第４４卷 Ｖｏ１．４４ 中国井矿盐 ＣＨＩＮＡ ＷＥＬＬ ＡＮＤ Ｒ０ＣＫ ＳＡ１ 南方ＣＡＳＳ计算两期间土方与方格网法 土方计算相结合准确计算土方量 粟晟．欧 陆 （荣县经纬国土资源测绘有限公司，四川荣县６４３１００） 摘要：单纯的方格网法测量土方是将其方格均视为独立的规则平面，这与计算场地的实际地形是有差别 的，精度也无法评估，有其局限性；而三角网法测量土方量虽然精度高，但可读性差，客户不愿采用。针对这种情 况，本文采用南方ＣＡＳＳ计算两期间土方与方格网土方计算相结合的方法计算土方量，既提高了土方测量的效 率，又保证了土方计算成果的正确性，很好地解决了这一难题。 关键词：ＣＡＳＳ７．１：方格网法：计算两期间土方 中图分类号：ＴＳ３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０３３５ｆ２０１３）０５—００３２—０４ Ｃａｌｃｕｌａｔｅ Ｅａｒｔｈｗｏｒｋｓ Ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｂｙ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ Ｎａｎｆａｎｇ ＣＡＳＳ Ｔｗｏ Ｐｅｒｉｏｄｓ Ｅａｒｔｈｗｏｒｋ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｇｒｉｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｌｉ Ｓｈｅｎ，Ｏｕ Ｌｕ （Ｒｏｎｇｘｉａｎ Ｊｉｎｇｗｅｉ Ｔｅｒｒｉｔｏｒｉａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ Ｒｏｎｇｘｉａｎ Ｃｏｕｎｔｙ Ｓｉｃｈｕａｎ ６４３ １００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｍｐｌｅ ｄ ｍｅｔＩｌｏｄ ｉＳ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅａｒｔｈ ｂｙ ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｑｕａｒｅｓ ａｓ ｓｅｐａｒａｔｅ ｒｕｌｅｓ ｐｌａｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｔｅｒｒａｉｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｔＩｌａｔ ｔｏ ｂｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｓｏ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｐｏｏｒ ｒｅａｄａｂｉｌｉｔｙ ｌｅａｄ ｔｏ ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｒｅｌｕｃｔａｎｔ ｔｏ ａｄｏｐｔ ｉｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｎｆａｎｇ ＣＡＳＳ ｔｗｏ ｐｅｆｉｄｓ ｅａｆｌｈｗｏｒｋｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｇｒｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｒｅｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅａ￣ｈｗｏｒｋ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｌｕｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＡＳＳ７．１。 ｄ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｗｏ ｐｅｒｉｏｄｓ ｅａｒｔｈｗｏｒｋ ｃａｌｃｕａ／ｔｉｏｎ １ 前 言 方量，成果直观易懂，是绝大部分客户的首选方法．但 方格网法土方量计算中，一旦确定了方格的边长，容 易出现如图１所示的情况，方格的一端远离坎底．另 端正好在坎顶边，和如图２所示的情况．方格内有 一在工程建设中，不管是工业与民用建筑、道路建 设还是其它工程建设常需要将自然地貌改造为水 平的或一个或多个坡度的场地，以便适用于布置各 类建筑物和构筑物，这些都涉及到土石方的开挖与 回填量的计算问题。随着数字测图技术的发展，南 方数码科技有限公司研发的地形地籍成图软件 ＣＡＳＳ７．１是目前市面上较常见的一套测量软件．其 中所包含的土方计算功能为大家所普遍使用．它不 仅上手容易。内业操作简便，而且计算结果准确性 起伏较大的区域，该起伏区域的土方量是没有进行统 计的，这就不能满足计算成果的精度要求。 不规则三角网ｆＴＩＮ）是数字地面模型ＤＴＭ表现 形式之一．该法直接利用外业所采集的地形碎部 点、特征点进行三角构网，对计算区域按 棱柱法 计算土方。基于不规则三角形建模是直接利用野外 良好，可信度较高，为广大使用者所认可。 土方量的计算．实际上就是计算设计标高与自然 地面标高之间的土石方体积。设计面有平面、单一斜 面、曲面，其中．对于设计面是平面和单一斜面的土方 量计算．南方ＣＡＳＳ７．１中提供了比较简单的操作方法 实测的地形特征点（离散点）构造出邻接的 角形， 组成不规则三角网结构。相对于方格网，不规则三 角网具有以下优点：直接利用原始数据作为网格结 点，三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以 与地表的特征相吻合：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，能很好地适 进行计算：而以曲面或连续不同坡度的斜面作设计面 来计算土方量时，操作就相对复杂了。南方ＣＡＳＳ７．１ 中提供了ＤＴＭ法、断面法、方格网法、等高线法四种 计算方法。其中用得最多的是方格网法和ＤＴＭ法两 应复杂、不规则地形，从而将地表的特征表现得淋漓 尽致等。由此可见，用三角网计算土方量适应范围最 广，精度也是最高的了。但是三角方法计算土方量精 度虽高。因其计算过程中数据量大，占用大量存储空 间，可读性也差，实际工作中很少有客户选择用鼍角 种方法，它们各有优点，又各有缺点；方格网法计算土 作者简介：粟晟（１９５６一），男，四川荣县人，大专，工程师，主要从事工程测量工作。 ｆ！ 竺皇竺 ： 粟晟等：南方ＣＡＳＳ计算两期间土方与方格网法土方计算相结合准确计算土方量 网法。如何既能满足客户的需要，使用方格网法出具 测量成果。又要保证土方计算结果的正确性，提高工 作效率，是摆在广大测量工作者面前的一道难题。笔 者在实际工作中，采用ＣＡＳＳ７．１“计算两期间土方”的 方法计算出可靠的土方数据。并以此指导“方格网土 方计算”的方法，很好地解决了这一难题。 处理。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［１］）；然后用ＣＡＳＳ７．１ “等高线”菜单中：建立ＤＴＭ＼选择边界线＼构成三 角网＼修改三角网（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不满足计算要求的，所 以需要对生成的三角网进行处理。剔除不符合要求 的三角形，然后顺应实际地形的变化对三角网进行 手工调整，如图３所示是对穿斜坡时不合理三角网 图２方格网内没参与统计起伏区域示意图 ２计算两期间土方 计算两期间土方指的是对同一区域进行了两期测 量（我们把设计面模拟成外业测量，作为第二期测量；野 外原始地形数据采集作为第一期测量），利用两次观测 得到的高程数据建模后叠加．计算出该区域两期之中的 土方变化情况。此方法适用范围广，计算精度高，特别适 用于原始地形和设计面都是不规则表面的情况。 ２．１原始地形三角网（第一期三角网） ２．１．１数据采集 用于土方计算的数据．在野外采集时，密度较 一般的地形图要有所提高，要加强对地形变化点 （如坎上、坎下）数据的采集工作，使得高程数据对 地形的表达更加完整。如果受条件限制，使用的是 现有的地形图，那么一定要对地形图进行二次处 理，主要是对地形变化区域的高程点位进行添加和 剔除。在完成处理之后．作为原始地形数据保存结 果，以便下一步进行数据的提取和土方计算操作。 ２．１．２构成第一期三角网： 首先在ＣＡＳＳ７．１“绘图处理”菜单中：定显示区＼ 改变当前图形比例尺（尽可能使用大比例尺，如１： ２００、１：５００等，这对提高土方量的计算精度很有好 处）＼展高程点＼圈定计算区域边界线和连接地形变 化特征线，如：山脊线、山凹线、坡顶坡脚线、陡坎线 等（区域边界线一要注意闭合，二两期土方计算的 区域边界在野外测量时．一般不可能采集的完全相 同，但可在内业处理时，调整到一致，并且采用内插 法求得每个边界点的高程数据，三切不可进行拟合 进行调整前、后的示意图：如图４所示是对穿陡 （ａ）调整前 （ｂ）调整后 图３三角网穿斜坡调整前与调整后的示意图 （ａ）调整前 （ｂ）调整后 图４三角网穿陡坎调整前与调整后的示意图 坎时不合理三角网进行调整前、后的示意图。使得 生成的模型更加符合实际地貌，在调整完毕后注意要 “修改结果存盘”）＼绘制等高线（为确保三角网的准确 性，建议“绘制等高线”看绘制出的等高线正确与否．对 三角网进行再校正，然后删除等高线和地形变化特征线 所地图层）＼三角网存取＼写入文件（点击“写入文件”时． 出现一个“输入三角网文件名”对话框，指定保存路径． 将区域内已构成的三角网做为第一期三角网以★．ｓｊＷ 扩展名格式保存在指定的文件下，如图５所示）。 图５输入三角网文件名对话框 ２．２设计面三角网（第二期三角网） ２．２．１设计面数据采集： 将设计面模拟成外业测量的数据．即三维坐标 数据文件，这只不过不是真正外业测量所得，而是 直接赋值得到，采用的方法是：平面位置用鼠标在 设计平面图上直接指定，手工直接输入高程 （ＣＡＳＳ７．１中直接用命令“Ｇ”或单击ＣＡＳＳ工具栏中 的交互展点符号“．９１”来提取高程点并追加到到数 据文件中），这里要注意的是，由于设计面不是平 面，所以每个指定点的高程要计算正确、输人正确， 兰！ 兰！ 曼ｌ 粟晟等：南方ＣＡＳＳ计算两期间土方与方格网法土方计算相结合准确计算土方量 与野外数据采集一样要有足够的密度，有坡、坎的， 坡顶、坡底，坎上、坎下要相对应的加点，将所计算 的点逐一追加到设计面数据文件中保存。 ２．２．２构成第二期三角网： 与生成原始地形三角网（第一期三角网）的流程一 样。最后将设计面数据文件构成的三角网做为第二期三 角网以★．ｓｉｗ扩展名格式保存在指定的文件下。 ２．３计算两期间土方量 用鼠标操作“工程应用＼ＤＴＭ法土方计算＼计算 两期间土方”，根据电脑的提示在“第一期三角网”时， 导人前期的原始地形三角网文件，在提示“第二期三 角网”时导入后期的设计面三角网文件，按回车键即 得计算结果。并将土方计算结果作为可靠的土方量依 据保存．用以指导下一步的方格网法土方计算。 ３方格网法土方计算 南方ＣＡＳＳ７．１软件中的方格网土方计算法，其 具体计算操作如下：首先用闭合的复合线圈定所要 计算土方的区域（与第一期、二期三角网的区域边界 必须一致），然后用鼠标操作“工程应用＼方格网法土 方计算”。在弹出的方格网土方计算对话框中，如图６ 所示，首先是导人“高程点坐标数据文件”，必须选择 生成第一期三角网的地面点高程数据，即原始地形 数据。然后在“设计面”栏中，点选“三角网文件”。在 导人三角网文件时，一定要选择以第二期的地面点 高程数据所构成的三角网，即由设计面数据生成的 三角网。然后填写方格网的宽度（系统默认的是２０ 米）．点击“确定”即计算出该区域土方量。将该土方 量结果与用计算两期间土方量所得的结果相比较， 若相差在５％（经验值）以内，则方格网土方计算成果 是可靠的，可以出据方格网计算成果。如超出５％， 基本上是由于出现图１和图２所示的情况，这时调 整方格网的宽度（地形太破碎的方格网宽度可调到 １－２ｍ［ｚ ），使地形变化特征线（如图１的陡坎，图２起 伏区域边线）处在方格的中间（如图７、图８所示），从 而避免了土方计算出现系统性的误差，提高了土方 计算的精度，（由此可见方格网越小，计算精度越高 嘲）。至到结果与“计算两期间土方”的成果相比，差值 的比率小于５％，方可提供方格网土方计算成果。 图６方格网土方计算对话框 ３４ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１３ Ｎｏ．５ ３．５．∞ ３帖．６Ｏ ３４５＿６０ ３４５．６０ ３ ．６ｏ ３４５．６Ｏ ３ ６０ ３●５．∞ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ ｌ ３●３ Ｏ ３ ．５０ ：珥ｊ．∞ ３ ．５ｏ 图７方格网穿过斜坡调整后示意图 ４ ４￡ ．９０ ．ｆ 一 一 一 １．６０ 一● ： ３４ｆ４Ｆ ４６—５ｆ 图８没参与统计起伏区域调整方格网后示意图 ４ Ｔ程实例 在荣县大佛梧桐水街工程场地平整土方测量中． 笔者根据现场地形采集高程点数据，绘制地形略图， 在内业处理时．首先除掉数据中错误的和含有粗差的 点．再用ＣＡＳＳ７．１软件自动生成三角网，然后根据 地形略图调整三角网．建立与实际地形相吻合的数 字地面模型，为确保三角网的准确性，将数字地面 模型生成等高线对所有三角网进行再校准。最后删 除用以校准三角网的地形地性线图层ｆ即之前绘制 的地形略图层）和等高线图层，将三角网作为第一期 三角网保存。同理对内业根据设计资料完善的设计 面高程数据．建立数字地面模型，将调整后的三角 网作为第二期三角保存。然后用南方ＣＡＳＳ７．１软件 “工程应用”下拉菜单＼ＤＴＭ法土方计算＼计算两期 间土方，准确计算出该区域的土方量。并以此作为可 靠的土方量依据保存。然后进入图６所示“方格网 土方计算对话框”，在“高程点坐标数据文件”中导人 生成第一期三角网的原始地形高程点坐标数据文 件。在“三角网文件”中选择第二期三角网，即由设计 面数据生成的三角网，首先以默认的方格宽度２０ 米，进行土方量计算。表１是方格网法（２０米宽）与计 算两期间土方法成果的对比，从表中可以看出：挖方 量差值比率达到了１６．８％，超过了５％，由于测区地 形较为破碎，多坡坎、土丘，方格网宽度过大，显然是 出现了如图１、图２所示的情况，从而导致出现大的 偏差，于是按照图７、图８的做法将方格宽度由２０米 调整为５米，再进行方格网土方计算，计算结果如表 ２所示．从表中可以看出：无论哪个项目，方格网法与 计算两期间土方法差值的比率都在３％以内，说明方 格网的布设是比较合理的，方格网土方计算的成果 是正确的．可以提交方格网成果资料了。 （下转第３７页） 向 阳等：浅议建筑电气设计中的主要节能措施 高压侧设高压电容补偿装置，对容量较大、负荷平 稳且经常使用的用电设备如风机、水泵、传送带等 设置就地补偿装置。这样使高压线路及低压线路上 的无功传输均有效减少，从而达到节能目的。 ２－３照明节能设计 据统计，我国照明用电量已占总用量的１０％～ １２％。按照我国提出的“中国绿色照明工程”．照明节 电已成为节能的重要方面。２００４年１２月１ Ｅｔ国家正 分组控制：根据照明使用的要求分别采用各种节能 型开关，如病房、卧房可采用调光开关，室外场所和 公共场所则可采用光电、声控开关；楼梯间、走道等 场所除应急照明外，采用节能自熄开关。 ２．４降低线路损耗 当电能传输时，由于线路上存在电阻电抗，电 流通过时，就会产生电能损耗，而该损耗又与线路 的长度和负载的大小相关联。因此，工程设计中应 当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻，从 而降低其损耗。其措施主要有以下几种：（１）合理选 择线路路径。为减小导线长度，线路尽可能不走弯 路，尽量走直线；（２）合理选择导体材质。为减小线 路阻抗，应尽量选用电导率较大的材质做导体．例 如选用铜导体；（３）合理确定电气用房及配电箱的 位置，尽量减小供电路径；（４）合理选择导线截面 积：导线的截面积大小的确定应根据电流指标与经 济条件来确定。对于线路较长的电路，在满足电流 以及电压降要求的情况下，适当增大导线截面。 ３结束语 式实施《建筑照明设计标准》（ＧＢ５００３４—２００４），该标 准不仅有“照明节能”，同时整个标准都贯穿了绿色照 明的宗旨和理念。照明节能所遵循的原则是：在保证 有足够的照明数量和质量的前提下．尽可能的节约照 明用电。照明节能主要是通过合理采用高效节能照明 产品，提高质量，优化照明设计等手段，达到节能的目 的。照明节能设计的措施通常有以下几种：（１）正确选择 照度标准值：在照明设计时，应综合考虑工作、生产、学 习和生活对视觉的要求，以及建筑等级和功能的不同合 理确定照度；（２）合理选择照明方式：应当充分利用自然 采光，这是节省照明能耗的重要方式之一．即在设计中 电气设计人员应当尽量考虑到自然光与人工照明的充 分结合，从而在很大程度上节省了照明电能：尽量采用 般照明和局部照明相结合的方式，贯彻该高则高该低 一则低的原则，以在满足使用和质量的前提下节约能源： （３）科学选择优质的电光源：其最基本的原则就是应根 据不同的场所选择不同的光源。例如一般的房间应当选 用荧光灯。但是在条件许可或显色性要求较高的场所应 当采用稀土节能荧光灯、三基色荧光灯、小功率高显色 型钠灯等光源；室外场所的照明则应当选用高压钠灯 等使用时间较长的气体光源；（４）合理选择高效照明灯 具：其原则是根据不同场所选用效率高、控光合理、光 利用系数高、尽量不带附件的照明灯具；（５）选择节能 型镇流器：如选择节能型电感镇流器或电子镇流器： （６）设置恰当的照明控制方式或装置也是一种必要的 节电方法：如，按建筑使用条件和自然光状态分区、 总之，随着经济高速发展，节能已成为现今各 个行业领域关注的重要话题，而建筑电气节能设计 的空间还很大，因此，在这过程中扮演重要角色的 电气设计人员，应在设计中精心考虑，反复衡量，除 了在安全性、可靠性、经济性等各种技术指标满足 功能要求的前提下．同时，电气设计人员还要综合 考虑各种因素，将节能技术用到建筑电气设计中。 参考文献 ［１］建筑照明设计标准ＧＢＢ５００３４—２００４［Ｓ］．２００４． ［２］工业与民用配电设计手册。第三版［卜１］．中国电力出版 社．２Ｏ０５．１Ｏ． ［３］民用建筑电气设计规范，ＪＧＪ／Ｔ １６—９２［Ｓ］．２００８． ［４］照明设计手册，第二版［Ｍ］．中国电力出版社．２００６．１２． （收稿日期：２０１３－０７－１１） （编辑／周蕾） （上接第３４页） 表１方格网（２Ｏ米宽）法与计算两期间土方法计算成果对比 括地形变化点、特殊地貌点、变坡点、坎上坎下、沟渠、陡崖 上下等明显点位的采集。还包括网格大小，测量精度，计 算精度等人为控制因素，因而作为我们测绘人，总结过往 工作经验，挖掘计算软件的潜力，提高自身技术，土方计 算质量才有保证，土方工程中各方的利益才有保障。 表２方格网（５米宽）法与计算两期间土方法计算成果对比 参考文献 ［１］李玉宝等．大比例尺数字化测图技术［Ｍ］．西南交通大 学出版社．２０Ｏ６． ［２］柯建明等．如何规范土石方计算［Ｊ］．学术论坛。２Ｏ０６． ［３］张海印．土方计算精度与方格网边长之关系的研究 ［Ｊ］．华东地质学院学报，２０００、２３（１）：７Ｏ一７３． ５结束语 （ 塑里塑！ ！兰二 璺二 ） 土方量的计算精度主要取决于采点的密集程度。包 （编辑／孔志远） ２０１３年９月第５期３７ Ｉ ＿。＿。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。＿＇＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿・。＿。‘・。－－。・。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。＿＿・＿Ｊ＿
