怎样用cass方格网计算土方（CASS里DTM法土方计算）

在各类工程建中，土方量的计算在工程测量中经常遇见，也是工程计算中重要的组成部分。土石方的测量、计算是工程中工程量预算、编制施工组织设计、和合理安排施工现场的重要依据。同时土石方的计算准确性也关系到施工单位和委托单位的利益及工程影响和后续施工。土方量的测量方法和计算精度直接影响工程的进度和费用，且土方量工程在整个工程的建设中占有很大比例，如果估算的土方量与实际搬运土方量相差太大而容易造成施工单位和委托单位产生利益纠纷，从而对施工生产进度造成影响。 所以土方计算的准确性对工程的影响具有重要意义。

测绘技术的发展使计算机软件通过处理测量数据可以较为真实的模拟出地表的三维仿真模型，而生产出数字地图。数字地图的出现影响并改变了土方计算技术，软件计算替代了传统的土方计算，提高了工作效率，具有自动化和多样化的特点，以南方CASS软件为例土方计算方法有方格网法、断面法、DTM法、等高线法等。选择不同的计算方法对土方进行计算结果也会不同。所以根据不同的地形采用不同土方计算方法尤为重要。

DTM简介

DTM法计算土方量是现代土方计算的重要方法之一，以数字地面模型DTM为基础进行土方量的计算。

图1-1基于格网的DTM

如图1-1所示，按平面上等间距规则采样,或内插所建立的数字地面模型,称为栅格的数字地面模-型,通常也称为规则格网(Grid)模型。通过规则格网DTM,可以方便地得到有关区域内任一点的地形情况。

规则格网具有较小存储量、简单数据结构,便于存储、管理以及分析计算等优点,因此该数字地形模型得到了广泛的应用。它的构建可以直接从离散采样点数据插值得到,也可以通过不规则三角网(TIN)数据内插得到。

图1-2基于三角网的DTM

如图1-2所示，基于不规则三角形建模是直接利用野外实测的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形,从而组成不规则三角网结构。相对于规则格网,不规则三角网具有以下优点：利用原始资料作为网格结点、不改变原始数据和精度、能够插入地性线以保存原有关键的地形特征、以及能很好地适应复杂及不规则地形等。

数字地面模型的建立

（1）数据采集：一般而言，数字地面模型DTM的数据主要由以下几个途径获得，摄影测量、地面测量、根据已有资料提取。若原有资料中的DTM库格网间距过大，则并不适合作为土方计算资料。因此，施工测量及现场的土方工程量计算中，主要采用野外测量或已有的大比例尺地形图的数字化方式获取数据。

（2）数据内插：建立DTM的方法比较多，但由于地形表面本身的非解析性，试图用某种代数式或曲面拟合的算法来建立整体的地形表面的数学描述一般是比较困难的。因此，一般要对采样数据点进行加密或格网化，以便于计算机进行地表模拟和应用。对于面元DTM，实际上是把测区的地形表面按一定的格网间距cx、cy（一般cx=cy）进行格网化，然后求出每个方格中心点的高程作为该方格面元的平均高程，最后按一定排列（如按行或列）进行存储，从而得到基于规则格网的面元DTM如图1-3所示。

图1-3 DTM数据内插

DTM土方量计算原理

DTM是利用地面上离散的高程点通过一定的方法连接成空间三角网结构的地面模型。建立三角网DTM的原始数据为实地测定的地面点坐标(X，Y，Z)，然后联成三角网计算每一个三棱锥的体积，从而得到指定范围内填方和挖方的土方量。在DTM法实际操作中由于三角网的连接是随机的，不排除有一些三角形的连接是并不满足计算要求的，这就需要对自动生成的三角网进行处理，剔除不符合要求的三角形，然后结合实际地形的变化对三角网进行手工修改，使得生成的地面模型更加符合地形实际情况。

南方CASS软件中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建立的三角网。

图1-4 DTM土方计算中单个三棱柱

如图1-4所示，DTM模型中单个三棱柱体积的计算土方量的方法如下，由高程点构成的三角格网中的每个三角形与参考面及垂线构成三角棱柱，，通过计算每个三角棱柱体积累加可得到所有土方量。则三菱柱的体积计算公式：

计算公式中S_ABC 为三角形ABC的面积，各边场用两点的字母表示如A、B连线长为AB。而DTM法计算土方量则是分别计算每个单元三菱柱的土方体积，然后通过累加的方式得出总的土方量。

DTM法计算土方步骤

（1）选取高程点：选取要进行计算的数据文件或者直接在AutoCAD图中直接选取图面高程点。CASS软件的高程点文件为（*.dat）格式。

（2）利用所测量的地形数据建立三角网在建立三角网时，首先从高程点集中处选择一点作为起始三角形的一个顶点，然后找离它距离最近的点连成一个边,以该边为基础,遵循角度最大原则或距离最小原则找到第三个点,形成初始三角形。由初始三角形的三边依次往外扩展,并进行是否重复的检测，最后将点集内所有的离散点构成三角网，直到所有建立的三角形的边都扩展过为止。

（3）三角网的调整：根据地形特征信息对所建立三角网进行网形优化调整。这样可使得建模准确。

（4）三角网法计算土方量： 构建好三角网之后，计算构建三角网内每一个三角形在地面的投影面积Si，再用三角网三个角点的投影线与设计面构成三棱柱，计算其体积式中Z1、Z2、Z3为第i个三角形的三个顶点对应的高程，Si为对应的投影面积。其土方公式为：

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由于篇幅较长方格网、断面法、等高线法，等另行介绍！

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