我们来聊聊，CASS土方计算那些事儿（一）
《测绘学报》
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南方地形地籍成图软件（CASS）面世已有二十余年。其工程应用模块被广泛应用于工程土方量计算。
笔者从事CASS软件技术支持、培训、测试工作十余年。日常工作中，积累了大量CASS的土方计算应用经验。本期开始，笔者将从适用土方工程、计算原理、常见问题探讨三个方面论述CASS在土方计算中的应用。希望能抛砖引玉，和各位高手，一起来南方数码生态圈（http://o.southgis.com）聊聊土方计算那些事。
前期回顾：
方格网法
方格网法简便直观，易于操作，易于手工验算，在实际工作中应用非常广泛。
适用土方工程
适用于土方工程平面、斜面和不规则面的设计面。
计算原理
用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）和设计高程生成方格网，来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方的分界线。
CASS软件首先将方格四个角的实际高程和设计高程相减得到值取平均值（如果角上没有高程点，则通过周围高程点内插得出其高程），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。如图2所示。
图1 方格网土方计算详解
当设计面是平面时，输入目标高程（即平场标高），设置方格网宽度，点击“确定”就能得到计算结果；当设计面是斜面时，可以选择“基准点”和“基准线”两种；当设计面是不规则面时，选择“三角网文件”（ 指用设计面高程点生成的三角网文件（*.sjw））。
图2 方格网土方计算界面
常见问题探讨
1、方格网法的计算范围线是否可以拟合？
”不可以。在CASS中，方格网法土方计算的范围线是闭合的不拟合多段线。如果用拟合的多段线，软件会弹出如图3所示的对话框，将其按设置的内插角度变为折线。
图3
“2、方格网法土方计算的格网起点如何确定？
”执行方格网土方计算命令后，命令行会出现如图4的提示。首先，选择计算区域边界线，然后，软件自动计算所选区域的最大以及最小高程值，接着，让用户指定方格起始位置，直接回车或者点击右键，默认是缺省位置，也可在此时指定方格网的起始点，在绘图区域选择即可。如果要按特定方向生成倾斜格网，可在下一步选择方格倾斜方向。
图4
“3、同一个计算区域，同一套设计参数，多次计算，为什么会得到不同的计算结果？
”CASS默认方格网的起点随机选定，所以同一个计算区域，同一套设计参数。多次计算的方格网起点可能都不相同，导致出现不同的计算结果。
4、设计面如果是斜面的，如何指定方向？
”在CASS中的方格网法土方计算中，设计面是斜面的，分为两种情况：基准点和基准线。操作界面如图5。
图5
基准点：适用于只有单一坡度的土方工程。输入坡度后，点击“拾取”按钮后，选定一个放坡基准点，然后指定“向下方向的一点”，即从基准点出发，沿此方向，坡面高程逐渐降低，如从北往南放坡，高程随北坐标的减小而降低，应从基准点出发，在垂直向南的方向点一点，确定放坡方向，如图6所示。
图6
基准线：适用于有双坡度的斜面土方工程。例如，以施工场地边线为基准的斜坡，场地边线本身也有坡度。基准线方向的坡度，体现在两个基准点设计高程差上。其余的操作过程和“基准点”相同。
5、能否用于两期土方计算？
”很多用户喜欢用CASS的方格网土方计算里的第三种方式（设计面是“三角网”）来计算两期土方量。用此法计算，对于三角网文件中三角网的网形组成有特定的要求，请看图7的例子。
图7
上图中，5个高程数据都是一样的，但是建立的三角网网形不一样，造成图中黑色圆圈的圆心点位置的地面高程出现较大差别。所以，即使用同一组数据，没有注意三角网网形的话，也会造成土方计算结果的巨大差异。因此，如果使用这种方法，就必须注意，在保存三角网文件前，一定要先绘制出等高线来检查地形的吻合程度，只有在完全吻合的情况下，再保存三角网文件，土方计算结果才会准确。
对于设计面三角网文件边界和方格网计算范围不完全相等的情况，我们可以使用菜单“等高线——查询指定点高程”的方法，在方格网计算范围边界线上内插计算出足够的高程点，利用这些高程点和范围线内部的点来生成正确的能完全吻合地形的三角网文件，再进行两期间土方计算就完全没有问题了。
6、计算结果与手动计算结果会有出入吗？
”有的用户会手工统计每个方格的填挖方量，然后汇总，得到最后的工程填挖方量，发现和CASS自动计算的结果有差异。CASS显示在每个方格里的填挖方量，存在小数位数的限制。手动计算则以实际数据为准。如果实际数据精确到小数点后第四位，那么计算结果也是这个精度。在菜单“文件-CASS参数设置-测量参数-高级设置”中，我们可设置计算的小数位数。如图8 所示。
图8
“7、如果软件自动内插的实地高程值与实际值出入很大，如何处理？
”当参与土方计算的高程点数据密度不够，或者选择的方格不合适时，会出现CASS自动内插生成的格网点实地高程值和实际值差别很大的情况。
CASS9.1新增了菜单功能“工程应用—方格网土方计算—根据注记重新计算”，可以在已经生成方格网的图上修改格网点的设计标高或内插高程，然后根据修改后的数据重新计算土方量。计算过程如图9、10、11所示。
图9
图10
图11
“8、如何选择格网的大小？
”CASS软件默认方格网的长度为20m。一般情况下，这个尺寸方便施工。并非方格越小，计算越准确。用户可根据高程点的密度来选择方格网的大小，如果每个方格内都均匀分布了几个实测高程点，那么方格尺寸就是合理的。
9、方格网法不能用于哪些工程的计算？
”不能处理带岛的工程，比如大片平场范围内，有几个小的坑塘不用参与计算的；不能同时处理两个以上坡度的斜坡，比如扇形弧面坡；不能处理只有放坡方向和坡度没有放坡范围的斜面工程。
以上是CASS土方计算中出现的一些高频问题，如果大家还存在疑问，欢迎大家来南方数码生态圈（http://o.southgis.com）一起讨论交流。
更多关于CASS土方计算的干货，敬请留意后续推送！
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整理：南方数码生态圈
来源：南方数码生态圈（http://o.southgis.com）
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