黄艳立

(莆田学院土木工程学院，福建莆田351100)

对一个工程来说，土方计算是整个工程的一个重要部分，是一个工程的基础。因此，怎样快速、精确地计算出工程土方量，对于整个工程计算是至关重要的。CASS软件中DTM法和方格网法均可在平坦场地或是地面起伏较小的情况下使用，对同一块场地同时采用两种方法计算，结果会有什么不同呢？

1 DTM法土方计算

当所需计算土方量的设计平面为平面场地、单一方向倾斜场地或不规则面时，可选择DTM法来计算。用DTM法计算土方量，是在CASS中根据地形图建立模型并且生成不规则三角网，利用在工程测量中获得的坐标点和设计高层，计算每一个三棱锥的填方量和挖方量，最后通过计算、累加，进而得到地形图范围内的填挖方量，并且在图上画出填挖分界线。DTM法土方计算包括完全计算和直接根据图上的三角网计算在内的两种方法[1]。而完全计算法中又包括“根据坐标计算”和“根据图上高程点计算”这两种方法，使用这两种方法都需要重新建立三角网，而直接采用图上的三角网则不再需要重建三角网，直接采用图上已有的三角网计算即可。

不管是使用三种方法中的任意一种，都需要先将所需计算土方量的区域范围用复合线在CASS中已导入的高程点网中绘制出来，注意一定要使所绘制的复合线闭合，但是也尽量不要使其拟合。这是因为在土方计算中，拟合过的曲线会被折线代替，从而使计算结果出现偏差，所以在计算土方数量时尽量不要将所画复合线拟合，以免影响所计算土方数量的精确性。画出区域范围之后，点击工具栏中的工程应用，在下拉菜单中选择“DTM法计算土方”，在它提供的3种计算方法中选择一种。下面以“根据坐标点计算”为例说明，然后在提示“选择边界线”的指示下，用鼠标选取所画的闭合复合线，弹出“DTM土方计算参数设置”对话框，根据工程设置平场标高和边界采样间距，设置好参数之后，点选确定平场标高和边界采样间距，设置好参数之后，点选确定，屏幕中会显示挖填方提示框，命令行会显示：“挖方量=XXXXX立方米，填方量=XXXXX立方米”，同时系统会自动生成三角网并绘制出填方和挖方的分界线。土方计算结果根据实际要求若是不需要绘制表格就可以在关闭对话框后直接回车，系统就默认不绘制表格。若是需要绘制结果表格，可以用鼠标在图上适当的位置点击，即选择所绘制表格的左下角位置，CASS会在该处绘制出一个表格，这表格中就会显示包括图形、平场面积、平面标高、最大高程点、最小高程点、填方量和挖方量在内的7项内容。CASS的这项功能使得计算结果直观简明，能够使计算结果使用者容易找到所需要的数据，同时也使得计算结果报告美观大方。虽然DTM法计算精度较高，但这也要在地形点位置合理的情况下才会实现。当确定了工程的土方平衡时的设计高程和填挖土方量，在施工进度和工程造价等方面都能做到很好的控制。

2 方格网法土方计算

当要进行大面积的土方估算，或者是所需计算土方量的场地，其地形没有较大的突起和凹陷，即起伏较小，又或是地形坡度变化平缓，可以选择方格网法进行计算。使用该方法计算土方量，是在工程测量中，利用地面实际坐标点和所需达到的目标设计高程，选择合适的边长生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计，即可得到地形图范围内的填挖方量，并且在图上画出填挖分界线。CASS将各个方格的各个角点上的实测高程或是通过内插得到的高程累加，得到的高程平均值与目标高程相减，再计算出单位方格的面积，最后根据长方体的体积公式就能得出填方量和挖方量。与DTM法相同的是，计算前必须先用复合线绘制出所要计算土方的指定范围，注意复合线一定要闭合。然后点选工具栏中的“工程应用”，在下拉菜单选择“方格网法土方计算”。在操作界面会显示“选择计算区域边界线”的提示，根据命令行提示，选择需要计算土方数量的范围，即之前所绘制的闭合复合线。在弹出的“方格网土方计算”对话框，可以明显地看出CASS给出了包括平面、斜面（基准点）等四个选择，用户可以根据实际工程计算需要，选用相对应的项目并设置其中所需设置的对应参数。根据需要输入方格网边长，若是没有输入则系统默认每个方格的边长是20米。由计算原理可推出，当选用的方格的边长越小，其计算结果就越精确。因此，可以根据实际工程所要求的精度设置合理的方格宽度，但要注意的是若是没有考虑到实际的情况，一味地缩小边长，超过实际采集点的密度，也是没有实际意义的。点选确定，在命令行会显示包括最小高程、最大高程、总填方量、总挖方量在内的4项内容，同时在图上绘出系统所生成的方格网及填挖方的分界线，并且每个小格内还会显示出其具体填挖方量。在实际应用中，方格网法由于其操作方法简便、工作人员容易掌握而得到了广泛的应用，但是其精度不高。

3 工程实例

在某工业园区建设初期，需要对园区内45亩左右的场地进行场地平整，使其达到设计高程。以实测地面高程作为现状地面高程，依业主指定标高作为此次的设计标高，其中地块一设计标高为10.78米，地块二设计标高是10.18米。

3.1 利用方格网法的计算结果

计算所需的高程点是根据野外实测所得到的高程点，并对高程点较为稀少的区域，根据等高线适当进行内插得出高程点，最终形成高程点网，再用5m×5m的方格网预算各地块的填、挖土方量，最终得出该地块的总填挖方量。由于该地块的面积过大，计算时又适当将这两块地块进行细分，将地块一分为6小块，地块二分为2小块，进行分幅计算，最后再汇总。利用CASS9.0工具栏中选取“工程应用”中“方格网法土方计算”，根据实际工程情况按步骤设置参数值，最后得出该地块的土方计算面积为29368.89平方米（合44.053亩），预算总方量为88689.0立方米（其中预算填方量0立方米，预算挖方量88689.0立方米）。详情见表1。

3.2 利用DTM法的计算结果

利用CASS9.0，选取“工程应用”中“DTM法土方计算根据图上高程计算”，地块一平场标高为10.78米，边界采样间距取10米，地块二采用同样步骤计算，最后得出该地块土方计算面积为29368.9平方米（合44.053亩），预算总方量为88615.0立方米（其中预算填方量0立方米，预算挖方量88615.0立方米）。详情见表2。

表1 方格网法土方量计算结果表

表2 DTM法土方量计算结果表

4 结论

由以上计算结果可以看出不同方法计算的土方量会有所不同。在这个计算实例中，由于其地形较为平坦，起伏不大，使用DTM法和方格网法的计算结果只是有少量的差别，总体上来说不会影响其计算数据在工程预算等中的使用，使用这两种方法都能满足实际工程的需要。因此，对于一般的、起伏不大的地面情况，方格网内插的高程值还是可以很好地满足这一点，使其计算的土方量的与实际土方量相差不大，精度还是可以保证的。在地面较为平坦的地形，使用方格网法比使用DTM法来得更加简单。

[1]罗德仁，邹自力，汤江龙.工程土方量计算比较分析[J].华东理工学院学报，2005，28（1）：59-63.

[2]杨先绪.在CASS软件中多个设计坡度的土石方计算[J].城市勘查，2005,3（1）:128-129.

[3]钱业宏.利用数字化地形图进行土方计算的方法[J].四川测绘，2005,8（3）：137-139.