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摘 要：本文介绍了地形地籍成图软件 Cass7.1的土方计算方法，并就如何更好的使用这些计算方法以及得到更精确的计算结果做分析。
关键词：土石方计算；方格网；DTM法；误差分析
1.绪论
1.1 概述
目前各种工程建设如铁路、公路、港口、城市规划等中，土方量计算是一项经常性的、不可缺少的工作。且在整个工程量中，土方工程常占有较大比例。土方量计算精度的高低直接影响到建设工期、经济效益。需要合理的进行土方调配，节省施工费用，加快工程进度。因此，研究土方量的计算方法，精度及计算方法的实用范围、条件和存在的问题是非常必要的。
土石方工程量的计算，实际上就是计算设计标高与自然地面标高之间的土石方体积。设计面有平面、斜面、曲面，而自然地面更是变化多端，要求计算出来的工程量绝对准确，一般来说不大可能，也不必要，因为要精确计算土石量，则对地形测量的资料要求非常高，这样会大大增加土石方量的成本。
1.2 本文主要探讨问题
南方数码科技有限公司研发的地形地籍成图软件 Cass7.1是目前市面上较常见的一套测量软件，其中所包含的土方计算方法如方格网法、 DTM 法、等高线法等为大家所普遍使用， 它不仅上手容易， 内业操作简便， 而且计算结果准确性良好， 可信度较高，为广大使用者所认可。因此在就使用CASS7.1的几个方法对土石方量计算的问题展开讨论。
2.计算方法的讨论
2.1 方格网法
2.1.1方格网计算土方方法
Cass7.1软件中的方格网法， 需要提供计算区域的 “高程点坐标数据文件” 作为计算的依据，其具体计算操作如下：首先是导入“高程点坐标数据文件” ，然后选择设计面： （ 1）当设计面为平面时， 需要输入 “目标高程” ，在“方格宽度” 一项中输入你需要设置的方格网规格 ，例如输入 20 米则为采用 20m×20m 的方格网进行土方计算； （2）当设计面为斜面时， 有“基准点” 和“基准线” 两种方法， 其原理是相同的， 只是计算条件不同而已。 我们以 “基准点”法为例， 它需要确定斜面的 “坡度”，然后是“基准点”，也就是坡顶点的 “坐标” 和“高程”，再者就是坡线的“下边点”的坐标了，也就是斜坡方向，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。（3）当设计面非平面也非斜面时， 这种情况在土方工程中比较常见，场地经开挖或回填后变的杂乱无章就属于这种情况，假如我们有场地前期的“高程点坐标数据文件” ，那么我们则可以利用它生成“三角网文件” ，然后在设计面选项中选择“三角网文件” ，然后导入文件，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。通过对 Cass7.1软件中的方格网法的了解，我们不难看出其计算理论与传统的方格网法是一样的。只是在用户提供相关的计算条件，如设计面高程、坡度、方格宽度、三角网文件等计算条件之后， 电脑自动在设计面及待计算场地平面设置相同的方格网， 根据 “高程点坐标数据文件”、设计面高程、坡度等内插出各方格网角点高程，然后对比相同平面位置上下两期的方格网，计算出该方格网的土方挖填数，最后统计出挖填总方量。
2.1.2方格网法计算土方原理
算术平均法--将格网的四个角点高程相加求和，除以点的总数即为平均标高。
加权平均法，如果将每个方格的 4 个角点高程取平均即得该方格的平均高程。 各方格的平均高程加在一起，除以方格数，即为该方格网的加权平均高程。整个区域四个角 A，B， C，D 的高程在计算中只用了 1 次，边上各点的高程用了 2 次，而网格内各点的高程都用了 4 次。各网点在计算平均高程使用時的次数即为该点的权。加权平均高程等于各网点的权乘以该点的高程的总和，除以各点权的总和，最后依次累加得以计算理论的填挖方量。
2.2 DTM 法
DTM 法土方计算以外业所采集的测量数据为基础，通过建立 DTM 模型，然后通过生成三角网（即相邻的三个点连成互不重叠的三角形） 来计算每一个三棱锥的挖填方量， 最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。Cass7.1 的 DTM 土方计算方法共有三种，一是由坐标数据文件计算，二是依照图上高程点进行计算， 第三是依照图上的三角网进行计算。 前两种算法包含重新建立三角网的过程， 第三种方法则是直接采用图上已有的三角网。
（1）根据坐标数据计算：首先用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用 ＼DTM 法土方计算 根据坐标文件” ，根据电脑提示在图上选取计算区域 “边界线”，导入计算区域的坐标数据，这时会弹出土方计算参数设置对话框，填入“平场标高”和“边界采样间距” 按确定即可得到土方计算结果。 如果计算区域需要进行边坡的处理， 那么还可以在参数设置里面进行“边坡设置” ，平场高程高于地面高程则设置为向下放坡，反之，则为向上放坡。在计算结束后，电脑会在操作者指定的位置绘制一个“计算结果表格” 。
（2）根据图上高程点计算：此方法首先是按数据文件展绘高程点，然后用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用 ＼DTM 法土方计算 根据图上高程点” ，根据电脑的提示进行后面的操作，操作与“根据坐标数据计算”相同。
（3）根据图上的三角网计算：在计算区域先建立 DTM 模型，生成三角网，然后根据地形的实际情况， 对既有的三角网进行必要的添加和删除， 使结果更接近实际地形， 最后用鼠标操作“工程应用 ＼DTM 法土方计算 根据图上三角网” ，根据电脑的提示，输入平场标高，选取计算所需的所有三角形按回车键即得计算结果。
3.各种方法计算及适用范围总结
对于道路、铁路、河道、渠道、大坝等带状、狭长的土方类工程，宜采用“断面法”进行土方量计算，操作简单、精度高。
DTM法对于大面积的土石方工程，如：机场、矿山、大片农田平整等可以用DTM法来计算。
地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用方格网法，对于起伏较大坡度变化大的场地如若采用方格网计算精度会降低，三角网则又是最理想的算法。
计算还需要结合具体的实际情况加理论经验作出合理判断并计算，甚至可以灵活应用。如对局部地区采用三角网，其他地区采用方格网。
关键词：土石方计算；方格网；DTM法；误差分析
1.绪论
1.1 概述
目前各种工程建设如铁路、公路、港口、城市规划等中，土方量计算是一项经常性的、不可缺少的工作。且在整个工程量中，土方工程常占有较大比例。土方量计算精度的高低直接影响到建设工期、经济效益。需要合理的进行土方调配，节省施工费用，加快工程进度。因此，研究土方量的计算方法，精度及计算方法的实用范围、条件和存在的问题是非常必要的。
土石方工程量的计算，实际上就是计算设计标高与自然地面标高之间的土石方体积。设计面有平面、斜面、曲面，而自然地面更是变化多端，要求计算出来的工程量绝对准确，一般来说不大可能，也不必要，因为要精确计算土石量，则对地形测量的资料要求非常高，这样会大大增加土石方量的成本。
1.2 本文主要探讨问题
南方数码科技有限公司研发的地形地籍成图软件 Cass7.1是目前市面上较常见的一套测量软件，其中所包含的土方计算方法如方格网法、 DTM 法、等高线法等为大家所普遍使用， 它不仅上手容易， 内业操作简便， 而且计算结果准确性良好， 可信度较高，为广大使用者所认可。因此在就使用CASS7.1的几个方法对土石方量计算的问题展开讨论。
2.计算方法的讨论
2.1 方格网法
2.1.1方格网计算土方方法
Cass7.1软件中的方格网法， 需要提供计算区域的 “高程点坐标数据文件” 作为计算的依据，其具体计算操作如下：首先是导入“高程点坐标数据文件” ，然后选择设计面： （ 1）当设计面为平面时， 需要输入 “目标高程” ，在“方格宽度” 一项中输入你需要设置的方格网规格 ，例如输入 20 米则为采用 20m×20m 的方格网进行土方计算； （2）当设计面为斜面时， 有“基准点” 和“基准线” 两种方法， 其原理是相同的， 只是计算条件不同而已。 我们以 “基准点”法为例， 它需要确定斜面的 “坡度”，然后是“基准点”，也就是坡顶点的 “坐标” 和“高程”，再者就是坡线的“下边点”的坐标了，也就是斜坡方向，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。（3）当设计面非平面也非斜面时， 这种情况在土方工程中比较常见，场地经开挖或回填后变的杂乱无章就属于这种情况，假如我们有场地前期的“高程点坐标数据文件” ，那么我们则可以利用它生成“三角网文件” ，然后在设计面选项中选择“三角网文件” ，然后导入文件，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。通过对 Cass7.1软件中的方格网法的了解，我们不难看出其计算理论与传统的方格网法是一样的。只是在用户提供相关的计算条件，如设计面高程、坡度、方格宽度、三角网文件等计算条件之后， 电脑自动在设计面及待计算场地平面设置相同的方格网， 根据 “高程点坐标数据文件”、设计面高程、坡度等内插出各方格网角点高程，然后对比相同平面位置上下两期的方格网，计算出该方格网的土方挖填数，最后统计出挖填总方量。
2.1.2方格网法计算土方原理
算术平均法--将格网的四个角点高程相加求和，除以点的总数即为平均标高。
加权平均法，如果将每个方格的 4 个角点高程取平均即得该方格的平均高程。 各方格的平均高程加在一起，除以方格数，即为该方格网的加权平均高程。整个区域四个角 A，B， C，D 的高程在计算中只用了 1 次，边上各点的高程用了 2 次，而网格内各点的高程都用了 4 次。各网点在计算平均高程使用時的次数即为该点的权。加权平均高程等于各网点的权乘以该点的高程的总和，除以各点权的总和，最后依次累加得以计算理论的填挖方量。
2.2 DTM 法
DTM 法土方计算以外业所采集的测量数据为基础，通过建立 DTM 模型，然后通过生成三角网（即相邻的三个点连成互不重叠的三角形） 来计算每一个三棱锥的挖填方量， 最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。Cass7.1 的 DTM 土方计算方法共有三种，一是由坐标数据文件计算，二是依照图上高程点进行计算， 第三是依照图上的三角网进行计算。 前两种算法包含重新建立三角网的过程， 第三种方法则是直接采用图上已有的三角网。
（1）根据坐标数据计算：首先用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用 ＼DTM 法土方计算 根据坐标文件” ，根据电脑提示在图上选取计算区域 “边界线”，导入计算区域的坐标数据，这时会弹出土方计算参数设置对话框，填入“平场标高”和“边界采样间距” 按确定即可得到土方计算结果。 如果计算区域需要进行边坡的处理， 那么还可以在参数设置里面进行“边坡设置” ，平场高程高于地面高程则设置为向下放坡，反之，则为向上放坡。在计算结束后，电脑会在操作者指定的位置绘制一个“计算结果表格” 。
（2）根据图上高程点计算：此方法首先是按数据文件展绘高程点，然后用闭合的复合线圈定所要计算土方的区域，然后用鼠标操作“工程应用 ＼DTM 法土方计算 根据图上高程点” ，根据电脑的提示进行后面的操作，操作与“根据坐标数据计算”相同。
（3）根据图上的三角网计算：在计算区域先建立 DTM 模型，生成三角网，然后根据地形的实际情况， 对既有的三角网进行必要的添加和删除， 使结果更接近实际地形， 最后用鼠标操作“工程应用 ＼DTM 法土方计算 根据图上三角网” ，根据电脑的提示，输入平场标高，选取计算所需的所有三角形按回车键即得计算结果。
3.各种方法计算及适用范围总结
对于道路、铁路、河道、渠道、大坝等带状、狭长的土方类工程，宜采用“断面法”进行土方量计算，操作简单、精度高。
DTM法对于大面积的土石方工程，如：机场、矿山、大片农田平整等可以用DTM法来计算。
地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用方格网法，对于起伏较大坡度变化大的场地如若采用方格网计算精度会降低，三角网则又是最理想的算法。
计算还需要结合具体的实际情况加理论经验作出合理判断并计算，甚至可以灵活应用。如对局部地区采用三角网，其他地区采用方格网。