干货 | 实用技术贴：浅析CASS在土方计算中的应用「方格网法」

南方地形地籍成图软件CASS，问世至今已有二十余年时间，其工程应用模块被广泛应用于工程土方量计算。今天，小编特邀美女工程师从适用土方工程、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。 今天我们先来说说方格网法。方格网法简便直观，易于操作，易于手工验算。因此这一方法在实际工作中应用非常广泛。

一、适用土方工程

适用于土方工程的设计面是平面、是斜面和不规则面。

图1：方格网土方计算界面

二、计算原理

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；设计面是斜面时，可以选择“基准点”和“基准线”两种；设计面是不规则面时，选择“三角网文件”。注：这里的三角网文件，指用设计面高程点生成的三角网文件（*.sjw）。

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，并绘出填挖方分界线。CASS首先将方格的四个角上的实际高程和设计高程相减（如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得出其高程），得到值取平均值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2：方格网土方计算详解

三、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，命令行会出现如下图4提示。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，也可在接下来的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，导致不同的计算结果。

4、设计面是斜面的如何指定方向

图5

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。一种是基准点、一种是基准线（操作界面如图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）。
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面。其余的操作过程和“基准点”相同。

图6：基准点放坡示意图

5、可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，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的组成，有特定的要求，请看下图7的例子： 上图中的5个高程数据都是一样的，但是建立的三角网网形不一样，就好造成图中黑色圆圈圆心点位置的地面高程出现较大差别。这样的话，如果用同一个数据和设计数据，结果没有注意三角网网形的问题，就会造成土方计算结果的巨大差异。所以，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，只有完全吻合的情况下，再保存三角网文件用于土方计算，那么结果才会是准确的。

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处理，我们可以用菜单“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，用这些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，用来进行两期间土方计算，就完全没有问题了。

图7

6、计算结果会和手动计算会有出入？
     有的用户会自己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。在CASS中显示在每个方格里的填挖方量，是有小数位数的限制的。实际运算的时候，则以实际数据来算。即实际数据精确到小数点后第四位，那计算结果也是此精度。在菜单“文件-CASS参数设置-测量参数-高级设置”中可设置计算的小数位数（如图8所示）。

图8：CASS参数设置

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的时候，会出现由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。在CASS9.1中，新增菜单功能“工程应用—方格网土方计算—根据注记重新计算”。 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。根据修改后的数据重新计算土方量（计算过程如下三图所示）。         

图9：修改前的方格        

图10：修改后的方格      

图11：根据注记重新计算后的方格

8、如何选择格网的大小？
软件默认方格网的长度是20m。一般情况下，这个尺寸方便施工。不是说方格越小就计算越准确。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。这样的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。