CASS土石方计算资料

CASS土石方计算资料第1页/共40页一、DTM法的计算原理及适用范围

WhatisDTM?DTM(digitalterrainmodel)即数字地面模型，简称数模，是以数字的形式按一定的结构组织在一起，表示实际地形特征的空间分布，也是地形形状大小和起伏的数字描述。只有在DTM的基础上才能绘制等高线。数字表示方式包括离散点的三维坐标（测量数据）、由离散点组成的规则或不规则的格网依据数模及一定的内插和拟合算法自动生成的等高线（图）、断面（图）、坡度（图）等等

DTM法的原理是什么？DTM法计算土方量是利用实际测得的地形数据建立不规则三角网（ＴＩＮ），对每一个三角形计算区域按三棱柱的体积来计算土方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量。DTM法计算的原理如下图所示。第2页/共40页什么时候用？

不规则三角网（ＴＩＮ）是数字地面模型ＤＴＭ表现形式之一，相对于规则格网，它具有以下优点：一是三角网中点和线的分布和结构可以较好地与地表的形态特征保持一致；二是它可以不需要改变原始数据和精度，可以更好地表示地面特征。从理论上来讲，该方法适用于任何地形地貌，计算精度最高，不足之处是模型复杂，需进行大量的野外数据采集，存储空间占用大。

ＤＴＭ法计算土方量的原理上式中：Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３为三角形三个顶点的填挖高差，Ｓ３为三棱柱的底面积。DTM法的计算公式：第3页/共40页二、断面法的计算原理及适用范围

横断面计算在施工设计阶段，一般多利用路基实测的横断面图进行横断面面积计算。初步设计阶段(prehminary

design

phase)必要时，可用线路平面图点绘横断面，在横断面上计算面积。计算原理？

断面法土方计算土方量是根据纵断面上某一里程处实际测量的地形断面线与设计断面线，相交后的闭合断面面积。即可获得各个里程处的横断面的填挖面积，并由相邻两横段面的间距计算出土石方量，最终汇总出纵断面上所有两相邻横断面间的土石方量，并绘出土石方量计算表，其计算公式如下。第4页/共40页

适用范围？

断面法土石方计算适合用于线型工程，特别复杂区域可选任意断面法。断面法外业需要进行大量的断面测量工作，内业和外业的工作量较大，同时必须对各断面参数的设置比较清楚。鉴于断面法在计算土方量时受到诸多条件的限制，其计算精度与可靠性难以评价，在两断面间不规则变化且变化较大，计算难度大。

设横断面面积分别是Ａ１、Ａ２、Ａ３……Ａｉ等，断面间距为Ｌｉ。则总的填挖方量为：式中：Ａｉ－１和Ａｉ分别为第ｉ段起断面和终断面的填挖方面积；Ｌｉ为断面间距；Ｖｉ为填挖方量。第5页/共40页三、方格网法的计算原理及适用范围

计算原理？

方格网法是根据设计高程和实测地面点坐标将待计算的区域划分为若干个方格，每个方格按照长方体的体积计算填挖方量，最后累计得到该范围内填方和挖方的总土方量。系统首先将方格的４个角上的高程相加（如果没有高程，则通过周围高程内插出其高程），取平均值与设计高程相减。然后根据方格的边长得到每个方格的面积，再按长方体的体积计算公式得到填挖方量，总的土方量等于各方格土方量的和：式中：Ｈｉｊ表示第ｉ行ｊ列的方格网的高差；ａ、ｂ为方格网边长；ｎ为测区方格的个数。第6页/共40页

适用范围？

方格网法适用于大面积土方量的计算，尤其是地形起伏较小、坡度变化较缓的区域。由于它简明直观、通用性强，可以生成挖填线，委托方一般要求用方格网法计算。但由于方格网法是取４个角上的高程来计算方格网的体积，因此对于变化较大的地形来说，计算精度会降低。理论上方格网法采用的方格密度越大，土方量计算就越接近实际值，精度也会越高，但其工作量会显著增长，从而不利于工作效率的提高。第7页/共40页四、采用ＤＴＭ的两期土方量计算方法简介

两期土方计算指的是对同一区域进行了两期测量，利用两次观测得到的高程数据建模后叠加，计算出两期之中的区域内土方的变化情况。因此，根据两期法的原理，可以将同一区域内的原始地形和设计地形看作是该区域两个不同时期的地形。在计算前，分别对实测地形和设计地形分别建模，即生成ＤＴＭ模型，然后采用ＤＴＭ法土方计算中的计算两期土方量得到场地的挖方量和填方量。

第8页/共40页一、DTM法操作

步骤一：打开cass程序进入软件界面点击绘图处理，点击【改变当前图形比例尺】，根据需要设置绘图比例尺（在这里我们输入比例尺为1:1000）。操作第9页/共40页步骤二：点击【绘图处理】，点击【展高程点】，选择数据文件，进行展点。第10页/共40页步骤三：命令行域输入pline命令，将计算区域的外围点连成封闭的复合线。（注意：复合线一定要闭合，否则，将无法进行计算）第11页/共40页步骤四：点击【工程应用】菜单下的【

DTM法土方计算】，选择【根据图上高程点】计算，然后选定范围线（即步骤三中的复合线）。第12页/共40页步骤五：

输入设计的场平标高。第13页/共40页步骤六：根据输入框命令，点击计算结果显示区域的左下角。第14页/共40页计算结果：在图中就可以看到计算所需的数据（平场面积、最大高程，最小高程，平场标高、挖方量、填方量）第15页/共40页

Dtmtf.log文件可以在高程数据点文件中找到，里面有具体对应三棱体的数据（点位坐标，高程，填挖方数据）和总的方量数据。详细结果第16页/共40页二、断面法操作步骤一：打开cass程序进入软件界面点击【绘图处理】，点击【改变当前图形比例尺】，设置绘图比例尺（在这里我们仍然输入比例尺为1:1000）。第17页/共40页步骤二：通过对原始数据的展点、画图。通过pl线，指定线路起始点、必要转点和终点。第18页/共40页步骤三：点击【工程应用】菜单，选择【公路曲线设计】，点击【要素文件录入】。根据命令栏提示，选择坐标定位。第19页/共40页步骤四：点击要素文件名浏览，输入要记录的文件名字，确定。第20页/共40页步骤五：起点信息，点击拾取，在图上选取道路起点坐标，然后选择交点信息，依次选择交点信息并插入，并确定。第21页/共40页步骤六：点击【工程应用】菜单，选择【公路曲线设计】，点击【要素文件处理】。根据提示，选取要素文件名，采点坐标文件。确定第22页/共40页步骤七：根据命令栏提示选择（1）精确取偏角值，在图上合适位置左击鼠标，及可以看到逐桩坐标及平曲线曲线要素。第23页/共40页步骤八：点击【工程应用】，【生成里程文件】，【纵断面线生成】，【新建】，确定。第24页/共40页步骤九：选择纵断面线，输入合适的横断面宽度，并确定。第25页/共40页步骤十：然后点击【工程应用】，【生成里程文件】，【由纵断面生成】，点击【生成】命令，确定。第26页/共40页步骤十一：根据图上界面，输入对应的高程点数据文件，生成的里程文件名，里程文件对应的数据文件。并确定。第27页/共40页步骤十二：点击【工程应用】，【横断面法土方计算】，【道路设计参数文件】。第28页/共40页步骤十三：输入相应数据，点击保存。然后关闭界面。第29页/共40页步骤十四：点击【工程应用】，【断面法土方计算】，点击【道路断面】，并确定。第30页/共40页步骤十五：输入对应里程文件，横断面设计文件，路宽，确定。第31页/共40页步骤十六：软件自动生成纵断面高程，及横断面图。第32页/共40页步骤十七：点击【工程应用】，【断面法土方计算】，【图面土方计算】，选择所生成的横断面。第33页/共40页计算结果：土方计算表。第34页/共40页三、方格网法操作步骤一：设置绘图比例尺（方法同上）步骤二：点击【绘图处理】，点击【展高程点】，选择高程点数据文件。第35页/共40页步骤三：步骤一输入PL线把范围闭合。第36页/共40页步骤四：点击【工程应用】，【方格网法计算土方】。选择范围线，根据要求输入场平标高数据，并确认，可以看到土方数据。第37页/共40页需要注意的问题１）地形数据采集过程中，数据采集点的密度要以能真实地反映地形的起伏变化为宜，点太少不能反映真实地貌起伏，影响土方量计算精度；点太多则增加外业工作量，造成不必要的浪费；２）进行土方计算时，区域范围一定要用复合线精确圈准并闭合，禁止进行拟合，因为拟合的曲线在计算时会用折线迭代，影响精度；３）利用ＤＴＭ法进行计算时，应对生成的三角网进行必要的编辑，使结果更接近真实的地貌，特别是用两期法进行计算时，要保证两次模型的