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摘要 介绍如何利用南方CASS9.1和EXCEL两个不同的软件，对野外采集的数据进行处理，并计算出工程的挖填方量。为工程的预算及施工提供可靠的数据。本文以堤防工程及渠道工程为例对土石方的计算进行了探讨。
关键词 南方CASS9.1EXCEL 断面DTM 方量计算
中图分类号：E271文献标识码： A
在堤防、渠道、道路等线性工程建设中，土石方的挖填方量是工程计量计价的一个重要依据，这是一个工程投资及概预算的重要指标。为施工单位预计投入人机具提供依据，为业主单位提供方案的优化，计算出一个工程的准确开挖量对业主单位或施工单位都是一个重要的指标。随着测绘仪器的更新及计算机的普及，数字成图与电脑的结合为工程建设提供了极大的便利，大大提高了劳动的效率及计算的精度。
目前在工程建设过程中，计算土石方的方法比较多，有断面法、DTM法、等高线法、方格网法等方法，几种方法的不同点是适用于不同的地形条件，相同点是都需要通过外业的数据采集再加上内业的计算从而得出一个结论，本文就暂以断面法和DTM法对堤防和渠道工程为例进行探讨。以下就首先以断面法在堤防工程中进行土石方计算进行分析。
1断面数据的采集
斷面的采集分外业法和内业法，外业法指的是所有数据都需要在野外现场采集，而内业法指的是根据已有地形图生成即可。
外业法:首先要将堤防的中心线放出来，施工单位可以根据自己的实际情况采用全站仪或RTK根据设计方提供的堤防控制点在实地放样，打入木桩固定，木桩一般间距20米，在地形变化较大的堤防应当适当加密，把中心桩固定好以后就可以开始断面测量了。
断面测量可以采用地形测量的方法，原则就是以堤防中心线为中点，测定一条垂直它的断面线，断面线要兼顾地形的变化，一般每隔5米或地形变化大的地方都需要测定，特别是陡坎，必须坎顶和坎脚都需要测，并将堤防中心线用特定代码标示出来，以方便内业处理。断面线的长度一般以设计的堤防坡脚线为准，必要时需要延伸数米，断面的测量一般都使用全站仪或RTK，这样可以方便的将野外采集的碎部点传入电脑，方便后期的数据处理。这种办法具有速度快精度高操作简易的特点。
2 断面内业处理
内业法:野外数据采集完以后，就是数据处理了，将数据导入出来生成DAT文件后，采用南方CASS9.1软件进行断面处理，如图1
图1图2
将每个断面点用PL线进行连接，原则是面向河道下游或水流方向从左向右连接，由上图我们可以看出，人为因素基本不可能保证我们所测的每一个点都在一条直线上，我们可以人为的画一条垂直于堤防中心线的线段，将所测的野外点展到垂线上，如图2。虽然这样也有一定的误差，但是对于这种方量计算完全是可以达到要求的。
点击CASS9.1工具栏：工程应用——绘制断面图——根据已知坐标， 再选取之前的PL线，根据需要的比例尺生成断面图，如图3，这样就得到了原始地面的断面图，将该里程桩号的设计断面套入原始断面图，这样就得到了相应桩号的开挖比较图，如图4。原始断面的取得也可以依靠勘测单位提供的大比例尺地形图，具体步骤参照CASS9.1里的断面绘制，在此不多做赘诉。
图3
图4
图中格网部分即为此处桩号的开挖截面，如下图5
图5
再用量取命令即可算出此截面的面积，根据原始地面的起伏情况，选取断面的距离可以以10m至50m，一般以相邻20m测定两条断面线，用以上同样的方法即可获得相邻断面的截面积，以获取开挖面积或填方面积。
将南方CASS9.1软件处理得出的数据输入EXCEL编制的一下表格，其基本的原理就是体积=（相邻断面截面积之和/2）*相邻断面间距，如表1所示
表1
通过以上计算可以准确的得到堤防等线性工程的土石方开挖及填筑的方量的计算问题，为工程的投资预算得出准确的计算，其中，如果为了更加准确的得出方量的准确性，可以将测设的断面距离缩短，同时将原始的地貌起伏情况测定准确，这样得出的结论将更为精确。根据以往的工程建设案例，这种办法准确可行。
但是，在非线状地形图的情况下，如在土方填筑或隧洞进口等呈团状或不规则面开挖的情况下，如再使用断面法，将会受到一定的局限，而DTM法来解决这一问题。
DTM（Digital Terrain Model）——简称数字地面模型，是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。DTM法土石方计算的原理就是通过建立的三角网计算每个三棱锥的填挖方量，由此累计得到计算范围内的填方和挖方量。
首先需要的还是进行数据的采集，采集的方式可以是全野外实地采集或是利用已有大比例地形图的加工处理得到，野外的采集可以利用全站仪坐标法或RTK技术法，对需要开挖或填筑的工区进行原始坐标的采集，内业法就是利用已有的大比例尺地形图，根据等高线获得数据文件，再加上原始地形图已有的高程文件共同获取原始坐标。
以DTM法中的计算两期间土方为例，首先将开外前工区范围内的高程点建立DTM，选择CASS9.1工具栏-等高线-建立DTM，根据高程点建立后，选择三角网存取——写入文件，生成了开挖前的三角网文件。当施工部位开挖到一定程度时，再进行开挖后的地形测量，测得的数据文件根据上述步骤再生成开挖后的三角网文件。根据计算两期土方，就可以计算出本次工程的开挖量。利用DTM法还可以计算出平场方量计算，放坡方量计算等。
DTM法结果计算的准确性主要还是在于外业数据的采集和内业三角网的选取上。外业采集方面，地形点的选取要有现势性，点位疏密适中，能准确反映地形的走势，如陡坎要准确测定坎边及坎脚，河流池塘尽量要测到水底深等。内业处理上三角网的取舍要合适，对于居民地内部的三角网应当舍去，不合理的三角网应该重新构建。通过外业和内业的处理，可以保证数据的合理性。
结束语
本文例举了工程中常用的两种内业软件，运用科学的方法将他们融合在一起，再结合不同的计算方式，可以快速而准确的得到了线状地形和非线性工程的挖填方工程量，大大提高了内业的准确性，也减轻了外业的工程强度。根据本人以往的工作经验，上述办法方便可行，取得了良好的社会和经济效益。
参考文献
[1]《CASS9.1用户手册》
[2] 工程测量规范 GB50026-2007
[3] 浅谈DTM法土方计算 程会超 张永珍（珠海市测绘院，广东 珠海 519145）
关键词 南方CASS9.1EXCEL 断面DTM 方量计算
中图分类号：E271文献标识码： A
在堤防、渠道、道路等线性工程建设中，土石方的挖填方量是工程计量计价的一个重要依据，这是一个工程投资及概预算的重要指标。为施工单位预计投入人机具提供依据，为业主单位提供方案的优化，计算出一个工程的准确开挖量对业主单位或施工单位都是一个重要的指标。随着测绘仪器的更新及计算机的普及，数字成图与电脑的结合为工程建设提供了极大的便利，大大提高了劳动的效率及计算的精度。
目前在工程建设过程中，计算土石方的方法比较多，有断面法、DTM法、等高线法、方格网法等方法，几种方法的不同点是适用于不同的地形条件，相同点是都需要通过外业的数据采集再加上内业的计算从而得出一个结论，本文就暂以断面法和DTM法对堤防和渠道工程为例进行探讨。以下就首先以断面法在堤防工程中进行土石方计算进行分析。
1断面数据的采集
斷面的采集分外业法和内业法，外业法指的是所有数据都需要在野外现场采集，而内业法指的是根据已有地形图生成即可。
外业法:首先要将堤防的中心线放出来，施工单位可以根据自己的实际情况采用全站仪或RTK根据设计方提供的堤防控制点在实地放样，打入木桩固定，木桩一般间距20米，在地形变化较大的堤防应当适当加密，把中心桩固定好以后就可以开始断面测量了。
断面测量可以采用地形测量的方法，原则就是以堤防中心线为中点，测定一条垂直它的断面线，断面线要兼顾地形的变化，一般每隔5米或地形变化大的地方都需要测定，特别是陡坎，必须坎顶和坎脚都需要测，并将堤防中心线用特定代码标示出来，以方便内业处理。断面线的长度一般以设计的堤防坡脚线为准，必要时需要延伸数米，断面的测量一般都使用全站仪或RTK，这样可以方便的将野外采集的碎部点传入电脑，方便后期的数据处理。这种办法具有速度快精度高操作简易的特点。
2 断面内业处理
内业法:野外数据采集完以后，就是数据处理了，将数据导入出来生成DAT文件后，采用南方CASS9.1软件进行断面处理，如图1
图1图2
将每个断面点用PL线进行连接，原则是面向河道下游或水流方向从左向右连接，由上图我们可以看出，人为因素基本不可能保证我们所测的每一个点都在一条直线上，我们可以人为的画一条垂直于堤防中心线的线段，将所测的野外点展到垂线上，如图2。虽然这样也有一定的误差，但是对于这种方量计算完全是可以达到要求的。
点击CASS9.1工具栏：工程应用——绘制断面图——根据已知坐标， 再选取之前的PL线，根据需要的比例尺生成断面图，如图3，这样就得到了原始地面的断面图，将该里程桩号的设计断面套入原始断面图，这样就得到了相应桩号的开挖比较图，如图4。原始断面的取得也可以依靠勘测单位提供的大比例尺地形图，具体步骤参照CASS9.1里的断面绘制，在此不多做赘诉。
图3
图4
图中格网部分即为此处桩号的开挖截面，如下图5
图5
再用量取命令即可算出此截面的面积，根据原始地面的起伏情况，选取断面的距离可以以10m至50m，一般以相邻20m测定两条断面线，用以上同样的方法即可获得相邻断面的截面积，以获取开挖面积或填方面积。
将南方CASS9.1软件处理得出的数据输入EXCEL编制的一下表格，其基本的原理就是体积=（相邻断面截面积之和/2）*相邻断面间距，如表1所示
表1
通过以上计算可以准确的得到堤防等线性工程的土石方开挖及填筑的方量的计算问题，为工程的投资预算得出准确的计算，其中，如果为了更加准确的得出方量的准确性，可以将测设的断面距离缩短，同时将原始的地貌起伏情况测定准确，这样得出的结论将更为精确。根据以往的工程建设案例，这种办法准确可行。
但是，在非线状地形图的情况下，如在土方填筑或隧洞进口等呈团状或不规则面开挖的情况下，如再使用断面法，将会受到一定的局限，而DTM法来解决这一问题。
DTM（Digital Terrain Model）——简称数字地面模型，是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。DTM法土石方计算的原理就是通过建立的三角网计算每个三棱锥的填挖方量，由此累计得到计算范围内的填方和挖方量。
首先需要的还是进行数据的采集，采集的方式可以是全野外实地采集或是利用已有大比例地形图的加工处理得到，野外的采集可以利用全站仪坐标法或RTK技术法，对需要开挖或填筑的工区进行原始坐标的采集，内业法就是利用已有的大比例尺地形图，根据等高线获得数据文件，再加上原始地形图已有的高程文件共同获取原始坐标。
以DTM法中的计算两期间土方为例，首先将开外前工区范围内的高程点建立DTM，选择CASS9.1工具栏-等高线-建立DTM，根据高程点建立后，选择三角网存取——写入文件，生成了开挖前的三角网文件。当施工部位开挖到一定程度时，再进行开挖后的地形测量，测得的数据文件根据上述步骤再生成开挖后的三角网文件。根据计算两期土方，就可以计算出本次工程的开挖量。利用DTM法还可以计算出平场方量计算，放坡方量计算等。
DTM法结果计算的准确性主要还是在于外业数据的采集和内业三角网的选取上。外业采集方面，地形点的选取要有现势性，点位疏密适中，能准确反映地形的走势，如陡坎要准确测定坎边及坎脚，河流池塘尽量要测到水底深等。内业处理上三角网的取舍要合适，对于居民地内部的三角网应当舍去，不合理的三角网应该重新构建。通过外业和内业的处理，可以保证数据的合理性。
结束语
本文例举了工程中常用的两种内业软件，运用科学的方法将他们融合在一起，再结合不同的计算方式，可以快速而准确的得到了线状地形和非线性工程的挖填方工程量，大大提高了内业的准确性，也减轻了外业的工程强度。根据本人以往的工作经验，上述办法方便可行，取得了良好的社会和经济效益。
参考文献
[1]《CASS9.1用户手册》
[2] 工程测量规范 GB50026-2007
[3] 浅谈DTM法土方计算 程会超 张永珍（珠海市测绘院，广东 珠海 519145）