南方CASS土方量计算.docx
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南方CASS土方量计算.docx
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南方CASS土方量计算
第七章CASS5.0在工程中的应用
本章主要讲述CASS5.0在工程中的应用,其中包括基本几何要素的查询、土方量的计算、断面图的绘制、公路曲线设计、面积应用以及如何进行图数转换。
7.1基本几何要素的查询本节主要介绍如何查询指定点坐标,查询两点距离及方位,查询线长,查询实体面积。
7.1.1查询指定点坐标用鼠标点取“工程应用”菜单中的“查询指定点坐标”。
用鼠标点取所要查询的点即可。
也可以先进入点号定位方式,再输入要查询的点号
说明:
系统左下角状态栏显示的坐标是迪卡尔坐标系中的坐标,与测量坐标
系的X和Y的顺序相反。
用此功能查询时,系统在命令行给出的X、Y是测量
坐标系的值。
7.1.2查询两点距离及方位用鼠标点取“工程应用”菜单下的“查询两点距离及方位”。
用鼠标分别点取所要查询的两点即可。
也可以先进入点号定位方式,再输入两点的点号。
说明:
CASS5.0所显示的坐标为实地坐标,所以所显示的两点间的距离为实地距离。
7.1.3查询线长
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“查询线长”。
用鼠标点取图上曲线即可。
7.1.4查询实体面积
用鼠标点取待查询的实体的边界线即可,要注意实体应该是闭合的。
7.2土方量的计算
7.2.1DTM法土方计算
由DTM模型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,通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量,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。
DTM法土方计算共有两种方法,一种是进行完全计算,一种是依照图上的三角网进行计算。
完全计算法包含重新建立三角网的过程,又分为“根据坐标计
算”和“根据图上高程点计算”两种方法;依照图上三角网法直接采用图上已有的三角形,不再重建三角网。
下面分述三种方法的操作过程:
1.根据坐标计算
用复合线画出所要计算土方的区域,一定要闭合,但是尽量不要拟合。
因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代,影响计算结果的精度。
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“DTM法土方计算”子菜单中的“根据坐标文件”。
提示:
选择边界线用鼠标点取所画的闭合复合线。
请输入边界插值间隔(米):
边界插值间隔设定的默认值为20米。
屏幕上将弹出选择高程坐标文件的对话框,在对话框中选择所需坐标文件。
提示:
平场面积=XXXX平方米注:
该值为复合线围成的多边形的水平投影面积。
平场标高(米):
输入设计高程。
回车后屏幕上显示填挖方的提示框,命令行显示:
挖方量=XXXX立方米,填方量=XXXX立方米
同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。
如图7-1所示。
关闭对话框后系统提示:
请指定表格左下角位置:
<直接回车不绘表格>用鼠标在图上适当位置点击,CASS5.0会在该处绘出一个表格,包含平场面积、最大高程、最小高程、平场标高、填方量、挖方量和图形。
如图7-2所示。
图7-1填挖方提示框
图7-2填挖方量计算结果表格
2.根据图上高程点计算
首先要展绘高程点,然后用复合线画出所要计算土方的区域,要求同DTM法。
用鼠标点取“工程应用”菜单下“DTM法土方计算”子菜单中的“根据图上高程点计算”
提示:
选择边界线用鼠标点取所画的闭合复合线。
请输入边界插值间隔(米):
<20>边界插值间隔的设定的默认值
为20米
提示:
选择高程点或控制点此时可逐个选取要参与计算的高程点或控制点,也可拖框选择。
如果键入“ALL”回车,将选取图上所有已经绘出的高程点或控制点。
提示:
平场面积=XXXX平方米
平场标咼(米):
键入设计咼程
回车后屏幕上显示填挖方的提示框,命令行显示:
挖方量=XXXX立方米,填方量=XXXX立方米同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。
如图7-1所示。
关闭对话框后系统提示:
请指定表格左下角位置:
<直接回车不绘表格>用鼠标在图上适当位置点击,CASS5.0会在该处绘出一个表格,包含平场面积、最大高程、最小高程、平场标高、填方量、挖方量和图形。
如图7-2所示。
3.根据图上的三角形计算
对用上面的完全计算功能生成的三角网进行必要的添加和删除,使结果符合实际地形。
用鼠标点取“工程应用”菜单下“DTM法土方计算”子菜单中的“依图上三角网计算”
提示:
平场标高(米):
输入平整的目标高程请在图上选取三角网:
用鼠标在图上选取三角形,可以逐个选取也可拉框批量选取。
回车后屏幕上显示填挖方的提示框,同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。
注意:
用此方法计算土方量时不要求给定区域边界,因为系统会分析所有被选取的三角形,因此在选择三角形时一定要注意不要漏选或多选,否则计算结果有误,且很难检查出问题所在。
7.2.2用断面法进行土方量计算
即道路断面法土方
断面法土方计算主要用在公路土方计算和区域土方计算。
计算和场地断面法土方计算。
二者的计算方法有较大差异。
首先讲道路的断面法土方计算。
第一步:
生成里程文件。
里程文件用离散的方法描述了实际地形。
接下来的所有工作都是在分析里程文件里的数据后才能完成的。
生成里程文件常用的有四种方法,点取菜单“工程应用”,在弹出的菜单里
选“生成里程文件”,CASS5.0提供了四种生成里程文件的方法,如下图:
查询指迄点坐标亘询两点距密強方位
岂诲实佯面积
图7-3生成里程文件菜单
1•由图面生成
在图上用复合线绘出道路纵断面线和每一个横断面线。
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“生成里程文件”子菜单中的“由图面生成”。
屏幕上弹出“输入高程点数据文件名”的对话框,来选择高程点数据文件。
这个文件是原始数据文件。
屏幕上弹出“输入横断面数据文件名”的对话框,来命名断面里程数据文件。
这个文件将保存要生成的里程数据。
提示:
输入断面线上插值间距(米):
输入断面线上插值距离。
这个值决定了在横断面上隔多远取一次样,值越小,取的值越多,越忠实于原地形,但数据量会大很多,也会影响计算速度。
一般取10。
请选择:
(1)横断面
(2)纵断面<1>如果要做纵断面,选2,默认是横断面指定区域边界:
指定中桩线:
输入起始横断面里程:
<0.0>输入第一个断面的里程,根据实际情况输入,默认里程从0.0开始
选择第1条断面线:
用鼠标点取断面线。
如果点取的断面线不是复合线,系统将一直提示这条信息,不会出现下一步的提示,直到用户选择正确的断面线。
选中断面线后,在断面线的起点和终点将先后出现如下的对话框:
设计高程;
对话框的左上角首先自动定位在选中的横断面起点,输入设计高程回车后,对话框自动移动到该断面线的终点,等待用户输入设计高程。
一个断面的操作结束
提示:
选择第2条断面线:
输入另一条断面线,直到所有的断面都操作完毕。
2•由等高线生成
这种方法只能用来生成纵断面的里程文件。
它从断面线的起点开始,处理
断面线与等高线的所有交点,依次记下每一交点在纵断面线上离起点的距离和所在等高线的高程。
在图上绘出等高线,再用轻量复合线绘制纵断面线(可用PL命令绘制)用鼠标点取“工程应用”菜单下的“生成里程文件”子菜单中的“由等高线生成”。
屏幕提示:
请选取断面线:
用鼠标点取所绘纵断面线
屏幕上弹出“输入断面里程数据文件名”的对话框,来选择断面里程数据文件。
这个文件将保存要生成的里程数据。
屏幕提示:
输入断面起始里程:
<0.0>
如果断面线起始里程不为0,在这里输入。
回车,里程文件生成完毕。
3•由纵断面生成
这个功能给用户提供了一种简便的方法。
用它生成里程文件,速度是这四种方法中最快的,只要展出点、绘出纵断面线,就可以在极短的时间里生成所有横断面的里程文件。
但是,凡事有利必有弊,如果外业采集的点密度和分布不能满足要求,用这种方法生成的里程文件准确度较低。
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“生成里程文件”子菜单中的“由纵断面生成”。
屏幕上弹出“输入断面里程数据文件名”的对话框,来选择断面里程数据文件。
这个文件将保存要生成的里程数据。
屏幕上弹出“输入坐标数据文件名”的对话框,来选择坐标数据文件。
这个文件是原始坐标数据文件,将用来生成的里程数据。
屏幕提示:
请选取纵断面线:
用鼠标点取所绘纵断面线
屏幕提示:
输入横断面间距:
(米)<20.0>输入每两个横断面的间距。
断面间距默认值为20米。
因此,由纵断面生成的里程文件里面,所有的横断面是等间距的。
屏幕提示:
输入横断面线上点距:
(米)<5.0>输入横断面上取样点的间距。
默认值为5米。
此值越小,单位长度的横断面线上取样次数越多,如果外业数据
合理,这将导致生成的里程文件准确度增加。
但是,如果外业数据不足,单纯减小采样间距是没有实际意义的,只会增加里程文件的大小。
屏幕提示:
输入带状区域的宽度:
(米)<40.0>输入每个横断面的长度。
注意:
每个横断面都被纵断面平分成两部分,左右相等均为给定值的一半。
系统自动根据上面几步给定的参数在图上绘出所有横断面线,同时生成每个横断面的里程数据,写入里程文件。
通常,用这种方法生成的里程文件都需要对断面重新进行编辑修改,以满足实际需要(详见第三步)。
4.由坐标文件生成
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“生成里程文件”子菜单中的“由坐标文件生成”。
屏幕上弹出“输入简码数据文件名”的对话框,来选择简码数据文件。
这个文件的编码必须按以下方法定义,具体例子见“DEMO”子目录下的
“ZHD.DAT”文件。
总点数
点号,M2,X坐标,Y坐标,高程
点号,2,X坐标,Y坐标,高程
点号,Mi,X坐标,Y坐标,高程
点号,i,X坐标,Y坐标,高程
注意:
M1、M2、M3各点应按实际的道路中线点顺序,而同一横断面的各点可不按顺序。
屏幕上弹出“输入断面里程数据文件名”的对话框,来选择断面里程数据文件。
这个文件将保存要生成的里程数据。
命令行出现提示:
输入断面序号:
<直接回车处理所有断面>,如果输入断面序号,则只转换坐标文件中该断面的数据;如果直接回车,则处理坐标文件中所有断面的数据。
严格来说,生成里程文件还有第五种方法,那就是:
手工输入。
手工输入就
是直接在文本中编辑里程文件,在某些情况下这比由图面生成等方法还要方便、快捷。
但此方法要求用户对里程文件的结构有较深的认识,里程文件的结构详见
《参考手册》第五章。
第二步:
选择土方计算类型。
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“道路断面”。
如图7-4:
工程应角C團罐昔理忸
查询指定点坐标查询两点距离忑方位查诲蟻桧
奁诲实低面耕
卄呷丄?
生成里程文件卜
DT喘土方计篡卜
I断面法土方计算►I
道蹄断面
方槁岡法土方计羞等高銭法土方计算
国隊土方时舗
场地断面
修改设讨参數漏镐断面蛭图闻土方计算
绘断面图卜
图7-4道路断面计算子菜单
点击后弹出对话框,道路的所有参数都是在这个对话框中进行设置的,
如图7-5:
图7-5断面设计参数输入对话框
第三步:
给定计算参数。
接下来就是在上一步弹出的对话框中输入道路的各种参数,以达所需。
选择里程文件:
点击确定左边的按钮(上面有三点的),出现“选择里程文件名”的对话框。
选定第一步生成的里程文件。
把实际设计参数填入各相应的位置。
注意:
单位均为米。
点“确定”按钮后,屏幕提示:
横向比例为1:
<500>输入绘制断面图的横向比例
纵向比例为1:
<100>输入绘制断面图的纵向比例
请输入隔多少里程绘一个标尺(米)<直接回车只在两侧绘标尺>
系统根据上步给定的比例尺,在图上绘出道路的纵断面,然后提示:
指定横断面图起始位置:
|
指定土石方计算表左上角位置:
至此,图上已绘出道路的纵断面图及每一个横断面图,并将土石方计算表绘制在指定的位置。
结果如图7-6所示:
图7-6纵横断面图成果示意图
如果道路设计时该区段的中桩高程全部一样,就不需要下一步的编辑工作了。
但实际上,有些断面的设计高程可能和其它的不一样,这样就需要手工编辑这些断面。
如果生成的部分断面参数需要修改,用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“修改设计参数”。
如图7-7:
工程应用E團纸管理殂
查询指定点坐标
I9
査谊两占距离段方位
f■»
查询线檢
查询实体面积
生成里程文■件
DTkl法土方计算
►
斷面法土方计算
道路断面
方移网法土方计算
埔地断面
等高銭法土力计算区域土方量平衡
修改设计参数
编辑断面线
绘斷面国
图面土方计算
图7-7修改设计参数子菜单
屏幕提示:
选择断面线这时可用鼠标点取图上需要编辑的断面线,选设计线或地面线均可。
选中后弹出如下图7-8所示对话框,可以非常直观的修改相应参数。
图7-8设计参数输入对话框
修改完毕后点击“确定”按钮,系统取得各个参数,自动对断面图进行修正,这一步骤不需要用户干预。
实现了“所改即所得”。
将所有的断面编辑完后,就可进入第四步
第四步:
计算工程量
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“图面土方计算”。
如图7-9:
工稈应用匚踐紙营聲忸
直询指圭点坐标直询两点距离反方位萱询裟栓查询实侔面积
y--/1?
生咸里程文件
DT州法土方计算
斷面佚土方计算
道路斷面
方格网法土方计篡
场地断面
尋£浅法土方"计算区賊土方量平衡
修改设计卷數编粥面线
绘斷面图
卜
图面土方计算
图7-9图面土方计算子菜单
命令行提示:
选择要计算土方的断面图:
拖框选择所有参与计算的道路横断面图
指定土石方计算表左上角位置:
在适当位置点击鼠标左键
系统自动在图上绘出土石方计算表,如图7-10。
图7-10土石方计算表
并在命令行提示:
总挖方=XXXX立方米,总填方=XXXX立方米
至此,该区段的道路填挖方量已经计算完成,可以将道路纵横断面图
和土石方计算表打印出来,作为工程量的计算结果。
下面说明如何用场地断面法进行土方量计算。
第一步:
生成里程文件。
在场地的土方计算中,常用的里程文件生成方法是第一种:
由图面生成。
1•由图面生成
在图上展出点位,用复合线绘出场地边界、道路纵断面线和每一个横断面线和中桩线。
在绘中桩线时尽量让它经过横断面线的中点和垂直于横断面线。
否则会影响土方计算精度。
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“生成里程文件”子菜单中的“由图面生成”。
屏幕上弹出“输入高程点数据文件名”的对话框,来选择高程点数据文件。
这个文件是原始数据文件。
屏幕上弹出“输入横断面数据文件名”的对话框,来选择断面里程数据文件。
这个文件将保存要生成的里程数据。
提示:
输入断面线上插值间距(米):
输入断面线上插值距离。
这个值决定了在横断面上隔多远取一次样,值越小,取的值越多,越忠实于原地形,但数据量会大很多,也会影响计算速度。
一般取10。
请选择:
(1)横断面
(2)纵断面<1>如果要做纵断面,选2,默认是做横断面。
输入起始横断面里程:
<0.0>输入第一个断面的里程,根据实际情况输入,默认里程从0.0开始。
选择第1条断面线:
用鼠标点取断面线。
如果点取的断面线不是复合线,系统将一直提示这条信息,不会出现下一步的提示,直到用户选择正确的断面线。
指定该断面中桩点用鼠标点取中桩点
输入该断面中桩里程:
输入中桩里程
指定起始点用鼠标点取起始点
输入起始点设计高程:
输入起始点设计高程
指定终止点用鼠标点取终止点
输入终止点设计高程:
输入终止点设计高程
一个断面的操作结束
提示:
选择第2条断面线:
输入另一条断面线,直到所有的断面都操作完毕。
其它生成里程文件的方法与道路土方计算中的一样。
参见上节。
第二步:
选择土方计算类型。
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“场地断面”。
如图7-11:
工殍应用£團纸背亚电
査询扌旨定点坐掠查询两点距离及方怔查询錢低
査询实萍面畝
a|?
生成里程文件卜
DM法土方计篡卜
II斷面铁土方计算d
道歸斷面
方格网注土方计宜等高域注土方计豊区辄土方量平衝
场地断面
图面土方计尊
绘斷面图卜
图7-11场地断面子菜单
点击后弹出对话框,道路的所有参数都是在下图对话框中进行设置的:
选择里程立稈
左磁i:
F
—
右徳
1:
|1戰油1
左单坡眼高:
1口
左坡间卧[o
左二^磁1:
|0
右单披碾高:
r
右坡间宽:
[□
右二怨圾度I:
|0
断闻塑比例1:
目而—毎列斷面T数;|S
行间能【荃米〕[80~列闻距(蔓栄〕|300
图7-12断面设计参数输入对话框
可能用户会认为这个对话框和道路土方计算的对话框是一样的。
实际上在
这个对话框中,道路参数全部变灰,不能使用。
只有坡度等参数才可用。
第三步:
给定计算参数。
接下来就是在上一步弹出的对话框中输入各种参数。
选择里程文件:
点击确定左边的按钮(上面有三点的),出现“选择里程文件名”的对话框。
选定第一步生成的里程文件。
把实际设计参数填入各相应的位置。
注意:
单位均为米。
点“确定”按钮后,屏幕提示:
横向比例为1:
<500>输入绘制断面图的横向比例
纵向比例为1:
<100>输入绘制断面图的纵向比例
请输入隔多少里程绘一个标尺(米)<直接回车只在两侧绘标尺>
这时系统根据上步给定的比例尺,在图上绘出的纵断面,然后提示:
指定横断面图起始位置:
指定土石方计算表左上角位置:
至此,图上已绘出道路的纵断面图,每一个横断面图,并将土石方计
算表绘制在指定的位置。
结果如图7-13所示:
-1刨F
B於珂工・ihbIi2’便■±*・_些站于丄4ek^:
二睥■(&.-I-t-
电BpjJJBhj|■[■馴』塾14毎匚E・3>|z■♦譬补F~*1
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图7-13纵横断面图成果表
如果道路设计时该区段的中桩高程全部一样,就不需要下一步的编辑工作了。
但实际上,有些断面的设计高程可能和其它的不一样,这样就需要手工编辑这些断面。
如果生成的部分断面参数需要修改,用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“修改设计参数”。
如图7-14:
工程应用C團紙首理忸
查询^定点坐标查询两点距离及方位
査询实必面积
-y?
主廳里猩文伴
►
DTM袪土方计直
►
I斷面法土方计宜
這踌新面
方搐网注土方计算等高删土方计算区威土方量平衝
城地新面
越改设计参数
漏辑断面线
绘断面圉
圈面土方计算|
图7-14修改设计参数子菜单
屏幕提示:
选择断面线这时可用鼠标点取图上需要编辑的断面线,选设计线或地面线均可。
选中后弹出如图7-15所示对话框,可以非常直观的修改相应参数。
中桩设计高程=|30
图7-15断面设计参数输入对话框
修改完毕后点击“确定”按钮,系统取得各个参数,自动对断面图进行修正,这一步骤不需要用户干预。
实现了“所改即所得”。
将所有的断面编辑完后,就可进入第四步。
第四步:
计算工程量
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“图面土方计算”。
如图7-16:
工程应用£團無营理忸
查询指定点坐标查询两点距离更方位查诲鍍桧查诲实啡面耕
丹■”
生成里程文件卜
DT嗨土方计篦卜
I斷面法土方计算►I
道歸斷面场地断面
方格岡法土方计羞等高錮去土方计算区域土方■量罕讀
憾换设计参數褊镐断面线
绘断両图打
图闻土方计算」
图7-16图面土方计算子菜单
命令行提示:
选择要计算土方的断面图:
拖框选择所有参与计算的道路横断面图
指定土石方计算表左上角位置:
在适当位置点击鼠标左键系统自动在图上绘出土石方计算表,如图7-17。
然后在命令行提示:
总挖方=XXXX立方米,总填方=XXXX立方米
至此,该区段的道路填挖方量已经计算完成,可以将道路纵横断面图和土石方计算表打印出来,作为工程量的计算结果。
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图7-17土石方计算成果表
723方格网法土方计算
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长方体的填挖方量,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。
系统首先将方格的四个角上的高程相加(如果角上没有高程点,通过周围高程点内插得出其高程),取平均值与设计高程相减。
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。
因此,用这种
方法算出来的土石方量与用其它方法得出的结果会有较大的差异,一般说来,这
种方法得出的结果精度不太高,这是由于这种方法“先天不足"算法的局
限性,但是方格网法简便直观,加上土方的计算本身对精度要求不是很高,因此
这一方法在实际工作中还是非常实用的。
用格网法算土方量,设计面可以是水平的,也可以是倾斜的。
一、设计面是水平时操作步骤如下:
用复合线画出所要计算土方的区域,一定要闭合,但是尽量不要拟合。
因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代,影响计算结果的精度。
用鼠标点取“工程应用”菜单下的“方格网法土方计算”。
屏幕上将弹出选择高程坐标文件的对话框,在对话框中选择所需坐标文件。
提示:
选择土方计算边界线用鼠标点取所画的闭合复合线。
输入方格宽度:
(米)<20>这是每个方格的边长,默认值为20米。
由
原理可知,方格的宽度越小,计算精度越高。
但如果给的值太小,超过了
野外采集的点的密度也是没有实际意义的。
提示:
最小高程=XXXX,最大高程=XXXX
设计面是:
(1)平面
(2)斜面<1>选2。
屏幕提示:
输入目标高程:
(米)输入设计高程
回车后命令行显示:
挖方量=XXXX立方米,填方量=XXXX立方米
同时图上绘出所分析的方格网,填挖方的分界线(白色点线),并给出
每个方格的填挖方,每行的挖方和每列的填方。
结果如图7-18所示。
图7-18土石方计算成果图
、设计面是斜面时的操作步骤如下:
用复合线画出所要计算土方的区域,一定要闭合,但是尽量不要拟合。
因为
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