南方CASS計算兩期間土方與方格網(wǎng)法土方計算相結(jié)合準(zhǔn)確計算土方量_圖文

1、September 2013No. 5第 44卷Vol.44中 國 井 礦 鹽CHINA WELL AND ROCK SALT摘 要 :單 純 的方 格 網(wǎng) 法 測 量 土 方 是 將 其 方 格 均 視 為 獨(dú) 立 的 規(guī)則 平 面 , 這 與 計 算 場 地 的 實(shí)際 地 形 是 有 差別 的 , 精 度 也 無 法 評 估 , 有 其 局 限 性 ; 而三 角 網(wǎng) 法 測 量 土 方量 雖然 精 度 高 , 但 可 讀 性 差 , 客戶 不 愿 采 用 。 針 對 這種情 況 , 本文 采 用 南 方 CASS 計 算 兩 期 間土 方 與 方 格 網(wǎng) 土 方 計 算 相 結(jié)合 的方 法

2、 計 算 土 方量 , 既 提 高 了 土 方 測 量的 效 率 , 又 保 證 了 土 方 計 算 成 果 的 正 確 性 , 很 好 地 解決 了這 一 難題 。關(guān)鍵詞 :CASS7.1; 方 格 網(wǎng) 法 ; 計 算 兩 期 間土 方 中圖分類號 :TS32文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A文章編號 :1001-0335(2013 05-0032-04作者簡介 :粟 晟 (1956-, 男 , 四 川 榮 縣 人 , 大 專 , 工 程師 , 主 要 從 事 工 程 測 量 工 作 。南方 CASS 計算兩期間土方與方格網(wǎng)法土方計算相結(jié)合準(zhǔn)確計算土方量粟 晟 , 歐陸(榮縣經(jīng)緯國土資源測繪有限公司 , 四川

3、榮縣 643100Calculate Earthworks Accurately by Combining Nanfang CASS Two PeriodsEarthwork Calculation Method and Grid MethodLi Shen, Ou Lu(RongxianJingwei Territorial Resources Mapping Co.,Ltd Rongxian County Sichuan 643100Abstract:Simple grid method is to measure the earth by regarding the squares as

4、 separate rules plane, which has difference with the actual terrain of the site that to be calculated. So the accuracy cannot be evaluated and it has limitation. However, although triangulation measurementis of high precision, poor readability lead to customer reluctant to adopt it.According to this

5、 , this paper introduces the combination of Nanfang CASS two perids earthworks calculation method with grid method which not only improve the earthwork measuring effectiveness but also guarantee the correctness of calculation reslut.Key words:CASS7.1, grid method, two periods earthwork calcualtion1前

6、 言在工程建設(shè)中 , 不管是工業(yè)與民用建筑 、 道路建 設(shè)還是其它工程建設(shè)常需要將自然地貌改造為水 平的或一個或多個坡度的場地 , 以便適用于布置各 類建筑物和構(gòu)筑物 , 這些都涉及到土石方的開挖與 回填量的計算問題 。 隨著數(shù)字測圖技術(shù)的發(fā)展 , 南 方 數(shù) 碼 科 技 有 限 公 司 研 發(fā) 的 地 形 地 籍 成 圖 軟 件 CASS7.1是目前市面上較常見的一套測量軟件 , 其 中所包含的土方計算功能為大家所普遍使用 , 它不 僅上手容易 , 內(nèi)業(yè)操作簡便 , 而且計算結(jié)果準(zhǔn)確性 良好 , 可信度較高 , 為廣大使用者所認(rèn)可 。土方量的計算 , 實(shí)際上就是計算設(shè)計標(biāo)高與自然 地面標(biāo)高之

7、間的土石方體積 。 設(shè)計面有平面 、 單一斜 面 、 曲面 , 其中 , 對于設(shè)計面是平面和單一斜面的土方 量計算 , 南方 CASS7.1中提供了比較簡單的操作方法 進(jìn)行計算 ; 而以曲面或連續(xù)不同坡度的斜面作設(shè)計面 來計算土方量時 , 操作就相對復(fù)雜了 。 南方 CASS7.1中提供了 DTM 法 、 斷面法 、 方格網(wǎng)法 、 等高線法四種 計算方法 , 其中用得最多的是方格網(wǎng)法和 DTM 法兩 種方法 , 它們各有優(yōu)點(diǎn) , 又各有缺點(diǎn) ; 方格網(wǎng)法計算土方量 , 成果直觀易懂 , 是絕大部分客戶的首選方法 , 但 方格網(wǎng)法土方量計算中 , 一旦確定了方格的邊長 , 容 易出現(xiàn)如圖 1所示

8、的情況 , 方格的一端遠(yuǎn)離坎底 , 另 一端正好在坎頂邊 , 和如圖 2所示的情況 , 方格內(nèi)有 起伏較大的區(qū)域 , 該起伏區(qū)域的土方量是沒有進(jìn)行統(tǒng) 計的 , 這就不能滿足計算成果的精度要求 。不規(guī)則三角網(wǎng) (TIN是數(shù)字地面模型 DTM 表現(xiàn) 形式之一 , 該法直接利用外業(yè)所采集的地形碎部 點(diǎn) 、 特征點(diǎn)進(jìn)行三角構(gòu)網(wǎng) , 對計算區(qū)域按三棱柱法 計算土方 。 基于不規(guī)則三角形建模是直接利用野外 實(shí)測的地形特征點(diǎn) (離散點(diǎn) 構(gòu)造出鄰接的三角形 , 組成不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構(gòu) 。 相對于方格網(wǎng) , 不規(guī)則三 角網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn) :直接利用原始數(shù)據(jù)作為網(wǎng)格結(jié) 點(diǎn) , 三角網(wǎng)中的點(diǎn)和線的分布密度和結(jié)構(gòu)完全可以

9、 與地表的特征相吻合 ; 不改變原始數(shù)據(jù)和精度 ; 能夠 插入地性線以保存原有關(guān)鍵的地形特征 , 能很好地適 應(yīng)復(fù)雜 、 不規(guī)則地形 , 從而將地表的特征表現(xiàn)得淋漓 盡致等 。 由此可見 , 用三角網(wǎng)計算土方量適應(yīng)范圍最 廣 , 精度也是最高的了 。 但是三角方法計算土方量精 度雖高 , 因其計算過程中數(shù)據(jù)量大 , 占用大量存儲空 間 , 可讀性也差 , 實(shí)際工作中很少有客戶選擇用三角322013年 9月 第 5期粟 晟 等 :南 方 CASS 計 算 兩 期 間土 方 與 方 格 網(wǎng) 法 土 方 計 算 相 結(jié)合 準(zhǔn) 確 計 算 土 方量網(wǎng)法 。 如何既能滿足客戶的需要 , 使用方格網(wǎng)法出具

10、 測量成果 , 又要保證土方計算結(jié)果的正確性 , 提高工 作效率 , 是擺在廣大測量工作者面前的一道難題 。 筆 者在實(shí)際工作中 , 采用 CASS7.1“ 計算兩期間土方 ” 的 方法計算出可靠的土方數(shù)據(jù) , 并以此指導(dǎo) “ 方格網(wǎng)土 方計算 ” 的方法 , 很好地解決了這一難題 。圖 1方格網(wǎng)穿過斜坡示意圖圖 2方格網(wǎng)內(nèi)沒參與統(tǒng)計起伏區(qū)域示意圖2計算兩期間土方首先在 CASS7.1“ 繪圖處理 ” 菜單中 :定顯示區(qū) 改變當(dāng)前圖形比例尺 (盡可能使用大比例尺 , 如 1:200、 1:500等 , 這對提高土方量的計算精度很有好 處 展高程點(diǎn) 圈定計算區(qū)域邊界線和連接地形變 化特征線 ,

11、如 :山脊線 、 山凹線 、 坡頂坡腳線 、 陡坎線 等 (區(qū)域邊界線一要注意閉合 , 二兩期土方計算的 區(qū)域邊界在野外測量時 , 一般不可能采集的完全相 同 , 但可在內(nèi)業(yè)處理時 , 調(diào)整到一致 , 并且采用內(nèi)插 法求得每個邊界點(diǎn)的高程數(shù)據(jù) , 三切不可進(jìn)行擬合處理 , 因為擬合過的曲線在進(jìn)行土方計算時會用折 線迭代 , 影響計算結(jié)果的精度 1; 然后用 CASS7.1“ 等高線 ” 菜單中 :建立 DTM選擇邊界線 構(gòu)成三 角網(wǎng) 修改三角網(wǎng) (由于三角網(wǎng)的連接是隨機(jī)的 , 不 排除有一些三角形的連接是不滿足計算要求的 , 所 以需要對生成的三角網(wǎng)進(jìn)行處理 , 剔除不符合要求 的三角形 ,

12、然后順應(yīng)實(shí)際地形的變化對三角網(wǎng)進(jìn)行 手工調(diào)整 , 如圖 3所示是對穿斜坡時不合理三角網(wǎng) 進(jìn)行調(diào)整前 、 后的示意圖 ; 如圖 4所示是對穿陡(a調(diào)整 前 (b調(diào)整 后 圖 3三角網(wǎng)穿斜坡調(diào)整前與調(diào)整后的示意圖(a調(diào)整 前 (b調(diào)整 后 圖 4三角網(wǎng)穿陡坎調(diào)整前與調(diào)整后的示意圖坎時不合理三角網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整前 、 后的示意圖 。 使得 生成的模型更加符合實(shí)際地貌 , 在調(diào)整完畢后注意要 “ 修改結(jié)果存盤 ” 繪制等高線 (為確保三角網(wǎng)的準(zhǔn)確 性 , 建議 “ 繪制等高線 ” 看繪制出的等高線正確與否 , 對 三角網(wǎng)進(jìn)行再校正 , 然后刪除等高線和地形變化特征線 所地圖層 三角網(wǎng)存取 寫入文件 (點(diǎn)擊

13、“ 寫入文件 ” 時 , 出現(xiàn)一個 “ 輸入三角網(wǎng)文件名 ” 對話框 , 指定保存路徑 , 將區(qū)域內(nèi)已構(gòu)成的三角網(wǎng)做為第一期三角網(wǎng)以 *.sjw 擴(kuò)展名格式保存在指定的文件下 , 如圖 5所示 。圖 5輸入三角網(wǎng)文件名對話框?qū)⒃O(shè)計面模擬成外業(yè)測量的數(shù)據(jù) , 即三維坐標(biāo) 數(shù)據(jù)文件 , 這只不過不是真正外業(yè)測量所得 , 而是 直接賦值得到 , 采用的方法是 :平面位置用鼠標(biāo)在 設(shè) 計 平 面 圖 上 直 接 指 定 , 手 工 直 接 輸 入 高 程 (CASS7.1中直接用命令 “ G ” 或單擊 CASS 工具欄中 的交互展點(diǎn)符號 “ .91 ” 來提取高程點(diǎn)并追加到到數(shù) 據(jù)文件中 , 這里要

14、注意的是 , 由于設(shè)計面不是平 面 , 所以每個指定點(diǎn)的高程要計算正確 、 輸入正確 ,33September 2013No. 5與生成原始地形三角網(wǎng) (第一期三角網(wǎng) 的流程一 樣 。 最后將設(shè)計面數(shù)據(jù)文件構(gòu)成的三角網(wǎng)做為第二期三 角網(wǎng)以 *.sjw 擴(kuò)展名格式保存在指定的文件下 。 2.3計算兩期間土方量用鼠標(biāo)操作 “ 工程應(yīng)用 DTM法土方計算 計算 兩期間土方 ”, 根據(jù)電腦的提示在 “ 第一期三角網(wǎng) ” 時 , 導(dǎo)入前期的原始地形三角網(wǎng)文件 , 在提示 “ 第二期三 角網(wǎng) ” 時導(dǎo)入后期的設(shè)計面三角網(wǎng)文件 , 按回車鍵即 得計算結(jié)果 。 并將土方計算結(jié)果作為可靠的土方量依 據(jù)保存 ,

15、用以指導(dǎo)下一步的方格網(wǎng)法土方計算 。3方格網(wǎng)法土方計算南方 CASS7.1軟件中的方格網(wǎng)土方計算法 , 其 具體計算操作如下 :首先用閉合的復(fù)合線圈定所要 計算土方的區(qū)域 (與第一期 、 二期三角網(wǎng)的區(qū)域邊界 必須一致 , 然后用鼠標(biāo)操作 “ 工程應(yīng)用 方格網(wǎng)法土 方計算 ”, 在彈出的方格網(wǎng)土方計算對話框中 , 如圖 6所示 , 首先是導(dǎo)入 “ 高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件 ”, 必須選擇 生成第一期三角網(wǎng)的地面點(diǎn)高程數(shù)據(jù) , 即原始地形 數(shù)據(jù) 。 然后在 “ 設(shè)計面 ” 欄中 , 點(diǎn)選 “ 三角網(wǎng)文件 ”。 在 導(dǎo)入三角網(wǎng)文件時 , 一定要選擇以第二期的地面點(diǎn) 高程數(shù)據(jù)所構(gòu)成的三角網(wǎng) , 即由設(shè)計面

16、數(shù)據(jù)生成的 三角網(wǎng) 。 然后填寫方格網(wǎng)的寬度 (系統(tǒng)默認(rèn)的是 20米 , 點(diǎn)擊 “ 確定 ” 即計算出該區(qū)域土方量 。 將該土方 量結(jié)果與用計算兩期間土方量所得的結(jié)果相比較 , 若相差在 5%(經(jīng)驗值 以內(nèi) , 則方格網(wǎng)土方計算成果 是可靠的 , 可以出據(jù)方格網(wǎng)計算成果 。 如超出 5%, 基本上是由于出現(xiàn)圖 1和圖 2所示的情況 , 這時調(diào) 整方格網(wǎng)的寬度 (地形太破碎的方格網(wǎng)寬度可調(diào)到 12m2, 使地形變化特征線 (如圖 1的陡坎 , 圖 2起 伏區(qū)域邊線 處在方格的中間 (如圖 7、 圖 8所示 , 從 而避免了土方計算出現(xiàn)系統(tǒng)性的誤差 , 提高了土方 計算的精度 ,(由此可見方格網(wǎng)越

17、小 , 計算精度越高 3。 至到結(jié)果與 “ 計算兩期間土方 ” 的成果相比 , 差值 的比率小于 5%, 方可提供方格網(wǎng)土方計算成果 。圖 6方格網(wǎng)土方計算對話框圖 7方格網(wǎng)穿過斜坡調(diào)整后示意圖圖 8沒參與統(tǒng)計起伏區(qū)域調(diào)整方格網(wǎng)后示意圖4工程實(shí)例在榮縣大佛梧桐水街工程場地平整土方測量中 ,筆者根據(jù)現(xiàn)場地形采集高程點(diǎn)數(shù)據(jù) , 繪制地形略圖 , 在內(nèi)業(yè)處理時 , 首先除掉數(shù)據(jù)中錯誤的和含有粗差的 點(diǎn) , 再用 CASS7.1軟件自動 生 成 三 角 網(wǎng) , 然 后 根 據(jù) 地 形略圖調(diào)整三角網(wǎng) , 建立與實(shí)際地形相吻合的數(shù) 字地面模型 , 為確保三角網(wǎng)的準(zhǔn)確性 , 將數(shù)字地面 模型生成等高線對所有

18、三角網(wǎng)進(jìn)行再校準(zhǔn) 。 最后刪 除用以校準(zhǔn)三角網(wǎng)的地形地性線圖層 (即之前繪制 的地形略圖層 和等高線圖層 , 將三角網(wǎng)作為第一期 三角網(wǎng)保存 。 同理對內(nèi)業(yè)根據(jù)設(shè)計資料完善的設(shè)計 面高程數(shù)據(jù) , 建立數(shù)字地面模型 , 將調(diào)整后的三角 網(wǎng)作為第二期三角保存 。 然后用南方 CASS7.1軟件 “ 工程應(yīng)用 ” 下拉菜單 DTM法土方計算 計算兩期 間土方 , 準(zhǔn)確計算出該區(qū)域的土方量 。 并以此作為可 靠的土方量依據(jù)保存 。然后進(jìn)入圖 6所示 “ 方格網(wǎng)土方計算對話框 ”, 在 “ 高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件 ” 中導(dǎo)入 生成第一期三角網(wǎng)的原始地形高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)文 件 。 在 “ 三角網(wǎng)文件 ” 中選擇

19、第二期三角網(wǎng) , 即由設(shè)計 面數(shù)據(jù)生成的三角網(wǎng) , 首先以默認(rèn)的方格寬度 20米 , 進(jìn)行土方量計算 。 表 1是方格網(wǎng)法 (20米寬 與計 算兩期間土方法成果的對比 , 從表中可以看出 :挖方 量差值比率達(dá)到了 16.8%, 超過了 5%, 由于測區(qū)地 形較為破碎 , 多坡坎 、 土丘 , 方格網(wǎng)寬度過大 , 顯然是 出現(xiàn)了如圖 1、 圖 2所示的情況 , 從而導(dǎo)致出現(xiàn)大的 偏差 , 于是按照圖 7、 圖 8的做法將方格寬度由 20米 調(diào)整為 5米 , 再進(jìn)行方格網(wǎng)土方計算 , 計算結(jié)果如表 2所示 , 從表中可以看出 :無論哪個項目 , 方格網(wǎng)法與 計算兩期間土方法差值的比率都在 3%以內(nèi)

20、 , 說明方 格網(wǎng)的布設(shè)是比較合理的 , 方格網(wǎng)土方計算的成果 是正確的 , 可以提交方格網(wǎng)成果資料了 。(下轉(zhuǎn)第 37頁 粟 晟 等 :南 方 CASS 計 算 兩 期 間土 方 與 方 格 網(wǎng) 法 土 方 計 算 相 結(jié)合 準(zhǔn) 確 計 算 土 方量34(上接第 34頁 表 1方格網(wǎng) (20米寬 法與計算兩期間土方法計算成果對比 表 2方格網(wǎng) (5米寬 法與計算兩期間土方法計算成果對比5結(jié)束語土方量的計算精度主要取決于采點(diǎn)的密集程度 , 包 括地形變化點(diǎn) 、 特殊地貌點(diǎn) 、 變坡點(diǎn) 、 坎上坎下 、 溝渠 、 陡崖 上下等明顯點(diǎn)位的采集 。 還包括網(wǎng)格大小 , 測量精度 , 計 算精度等人為

21、控制因素 , 因而作為我們測繪人 , 總結(jié)過往 工作經(jīng)驗 , 挖掘計算軟件的潛力 , 提高自身技術(shù) , 土方計 算質(zhì)量才有保證 , 土方工程中各方的利益才有保障 。參考文獻(xiàn)1李 玉 寶 等 . 大 比 例 尺 數(shù) 字 化 測 圖 技 術(shù) M.西 南 交 通 大 學(xué)出版社 , 2006.2柯建明等 . 如何規(guī)范土石方計算 J. 學(xué)術(shù)論壇 , 2006. 3張 海 印 . 土 方 計 算 精 度 與 方 格 網(wǎng) 邊 長 之 關(guān) 系 的 研 究 J. 華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報 , 2000、 23(1:70-73.(收稿日期 :2013-08-20 (編輯 /孔 志 遠(yuǎn) 挖方量 填方量 總方量 方格網(wǎng)法15

22、5881.353.2155934.5計算兩期間土方159304.852.1159356.9差值3423.51.13422.4比率 2.1% 2.1% 2.1%高壓側(cè)設(shè)高壓電容補(bǔ)償裝置 , 對容量較大 、 負(fù)荷平 穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備如風(fēng)機(jī) 、 水泵 、 傳送帶等 設(shè)置就地補(bǔ)償裝置 。 這樣使高壓線路及低壓線路上 的無功傳輸均有效減少 , 從而達(dá)到節(jié)能目的 。2. 3照明節(jié)能設(shè)計據(jù)統(tǒng)計 , 我國照明用電量已占總用量的 10% 12%。 按照我國提出的 “ 中國綠色照明工程 ”, 照明節(jié) 電已成為節(jié)能的重要方面 。 2004年 12月 1日國家正 式實(shí)施 建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) (GB50034-20

23、04, 該標(biāo) 準(zhǔn)不僅有 “ 照明節(jié)能 ”, 同時整個標(biāo)準(zhǔn)都貫穿了綠色照 明的宗旨和理念 。 照明節(jié)能所遵循的原則是 :在保證 有足夠的照明數(shù)量和質(zhì)量的前提下 , 盡可能的節(jié)約照 明用電 。 照明節(jié)能主要是通過合理采用高效節(jié)能照明 產(chǎn)品 , 提高質(zhì)量 , 優(yōu)化照明設(shè)計等手段 , 達(dá)到節(jié)能的目 的 。 照明節(jié)能設(shè)計的措施通常有以下幾種 :(1 正確選擇 照度標(biāo)準(zhǔn)值 :在照明設(shè)計時 , 應(yīng)綜合考慮工作 、 生產(chǎn) 、 學(xué) 習(xí)和生活對視覺的要求 , 以及建筑等級和功能的不同合 理確定照度 ;(2 合理選擇照明方式 :應(yīng)當(dāng)充分利用自然 采光 , 這是節(jié)省照明能耗的重要方式之一 , 即在設(shè)計中 電氣設(shè)計人員

24、應(yīng)當(dāng)盡量考慮到自然光與人工照明的充 分結(jié)合 , 從而在很大程度上節(jié)省了照明電能 ; 盡量采用 一般照明和局部照明相結(jié)合的方式 , 貫徹該高則高該低 則低的原則 , 以在滿足使用和質(zhì)量的前提下節(jié)約能源 ; (3 科學(xué)選擇優(yōu)質(zhì)的電光源 :其最基本的原則就是應(yīng)根 據(jù)不同的場所選擇不同的光源 。 例如一般的房間應(yīng)當(dāng)選 用熒光燈 。 但是在條件許可或顯色性要求較高的場所應(yīng) 當(dāng)采用稀土節(jié)能熒光燈 、 三基色熒光燈 、 小功率高顯色 型鈉燈等光源 ; 室外場所的照明則應(yīng)當(dāng)選用高壓鈉燈 等使用時間較長的氣體光源 ;(4 合理選擇高效照明燈 具 :其原則是根據(jù)不同場所選用效率高 、 控光合理 、 光 利用系數(shù)高 、 盡量不帶附件的照明燈具 ;(5 選擇節(jié)能 型鎮(zhèn)流器 :如選擇節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器 ; (6 設(shè)置恰當(dāng)?shù)恼彰骺刂品绞交蜓b置也是一種必要的 節(jié)電方法 :如 , 按建筑使用條件和自然光狀態(tài)分區(qū) 、 分組控制 ; 根據(jù)照明使用的要求分別采用各種節(jié)能 型開關(guān) , 如病房 、 臥房可采用調(diào)光開關(guān) , 室外場所和 公共場所則可采用光電 、 聲控開關(guān) ; 樓梯間 、 走道等 場所除應(yīng)急照明外 , 采用節(jié)能自熄開關(guān) 。2. 4降低線路損耗當(dāng)電能傳輸時 , 由于線路上存在電阻電抗 , 電 流通過時 , 就會產(chǎn)生電能損耗 ,