CASS三角網(wǎng)法土方計(jì)算的改進(jìn)_圖文

1、CASS三角網(wǎng)法土方計(jì)算的改進(jìn)李向民(廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西南寧市530003摘要:為了提高CASS軟件的三角網(wǎng)法土方計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用效果,提出了運(yùn)用VBA(V isual Basic f or App licati on,對CASS三角網(wǎng)法土方計(jì)算生成的數(shù)據(jù)和圖形作進(jìn)一步的處理,生成Excel格式的詳細(xì)土方計(jì)算表,并根據(jù)需要對圖形進(jìn)行補(bǔ)充,使成果便于檢查和驗(yàn)算,滿足土方工程相關(guān)人員的需求。關(guān)鍵詞:土方計(jì)算;三角網(wǎng);成果中圖分類號(hào):TB22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1001-358x(200704-0015-03目前,具有三角網(wǎng)法土方計(jì)算功能的軟件較多,其中最有代表性,使用人數(shù)眾多的是南方測繪

2、儀器公司的“CASS數(shù)字化成圖軟件”,它是基于Aut oCAD 平臺(tái)技術(shù)的數(shù)字化測繪數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),當(dāng)前最高版本是CASS710。CASS是成熟的成圖與應(yīng)用軟件,其構(gòu)造三角網(wǎng)的速度和質(zhì)量都較高,且可方便地對三角網(wǎng)進(jìn)行修改,使三角網(wǎng)更附合實(shí)際情況,故使用CASS進(jìn)行土方計(jì)算具有較高的精度,操作也比較方便,但其處理成果過于簡單,影響了實(shí)際應(yīng)用。1CASS三角網(wǎng)法計(jì)算土方CASS三角網(wǎng)法計(jì)算土方有兩種方式,一是根據(jù)圖上高程點(diǎn)或原有高程數(shù)據(jù)文件計(jì)算土方。計(jì)算完成后生成一個(gè)成果報(bào)告,如圖1所示。由于成果報(bào)告做得較簡單,除圖之外只有挖、填土方量等幾個(gè)數(shù)據(jù),既不能了解其計(jì)算過程,也無法驗(yàn)算其結(jié)果,影響了

3、成果的可信程度,一些部門和人員甚至不認(rèn)可這樣的計(jì)算成果。此外,圖中標(biāo)注的最小高程和最大高程是就整個(gè)場地來說的,而不是本挖填區(qū)域的高程最小值和最大值,易引起誤解。這種方式下計(jì)算土方可自動(dòng)生成一個(gè)名為“dt2 m tf1l og”的文件(見表1,標(biāo)有每個(gè)三角形的三個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)和高程,以及挖、填土方量,可供大致了解計(jì)算過程。由于該文件中每個(gè)三角形的數(shù)據(jù)占了5行,總行數(shù)相當(dāng)大,不便打印和裝訂,而其有效信息并不多,一些重要的數(shù)據(jù),如每個(gè)三角形的面積、挖填高度等沒有表示,因此,在提高成果可信度和成果報(bào)告的質(zhì)量方并沒有起到大的作用。第二種方式是根據(jù)圖上已有三角網(wǎng)文件計(jì)算土方,使用修改后的三角網(wǎng)計(jì)算土方可采用這

4、個(gè)方法。由于三角網(wǎng)經(jīng)修改后更附合實(shí)際情況,使成果更準(zhǔn)確可靠。但該方法既不生成成果報(bào)告,也不生成“dt2 m tf1l og”文件,只在屏幕上顯示挖、填土方量結(jié)果,使得這個(gè)方法的應(yīng)用受到更大的限制 。圖1CAS S三角網(wǎng)法計(jì)算成果報(bào)告表1d t m tf1l o g文件格式編號(hào):11,5281541433,25189341063,11110002,5281521405,25189311435,10918883,5281601493,25189311435,1121478挖方:0100填方:78141編號(hào):2為了解決上述問題,需要對CASS三角網(wǎng)法土方計(jì)算進(jìn)行了改進(jìn)。對第一種方式,利用“dt m

5、tf1l og”文件,生成Excel電子表格文件,列表顯示每個(gè)三角形與土方計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù),如角點(diǎn)高程、挖填面積、挖填高度、挖填方量,以及匯總數(shù)據(jù)等;對第二種方式,先用CASS的保存三角網(wǎng)文件功能,生成用于計(jì)算土方量的三角網(wǎng)數(shù)據(jù)文件,然后利用該文件在圖上標(biāo)注三角形編號(hào),繪出填挖分界線,同時(shí)生成Ex251第4期2007年12月礦山測量M I N E S URVEYI N GNo14Dec12007cel 電子表格文件,列表顯示上述土方計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù),需要時(shí)也可生成“dt m tf 1l og ”文件。2根據(jù)“dt m tf 1l og ”文件生成Excel 格式成果在Excel 環(huán)境下,利用其自帶

6、的編程工具 VBA for Excel 編寫程序,自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的讀入、土方量計(jì)算和填寫表格等工作。211讀入“dt m tf 1l og ”文件數(shù)據(jù)主要是讀入每個(gè)三角形的編號(hào),以及該三角形三個(gè)角地形點(diǎn)的坐標(biāo)(X 1,Y 1,H 1、(X 2,Y ,H 2、(X 3,Y 3,H 3,這是后續(xù)計(jì)算工作的依據(jù),至于各三角形的挖、填方量,可不讀入,因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)可由三點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算得到。212計(jì)算每個(gè)三角形的面積和土方設(shè)場地平整的設(shè)計(jì)高程為H 0,則三個(gè)角點(diǎn)的挖、填高度為h 1=H 1-H 0h 2=H 2-H 0h 3=H 3-H 0高度為正是挖,高度為負(fù)是填。21211當(dāng)h 1、h 2、h 3均為正或負(fù)

7、時(shí),該三角形全部挖或填,其土方量計(jì)算式為:v =hs式中v 是該三角形的土方量,h 是該三角形的平均挖、填高度,即h =h 1+h 2+h 33(1s 是該三角形的水平投影面積,計(jì)算式為s =12X 1(Y 2-Y 3+X 2(Y 3-Y 1+X 3(Y 1-Y 221212當(dāng)h 1、h 2、h 3有正有負(fù)時(shí),該三角形的土方一部分為挖,另一部分為填,其分界線稱為挖填零線,其中一部分土方為錐體,另一部分土方為楔體(如圖2所示。設(shè)點(diǎn)3為錐體的地形點(diǎn)在水平面上的投影,1、2為楔體的兩個(gè)地形點(diǎn)在水平面上的投影,A 、B 為挖填零線的兩個(gè)端點(diǎn)。圖2部分挖填土方示意圖先求出通過挖填零線的位置,零線的挖填高

8、度為0,兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)(X A 、Y A 、(X B 、Y B 由內(nèi)插得到。X A =X 1+D 1A (X 3-X 1D 13Y A =Y 1+D 1A (Y 3-Y 1D 13X B =X 2+D 2B (X 3-X 2D 23Y B =Y 2+D 2B (Y 3-Y 2D 23式中:D 13=(X 3-X 12+(Y 3-Y 12,D 23=(X 3-X 22+(Y 3-Y 22,D 1A =D 13|h 1|h 1|+|h 3|,D 2B =D 23|h 2|h 2|+|h 3|錐體和楔體土方計(jì)算式為1:v 錐=h 33s 3(2v 楔=h 13s 1+h 1+h 23s 2(3式中s

9、 3為三角形3AB 的面積,s 1為三角形1AB 的面積,s 2為三角形2AB 的面積,(s 1+s 2為楔體所對應(yīng)的不規(guī)則多邊形的面積。各三角形的面積,可由相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算得到。21213填表及匯總填表有以下項(xiàng)目:三角形編號(hào)、三個(gè)角點(diǎn)的高程、三角形總面積、填方面積、平均填土高度、填土方量、挖方面積、平均挖土高度、挖土方量(見表2。其中,對全填和全挖的三角形來說,平均挖、填土高度按式(1計(jì)算;對部分挖填土的三角形來說,錐體部分的平均挖、填土高度按式(2計(jì)算,為了驗(yàn)算方便,楔體的平均挖、填土高度由(3式反算得到,即:h 楔=v 楔s 1+s 2(4表中平均高度與相應(yīng)的挖、填土面積相乘,便得到挖、

10、填土方量,這為有關(guān)人員驗(yàn)算成果提供了便利。驗(yàn)算時(shí),三角形面積可從依比例繪制的圖上直接量算得到,楔體的不規(guī)則多邊形面積可由所在三角形面積減去錐體三角形面積得到。對照圖和表,還可檢查用于計(jì)算土方的每個(gè)三角形角點(diǎn)高程點(diǎn)是否正確,這對場地邊上的三角形尤其重要,因?yàn)槲挥谶吘€上的角點(diǎn)高程是內(nèi)插出來的。61第4期礦山測量2007年12月表2三角網(wǎng)法土方計(jì)算成果表場平標(biāo)高三角編號(hào)118150總面積(m2地面點(diǎn)高程1(m2(m3(m挖土面積(m2平均深(m方量(m s填土面積(m2平均深(m方量(m s3根據(jù)三角網(wǎng)文件繪圖并生成Excel格式成果在Aut oCAD2000或其更高版本環(huán)境下,利用其自帶的編程工具

11、VAB f orAut oCAD編寫程序,程序在Aut oCAD環(huán)境下使用,進(jìn)行繪圖和計(jì)算,同時(shí)還調(diào)用Excel軟件,將計(jì)算成果保存為Excel格式的文件。311讀入三角網(wǎng)文件并計(jì)算土方量CASS生成的三角網(wǎng)文件格式如下表,后綴是3 1sj w,其格式如表3所示,每個(gè)三角形由三組坐標(biāo)構(gòu)成。三角網(wǎng)文件沒有三角形的編號(hào),讀入三角網(wǎng)文件的數(shù)據(jù)的同時(shí),按順序?qū)θ切芜M(jìn)行編號(hào)。即可得到每個(gè)三角形的坐標(biāo)(X1,Y1,H1、(X2,Y2,H2、(X3,Y3,H3。每個(gè)三角形的挖、填土方量的計(jì)算與第212點(diǎn)相同。表3CASS生成的三角網(wǎng)文件52818810232518935141812314005281891

12、6462518934165712314145281851833251894911641241644312計(jì)算成果的保存程序自動(dòng)檢查Excel軟件是否已經(jīng)運(yùn)行,如果已運(yùn)行,將成果保存在當(dāng)前簿(Work Book和當(dāng)前表(WorkSheet;如果Excel軟件沒有運(yùn)行,則自動(dòng)運(yùn)行Excel,并創(chuàng)建一個(gè)新的簿,在該簿的Sheet1中保存成果,程序結(jié)束時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到Excel界面,顯示已保存的成果。成果的項(xiàng)目和格式與表2相同。程序也可同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)與“dt m tf1l og”格式相同的文本文件,文件名與保存路徑可選。313在圖上標(biāo)出三角形的編號(hào),并繪出挖填零線圖上的三角網(wǎng)是沒有標(biāo)注編號(hào)的,無法與成果表中

13、的三角形對應(yīng)起來。因此需要將各三角形的編號(hào)標(biāo)注到圖上。在VAB f or Aut oCAD中使用“AddT2 ext”方法2標(biāo)注編號(hào),為了使編號(hào)位于三角形的中部,標(biāo)注定位點(diǎn)采用三個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)的平均值,即:x=13(X1+X2+X3y=13(Y1+Y2+Y3對既有挖又有填的三角形,根據(jù)內(nèi)插得到的挖填零線端點(diǎn)坐標(biāo)(XA、YA、(X B、Y B用“A ddL ine”方法2在圖上繪出挖填零線。4結(jié)論根據(jù)上述原理與方法,編寫了配合CASS軟件使用的程序,應(yīng)用到多個(gè)場地平整項(xiàng)目的土方量計(jì)算,其成果報(bào)告均得到相關(guān)人員認(rèn)可。此改進(jìn)彌補(bǔ)了CASS軟件三角網(wǎng)法土方計(jì)算在成果表達(dá)方面的欠缺,計(jì)算人員既能充分運(yùn)用CASS所提供的便捷、準(zhǔn)確的土方計(jì)算功能,又能得到詳細(xì)的成果報(bào)告,從而使CASS三角網(wǎng)法土方計(jì)算功能的實(shí)用性得到加強(qiáng),成為解決場地土方計(jì)算的方便、準(zhǔn)確和有效的方