CASS实验指导书（实验五）.DOC

实验五 CASS8.0在工程中的应用

本章主要讲述CASS8.0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。

5.1 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。首先打开任一已有.dwg图像，如STUDY.DWG。

5.1.1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。

5.1.2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：CASS8.0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。

5.1.3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。

5.1.4查询实体面积
选择“工程应用”菜单下的“查询实体面积”，用鼠标点取待查询的实体的边界线或内部点即可，要注意实体应该是闭合的，如房子、菜地等。

5.2土方量的计算
5.2.1 DTM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
l 用复合线/多段线（命令：ＰＬ）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。
l 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”。
l 提示：选择边界线 用鼠标点取所画的闭合复合线。出现“输入高程点数据文件名”，选中study.dwg文件，出现“ＤＴＭ土方计算参数设置”对话框，其中：
区域面积：该值为复合线围成的多边形的水平投影面积。
平场标高：指设计要达到的目标高程。（本实验为了方便观看效果，可选择497）
边界采样间距：边界插值间隔的设定，默认值为２０米。:
边坡设置：选中处理边坡复选框后，则坡度设置功能变为可选，选中放坡的方式（向上或向下：指平场高程相对于实际地面高程的高低，平场高程高于地面高程则设置为向下。）然后输入坡度值。
l
设置好计算参数后点击“确定”，屏幕上显示填挖方的提示框，如图5-1所示，包括挖方量和填方量。命令行也会显示：
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)。
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)。
l 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，CASS 8.0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5-2所示。如果直接回车，则不绘制表格。

图5-1 填挖方提示框

图5-2 填挖方量计算结果表格

2. 根据图上高程点计算
l 首先要展绘高程点，（可以只要高程点，更直观），然后用复合线画出所要计算土方的区域，要求同DTM法。
l 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”
l 提示：选择边界线用鼠标点取所画的闭合复合线。后面跟第一种方法：根据坐标计算是一样的了。

3. 根据图上的三角形计算
l 展高程点后，建立DTM。或可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（自动生成的三角网可能不完全符合实际情况，所以要进行适当的修改）。
l 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”
l 命令栏提示：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或者用all选择全部三角网。
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。

5.2.2 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：
l 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。
l 用鼠标点取“工程应用”菜单下的“方格网法土方计算”。命令栏提示：选择计算区域边界线，选中复合线。
l 屏幕上将弹出选择“方格网土方计算”对话框，在高程点坐标数据文件中选择所需坐标文件。
方格宽度是每个方格的边长，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。
l 设计面部分选择平面，输入目标高程，点击“确定”。
命令行显示：
最小高程=XXXX，最大高程=XXXX
正在重生成模型。
总填方= XXXX立方米，总挖方=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5-3所示。

图5-3 土石方计算成果图
二、设计面是斜面时的操作步骤如下：
l 前面跟水平的一样，只是在设计面选择上选中斜面【基准点】或者斜面【基准线】。
l “基准点”和“基准线”两种方法，其原理是相同的，只是计算条件不同而已。以“基准点”法为例，它需要确定斜面的“坡度”，然后是“基准点”，也就是坡顶点的“坐标”和“高程”，再者就是坡线的“下边点”的坐标，也就是斜坡方向，最后再确定“方格宽度”即可计算出土方量。关键在于确定斜面。
l 点击“拾取”选择高程相等的基准线上两点，第一点： 在斜面坡底处点鼠标左键。
第二点：在斜面的坡底另一端，找到一个与第一点高程相等的点，如果实在无法定点，可以估计一个近似的点。
注意：这两点的连线将构成此斜面的所有横断面线。因此，这两点的高程应一致，否则会影响计算精度。
l 还需要输入基准点设计高程，后点击“确定”。
这时图上绘出所分析的方格网，每个方格顶点的地面高程和计算得到的设计高程、填挖方的分界线(白色点线)，并给出每个方格的填方（T=XXX）、挖方（W=XXX），每行的挖方和每列的填方。如图5-4：

图5-4方格网计算成果图
5.2.4 等高线法土方计算
用户将白纸图扫描矢量化后可以得到图形。但这样的图都没有高程数据文件，所以无法用前面的几种方法计算土方量。
一般来说，这些图上都会有等高线，所以，CASS 8.0开发了由等高线计算土方量的功能，专为这类用户设计。
用此功能可计算任两条等高线之间的土方量，但所选等高线必须闭合。由于两条等高线所围面积可求，两条等高线之间的高差已知，可求出这两条等高线之间的土方量。
l 本实验必须打开.bmp文件后对等高线进行矢量化。
l 点取“工程应用”下的“等高线法土方计算”。
l 屏幕提示：选择参与计算的封闭等高线 可逐个点取参与计算的等高线，也可按住鼠标左键拖框选取。但是只有封闭的等高线才有效。
l 回车后屏幕提示：输入最高点高程：<直接回车不考虑最高点>
l 回车后屏幕提示：请指定表格左上角位置：<直接回车不绘制表格> 在图上空白区域点击鼠标右键，系统将在该点绘出计算成果表格，如图5-5：

图5-5 等高线法计算土方成果示意图
可以从表格中看到每条等高线围成的面积和两条相邻等高线之间的土方量，另外，还有计算公式等。

5.2.4 区域土方量平衡
土方平衡的功能常在场地平整时使用。当一个场地的土方平衡时，挖掉的土石方刚好等于填方量。以填挖方边界线为界，从较高处挖得的土石方直接填到区域内较低的地方，就可完成场地平整。这样可以大幅度减少运输费用。
l 在图上展出点，用复合线绘出需要进行土方平衡计算的边界，同上。
l 点取“工程应用”下的“区域土方平衡”。
l 下拉菜单有两个选项：1.根据坐标数据文件，2.根据图上高程点
如果要分析整个坐标数据文件，则选择“根据坐标数据文件”选项，如果没有坐标数据文件，而只有图上的高程点，可选“根据图上高程点”选项。
l 命令行提示：选择计算区域边界线 点取第一步所画闭合复合线
输入边界插值间隔（米）：<20>
这个值将决定CASS 8.0在图上的取样密度，如前面所说，如果密度太大，超过了高程点的密度，实际意义并不大。一般用默认值即可。
l 如果前面选择“根据坐标数据文件”，这里将弹出“输入高程点数据文件名”对话框，要求输入高程点坐标数据文件名，如果前面选择的是“根据图上高程点”，此时会出现如下对话框：
l

同时命令行出现提示：
平场面积= XXXX 平方米
土方平衡高度= XXX 米，挖方量= XXX立方米，填方量=XXX立方米
l 点击对话框的确定按钮，命令行提示：
请指定表格左下角位置：<直接回车不绘制表格>
在图上空白区域点击鼠标左键，CASS 8.0 在图上绘出计算结果表格。

5.3 断面图的绘制
5.3.1绘制断面图
绘制断面图的方法有四种，一种是由图面生成，另一种是根据里程文件来生成，还有根据等高线和根据三角网。
1．由图面生成
有根据坐标文件和根据图上高程点两种方法，现以根据坐标文件为例：
l 先用复合线生成断面线，点取“工程应用”下的“绘断面图”下的“根据已知文件”功能。
l 提示：选择断面线 用鼠标点取上步所绘断面线。屏幕上弹出“断面线上取值”的对话框，来选择高程点数据文件。
如果选“由图面高程点生成”此步则为在图上选取高程点。
l 采样点间距:：输入采样点的间距，系统的默认值为20米。采样点的间距的含义是复合线上两顶点之间若大于此间距，则每隔此间距内插一个点。
l 起始里程： 系统默认起始里程为0。
点击“确定”之后，屏幕弹出绘制纵断面图对话框，如图5-6所示。
图5-6 绘制纵断面图
输入相关参数，如：
横向比例为1：输入横向比例，系统默认值为1:500。
纵向比例为1：输入纵向比例，系统默认值为1:100。
断面图位置：可以手工输入，亦可在图面上拾取。
可以选择是否绘制平面图、标尺、标注；还有一些关于标记的设置。
l 点击“确定”之后，在屏幕上则出现所选断面线的断面图。如图5-7所示（可能会有一定差别）。

图5-7断面图
2. 根据里程文件生成
一个里程文件可包含多个断面的信息，此时绘断面图就可一次绘出多个断面。
里程文件的一个断面信息内允许有该断面不同时期的断面数据，这样绘制这个断面时就可以同时绘出实际断面线和设计断面线。
3.根据等高线
如果图面存在等高线，则可以根据断面线与等高线的交点来绘制纵断面图。
4.根据三角网
如果图面存在三角网，则可以根据断面线与三角网的交点来绘制纵断面图。