步 的 编 辑 工 作 了 。 但 实 际 上 ,有 些 断面 的 设 计 高 程 可 能 和 其 他 的 不 一 样 ,这 样 就 需 要 手 工编 辑 这 些 断 面 。(8)利 用 断 面 法 计 算 二 期 间 土 方 量 ,用 一 个 里 程文 件 生 成 的 纵 横 断 面 图 ,另

23、 外 一 期 的 横 断 面 线 需 要 使用 “ 工 程 应 用 ” 菜 单 下 的 “ 断 面 法 土 方 计 算 ” 子 菜 单 中的 “ 图 上 添 加 断 面 线 ” 命 令 来 实 现 。(9)计 算 任 意 两 条 等 高 线 之 间 的 土 方 量 ,所 选 等高 线 必 须 闭 合 。 由 于 两 条 等 高 线 所 围 面 积 可 求 ,两 条等 高 线 之 间 的 高 差 已 知 ,可 求 出 这 两 条 等 高 线 之 间 的土 方 量 。4 常 用 土 方 量 计 算 方 法 存 在 的 问 题(1)利 用 方 格 网 法 进 行 土 方 计 算 ,软 件 会 提 示

24、 输入 方 格 网 长 度 ,此 数 值 越 小 ,精 度 越 高 ,但 有 时 地 形 变化 较 大 ,部 分 地 段 高 程 较 密 ,如 果 仍 按 照 常 规 10 m或20 m间 距 进 行 计 算 ,不 能 反 映 现 场 情 况 ,就 失 去 了 计 算的 意 义 。(2)在 计 算 土 方 量 的 过 程 中 ,由 于 软 件 系 统 本 身的 原 因 ,当 三 角 网 边 界 插 值 间 隔 以 及 方 格 网 边 长 数 值较 小 时 ,系 统 不 能 识 别 ,至 使 部 分 区 域 不 能 形 成 三 角 网或 方 格 网 ,将 不 参 加 土 方 量 计 算 ,影 响

25、 最 终 结 果 。(3)利 用 断 面 法 计 算 土 方 量 ,生 成 里 程 文 件 对 图面 以 及 数 据 的 要 求 较 高 ,文 件 的 生 成 比 较 困 难 。(4)这 几 种 方 法 对 于 高 程 变 化 不 大 的 单 一 地 貌 区域 是 比 较 适 用 的 ,因 为 无 论 是 建 立 三 角 网 还 是 方 格 网 ,都 是 只 考 虑 相 邻 高 程 点 之 间 的 位 置 关 系 ,并 不 考 虑 现场 实 际 地 貌 变 化 情 况 。 如 果 现 场 地 貌 变 化 较 多 ,例 如存 在 较 多 的 沟 坎 时 ,单 纯 依 靠 软 件 计 算 便 会

26、产 生 较 大的 误 差 。5 高 程 变 化 较 大 的 人 工 地 貌 土 方 量 计 算在 沿 海 地 区 ,有 很 多 人 工 挖 掘 的 鱼 塘 以 及 海 沟 ,深度 一 般 在 3 4 m不 等 ,坝 顶 宽 度 在 2 m左 右 ,且 坝 身 为倾 斜 状 (如 图 10、 11)。 如 果 对 其 进 行 回 填 ,就 牵 扯 到土 方 量 的 计 算 问 题 。通 常 情 况 ,在 进 行 现 场 测 绘 时 ,鱼 塘 内 部 仍 然 有水 ,而 且 其 地 形 条 件 ,也 不 可 能 排 格 网 计 算 土 方 量 ,因此 对 现 状 地 物 进 行 分 析 后 ,笔

27、者 认 为 利 用 DTM模 型 计算 土 方 量 ,还 是 比 较 符 合 计 算 条 件 的 ,针 对 这 种 特 殊 地形 ,提 出 如 下 的 具 体 计 算 方 案 。图 10 人 工 鱼 塘 剖 面 图图 11 人 工 鱼 塘 地 形 图511 单 纯 利 用 DTM模 型 计 算 土 方 量 的 局 限 性软 件 根 据 相 邻 高 程 点 建 立 三 角 网 ,形 成 DTM 模111刘 建 英 1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2008年型 ,但 它 建 立 的 过 程 并 不 考 虑 地 形 的

28、急 剧 变 化 ,只 单 纯以 高 程 点 变 化 为 基 准 。 这 种 三 角 网 的 建 立 理 念 ,比 较适 合 高 程 变 化 较 小 的 地 形 ,但 对 于 鱼 塘 这 种 高 程 变 化较 大 的 人 工 地 貌 ,却 容 易 出 现 三 角 网 建 立 错 误 的 现 象(如 图 12)。图 12 直 接 利 用 软 件 计 算 生 成 的 三 角 网图 13 应 该 生 成 的 三 角 网在 高 程 满 足 密 度 分 布 要 求 的 前 提 下 ,三 角 网 的 建立 是 依 据 临 近 三 角 形 为 基 准 的 ,由 图 12中 可 见 ,在 高程 发 生 变 化

29、时 ,三 角 形 的 建 立 不 能 智 能 地 区 分 地 貌 变化 ,图 中 阴 影 部 分 的 三 角 形 出 现 明 显 错 误 ,此 种 情 况 下填 方 量 与 挖 方 量 都 会 出 现 异 常 。 为 了 确 切 反 映 地 貌 的变 化 ,就 必 须 绘 制 合 理 的 三 角 形 ,只 有 这 样 ,计 算 出 的结 果 才 更 接 近 现 实 ,正 确 三 角 网 见 图 13。512 单 纯 利 用 DTM模 型 进 行 土 方 计 算 的 误 差 分 析(1)如 图 12中 的 填 方 量 为 69 m3、 70 m3的 三 角形 ,计 算 的 填 方 量 会 明 显

30、 减 少 ,挖 方 量 明 显 增 加 。(2)有 些 地 区 ,坝 顶 高 程 距 离 较 远 ,在 计 算 土 方 量时 ,会 忽 略 坝 顶 部 分 ,使 挖 方 量 减 少 。(3)此 类 测 区 范 围 都 较 大 ,而 且 地 形 复 杂 ,根 据 误差 的 偶 然 性 ,对 最 后 的 精 确 性 不 能 定 论 。(4)结 论 :单 纯 利 用 DTM 模 型 计 算 土 方 量 ,不 适用 于 高 程 变 化 较 大 的 非 单 一 地 貌 。513 回 填 土 方 量 的 计 算 方 案对 于 鱼 塘 、 虾 池 这 种 地 形 变 化 较 大 的 人 工 地 貌 ,笔者

31、提 出 如 下 所 述 的 计 算 方 案 。(1)对 外 业 的 要 求 根 据 土 方 量 计 算 的 要 求 ,外 业 应 特 别 注 意 点 的加 密 和 点 位 的 选 择 ,按 照 规 定 保 证 同 一 类 型 地 貌 每15 m测 一 高 程 点 ,如 坝 顶 每 侧 每 15 m一 点 ,坝 底 沿 线每 15 m一 点 ,而 且 尽 量 在 一 条 直 线 上 。 设 置 控 制 点 或 支 点 时 ,注 意 反 测 坐 标 与 高 程 ,特别 注 意 高 程 的 情 况 ,做 好 记 录 。 当 差 值 较 大 时 ,应 及 时调 整 。 对 于 测 区 内 有 水 的

32、地 区 应 做 好 标 记 ,并 记 录 淤泥 深 度 ,为 最 终 成 果 提 供 相 关 数 据 。(2)对 内 业 的 要 求 首 先 要 准 确 的 绘 制 地 貌 ,确 认 有 水 区 域 ,并 注 意发 现 问 题 ,及 时 与 外 业 沟 通 。 对 于 外 业 采 集 的 数 据 ,内 业 应 及 时 整 理 并 核 实 ,及 时 发 现 有 无 错 误 、 遗 漏 等 问 题 ,同 外 业 人 员 共 同 寻 找解 决 办 法 (如 根 据 临 近 高 程 点 内 插 或 外 业 补 测 )。 利 用 现 有 计 算 工 具 ,尽 量 减 小 计 算 工 作 量 。 严 格

33、按 照 计 算 方 法 划 定 计 算 区 域 和 生 成 高 程 文件 并 计 算 。(3)土 方 量 的 计 算如 果 单 纯 利 用 DTM模 型 方 法 进 行 计 算 ,边 界 插 值间 隔 也 应 选 择 15 m,但 外 业 观 测 时 ,难 免 会 出 现 点 位不 在 一 条 线 上 或 间 隔 不 一 致 的 情 况 ,使 三 角 网 的 建 立容 易 出 现 错 误 。 如 果 在 此 基 础 上 进 行 手 工 干 预 ,又 会增 大 工 作 量 ,因 此 ,提 出 两 种 计 算 方 法 。方 案 A:将 坝 顶 以 及 坝 身 高 程 去 掉 ,求 出 相 对 于

34、设计 高 程 的 填 方 量 ,然 后 求 解 坝 体 所 在 位 置 的 实 际 高 程平 均 数 ,根 据 坝 顶 、 坝 身 高 程 的 平 均 数 ,分 别 利 用 柱 体和 棱 柱 公 式 进 行 计 算 。方 案 B:将 人 工 地 貌 按 照 具 体 对 象 (如 坝 顶 、 坝 身 斜坡 、 池 底 )进 行 分 类 ,将 特 征 点 连 线 作 为 分 界 线 。 共 分 为3部 分 ,第 一 部 分 为 坝 顶 范 围 ,第 二 部 分 为 坝 身 范 围 ,第三 部 分 为 池 底 范 围 。 根 据 相 应 公 式 进 行 分 别 计 算 。为 防 止 计 算 过 程

35、中 出 现 混 乱 ,决 定 采 用 方 案 B的计 算 方 法 (如 图 14)。 为 了 确 保 计 算 成 果 的 准 确 性 ,对 于 边 界 的 划 分 ,应 该 注 意 :a1边 线 的 划 分 ,以 特 征 点 连 线 为 准 。 特 征 点 高 程要 分 别 考 虑 到 相 临 两 区 间 的 关 系 ,例 如 位 于 坝 身 与 池底 交 叉 线 上 的 高 程 点 ,不 仅 要 归 在 坝 身 计 算 范 围 内 ,还211 城 市 勘 测第 5期要 参 与 池 底 范 围 土 方 量 的 计 算 。图 14 地 貌 变 化 分 界 图b1如 果 较 大 范 围 内 的 高

36、 程 均 大 于 平 场 标 高 时 ,应将 其 单 独 圈 出 范 围 ,以 便 计 算 挖 方 量 。 土 方 量 计 算 方 法 :在 保 证 计 算 成 果 正 确 性 的 前 提 下 ,本 着 减 小 工 作量 的 原 则 ,并 考 虑 误 差 的 偶 然 性 ,所 以 在 计 算 土 方 量时 ,按 照 以 下 方 法 进 行 :a1池 底 因 高 程 变 化 不 大 ,所 以 ,池 底 土 方 量 的 计算 可 以 按 照 CASS软 件 提 供 的 DTM法 计 算 。b1对 于 坝 身 和 坝 顶 土 方 量 的 计 算 ,由 于 软 件 本 身限 制 ,对 于 较 窄 的

37、坝 顶 ,单 纯 使 用 DTM的 方 法 ,无 法 正常 建 立 三 角 网 ,因 此 根 据 高 程 变 化 情 况 ,将 高 程 较 接 近的 区 域 分 为 一 区 ,由 人 工 求 算 高 程 平 均 数 ,根 据 公 式 求土 方 量 。c1计 算 平 均 数 时 ,可 采 用 软 件 中 提 供 的 “ 高 程 点生 成 数 据 文 件 ” 功 能 中 的 “ 选 取 区 域 边 界 ” 的 方 法 ,将区 间 范 围 内 高 程 点 生 成 数 据 文 件 ,为 了 防 止 数 据 丢 失 ,可 将 边 线 向 外 扩 宽 012,按 照 扩 宽 边 线 生 成 数 据 文 件

38、 ,但 应 注 意 对 高 程 点 的 复 核 ,以 防 选 取 多 余 的 点 。d1可 采 用 Excel计 算 平 均 数 。e1把 计 算 公 式 编 辑 录 入 Excel,计 算 相 应 土 方 量 。 计 算 公 式 :以 平 场 标 高 为 410 m为 例 ,土 方 量 计 算 公 式 如 下 :坝 顶 坝 顶 平 均 高 ;坝 底 坝 底 平 均 高 ;S 投 影 面 积a1坝 顶 土 方 量 计 算坝 顶 平 均 高 410 m时V挖 方 = (坝 顶 - 410) S (坝 顶 面 积 )b1坝 身 土 方 量 计 算坝 顶 平 均 高 410 m时S1S = 坝 顶

39、- 410坝 顶 -坝 底 整 理 结 果 S1 = 坝 顶 - 410坝 顶 -坝 底 S挖 方 量 :V挖 = 12 (坝 顶 - 410) S1= 12 (坝 顶 - 410) 坝 顶 - 410坝 顶 -坝 底 S= 12 (坝 顶 - 410)2坝 顶 -坝 底 S (最 终 整 理 成 果 )填 方 量 :V填 = 12 (410 -坝 底 ) S2 = 12 (410 -坝 底 ) (S - S1)= 12 (410 -坝 底 ) (S - 坝 顶 - 410坝 顶 -坝 底 S )= 12 (410 -坝 底 )2坝 顶 -坝 底 S (最 终 整 理 成 果 ) 误 差 分

40、析a1针 对 于 计 算 数 据 进 行 误 差 分 析由 于 高 程 密 度 基 本 一 致 ( 15 m ) ,在 进 行 计 算 时 ,坝 身 宽 度 变 化 不 大 ,可 不 考 虑 坝 顶 与 坝 底 高 差 值 的 变化 。 取 平 均 数 计 算 可 以 满 足 误 差 补 偿 ;如 坝 身 宽 度 变化 较 大 ,同 时 相 对 应 的 坝 顶 与 坝 底 高 差 值 变 化 也 较 大时 ,按 照 平 均 高 程 计 算 土 方 量 ,会 产 生 一 定 的 误 差 。 但此 种 情 况 较 少 ,且 误 差 累 积 值 在 土 方 计 算 误 差 允 许 范围 内 ,因 此

41、 ,计 算 时 可 不 考 虑 。b1根 据 现 场 情 况 进 行 总 体 误 差 分 析因 为 此 类 地 形 内 一 般 都 有 水 ,测 绘 工 作 环 境 恶 劣 ,311刘 建 英 1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2008年使 结 果 难 免 存 在 误 差 ,考 虑 到 水 下 淤 泥 的 特 性 ,根 据 误差 存 在 的 偶 然 性 和 补 偿 性 ,可 根 据 实 际 情 况 增 加 一 定的 淤 泥 下 陷 常 数 ,也 就 是 在 实 地 考 察 淤 泥 厚 度 以 及 稠度 的 基 础 上

42、 ,提 出 相 应 的 增 量 常 数 ,使 得 提 供 的 土 方 量数 据 更 加 符 合 现 场 情 况 。(4)反 馈 意 见经 过 多 次 检 核 和 验 证 ,严 格 按 照 内 外 业 的 要 求 进 行高 程 测 量 和 土 方 量 计 算 ,其 结 果 与 实 际 填 挖 方 量 相 差 较小 ,满 足 规 范 要 求 ,得 到 了 较 高 的 评 价 。 我 们 曾 经 利 用此 种 方 法 计 算 约 50 km2的 鱼 塘 回 填 土 方 量 ,当 时 参 加 回填 任 务 的 工 程 队 约 有 20家 ,对 计 算 结 果 均 未 提 出 异 议 。514 在 此

43、类 地 形 基 础 上 开 挖 人 工 湖 的 土 方 量 计 算设 计 部 门 提 出 在 此 类 人 工 地 貌 的 基 础 上 修 筑 人 工湖 ,以 图 15人 工 湖 为 例 ,图 中 用 拟 合 曲 线 标 示 了 湖 岸线 、 水 面 线 、 湖 底 线 。图 15 人 工 湖 投 影 图其 设 计 断 面 图 (图 16)如 下 。 由 断 面 图 可 知 ,湖 底部 分 为 平 面 ,高 程 一 致 ,湖 壁 放 坡 线 的 坡 度 为 1 3。以 此 为 例 对 计 算 方 法 进 行 说 明 :图 16 人 工 湖 剖 面 图总 体 思 路 :土 方 量 的 计 算 以

44、湖 岸 面 原 始 标 高 (现 场 实 测 高程 )为 基 准 ,根 据 设 计 要 求 ,提 出 具 体 的 计 算 方 法 。湖 底 部 分 为 平 面 ,在 进 行 计 算 时 ,设 计 标 高 为- 214 m,计 算 时 ,要 根 据 高 程 变 化 进 行 细 致 划 分 ,即 将变 化 比 较 一 致 的 部 分 划 分 在 一 组 ,然 后 再 利 用 上 述 方法 进 行 挖 方 量 计 算 。湖 壁 部 分 坡 度 为 1 3,虽 然 南 方 CASS软 件 (510版本 以 上 )中 提 供 的 土 方 量 计 算 ,给 出 了 设 计 平 面 为 倾 斜 的土 方 计

45、 算 方 法 ,但 只 适 用 于 坡 底 线 为 直 线 的 情 况 ,而 且 功能 要 求 范 围 边 线 必 须 为 直 折 线 ,如 果 使 用 软 件 计 算 ,不 能得 到 正 确 的 计 算 结 果 ,因 此 ,决 定 利 用 几 何 法 进 行 土 方 量计 算 。 在 充 分 考 虑 现 状 地 形 后 ,因 为 测 区 内 高 程 均 低 于4100 m,所 以 要 先 计 算 此 范 围 内 池 底 平 均 高 所 在 平 面 的 面积 。 同 样 也 要 分 池 底 、 坝 顶 、 坝 身 3部 分 进 行 计 算 。图 17 断 面 示 意 图图 18 计 算 公 式

46、 推 导 示 意 图从 图 17可 知 ,在 湖 壁 土 方 量 计 算 过 程 中 ,关 键 是根 据 地 形 变 化 确 定 开 挖 的 具 体 位 置 。 因 湖 壁 坡 度 为1 3,对 于 划 分 好 的 每 一 部 分 ,其 d = 3H。 根 据 图 16分析 ,湖 底 与 湖 岸 线 为 近 似 平 行 ,在 确 定 偏 移 量 d的 同 时 ,根 据 柱 体 以 及 锥 体 的 计 算 公 式 可 求 算 具 体 土 方 量 值 。将 各 计 算 成 果 进 行 汇 总 ,便 可 得 到 最 终 计 算 数 据 ,在 此 不 再 赘 述 。6 结 语相 关 技 术 资 料 中

47、 有 关 土 方 量 的 论 述 ,大 都 是 在 高程 变 化 较 小 地 形 的 基 础 上 提 出 的 ,对 于 这 种 高 程 变 化较 大 的 人 工 地 貌 ,却 没 有 比 较 实 用 的 计 算 方 法 。作 者 提 出 了 这 种 土 方 量 计 算 方 法 ,避 免 了 因 地 物高 差 变 化 较 大 而 引 起 的 土 方 计 算 错 误 ,同 时 也 充 分 的考 虑 了 现 场 以 及 其 他 环 境 因 素 的 影 响 。 其 可 信 程 度 较高 ,满 足 了 大 型 土 方 计 算 的 精 度 要 求 。但 此 方 法 操 作 以 及 计 算 过 程 较 为

48、复 杂 ,应 用 公 式较 多 ,工 作 量 较 大 ,还 需 要 在 今 后 的 工 作 中 做 好 方 案 的进 一 步 优 化 。411 城 市 勘 测第 5期参 考 文 献 1 南 方 测 绘 仪 器 有 限 公 司 . 南 方 CASS用 户 手 册 . 2 吴 敬 文 ,周 丰 年 ,赵 辉 . 基 于 格 网 节 点 的 土 方 量 计 算 方 法研 究 . 测 绘 通 报 , 2006 (11)M ethods of Calculating Earthwork by using CASS Sofeware research method; special environment

49、; calculation scheme国 家 测 绘 局 发 出 紧 急 通 知 要 求 加 强 涉 军 测 绘 管 理 工 作2008年 9月 27日 ,国 家 测 绘 局 向 全 国 各 省 、 自 治 区 、 直 辖 市 测 绘 行 政 主 管 部 门 和 各 导 航 电 子 地 图资 质 单 位 发 出 紧 急 通 知 ,要 求 加 强 涉 军 测 绘 管 理 工 作 。通 知 指 出 ,当 前 我 国 测 绘 市 场 总 体 保 持 健 康 发 展 ,但 也 存 在 一 些 问 题 ,表 现 为 一 些 测 绘 单 位 的 内 部管 理 尤 其 是 保 密 管 理 混 乱 ,部 分 测 绘 人 员 的 法 制 意 识 和 保 密 意 识 淡 薄 ,一 些 地 方 的 测 绘 市 场 监 管 不 到位 ,致 使 涉 军 非 法 测 绘 事 件 时 有 发 生 ,给 国 防 军 事 安 全 带 来 隐 患 。 通 知 强 调 ,各 级 测 绘 行 政 主 管 部 门 和测 绘 单 位 一 定 要 树 立 国 家 安 全 和 利 益 高 于 一 切 的 观 念 ,深 刻 认 识 加 强