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毕业设计报告
分类号测量课题编号1002
FujianCollegeofWaterConservancyandElectricPower
设计题目:
南方CASS在工程中的应用
所属系别:
水利工程系
专业:
工程测量技术
班级:
测量1031
姓名:
吴圣杰
学号:
1140100345
指导教师（签名）:
罗玉霜
2012年11月
毕业设计开题报告
姓名：
吴圣杰学号：
1140100345班级：
测量1031专业：
工程测量技术
课题名称
CASS软件在工程中的应用
指导老师
罗玉霜
本课题要解决的问题及采用的研究方法：
如何使用南方cass软件进行土方量的计算及适用范围?
1．DTM法土方量计算：
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。
2．断面法土方计算：
主要有道路断面、场地断面和任意断面三种计算土方量的方法。
3．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方格内的填挖方量，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。
4．等高线法土方计算：
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。
5．区域平衡法土方计算：
土方平衡法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。
6．适用范围：
在对土方量进行计算时，要考虑到地形特征、精度要求以及施工成本等方面的情况，选择合适的计算方法，达到最优的目的。
毕业设计完成进度计划：
1、任务布置，练习CASS软件及所有功能：
2.5周
2、毕业设计粗稿编写：
2周
3、毕业设计报告的编写：
2.5周
5、答辨：
1周
指导老师
意见
2012年11月6日
教研室
意见
2012年11月6日
南方CASS软件在工程中的应用
摘要
主要探讨CASS7.0数字化成图软件在土方量计算中的应用过程和探讨,解决测绘工程中如何合理、快速、高效率的计算土方量,其中详细阐述运用南方CASS软件进行土方量计算的操作步骤及其应用。
南方CASS软件提出了多种计算土方量的方法,在确保精度的前提下,每种方法都有在特定环境下的优越性与适用性。
本文对方格网法、断面法、DTM法和区域平衡法进行了分析比较，并得出了结论。
本人并总结了一些工程土方量的计算方法,且结合了南方CASS软件举例说明,同时就这些计算方法适用范围进行了阐述。
结合工程实际,在分析计算精度的基础上,指出各种方法适用的工程范围和在内外业中应注意的问题。
关键词
CASS土方量计算DTM法等高线法方格网法
引言
土方工程中土方量的计算是一项非常重要的工作。
土方量计算的准确可以确定土方的工程造价，且施工过程中要经常进行土方量测量来掌握施工进度，控制资金的使用，以确保工程的顺利进行。
因此，在土方工程中土方量的计算如何做到快速准确具有极其重要的意义。
随着数字化技术和计算机技术的发展，全站仪和计算机相结合的优势，能够高效、准确地实现土方量的批量化计算。
要想实现土方批量化计算，必须使土方量的测、算、绘衔接恰到好处，CASS7.0软件可以达到这一点。
随着西部经济大开发，水利水电测量在立足本专业领域的基础上。
向其他相邻工程程行业拓展。
其中测量监理已成为各项工程建设中的重要一环，而大量的土石方量计算又是监理人员的主要工作内容，土石方量的计算又是控制工程经费与造价的核心工作。
本文谈谈如何用CASS计算土石方量。
CASS可进行公路、水库库容、水利工程中不规则、零散段落的土石方开挖、填筑、河塘清淤、回填等工程量的计算。
能够在最短的时间内计算出土石方量。
上世纪九十年代土石方量计算是监理人员在图纸上切得剖面数据，在米格纸上做剖面图。
再根据剖面图用求积仪或其他方法在剖面图上量得面积，最后计算出土石方量。
工作程序繁锁。
劳动强度大，工作效率低，而且误差较大。
随着计算机技术的发展应用，CASS具有广泛的适用性，它可以在各种操作系统支持的计算机和工作站运行，计算结果更加客观、准确。
我们计算土石方量使用CASS，可以达到事半功倍的效果。
随着国民经济建设的发展，各种工程项目不断增多，工程施工前的土地平整也相应的增多。
土地平整中常常需要计算土方量，以便控制施工进度，同时作为预算的依据。
常见的内页计算有方格网法、等高线法、断面法、区域土方量平衡法、平均高程法和数字高程模型（DigitalElevationModel，简称DEM）法等。
不同的计算将产生不同的计算将产生不同的结果。
如何规范土方计算，需要对计算过程进行研究，特别是现在，测量仪器越来越先进，计算也已经全面普及，各种土方计算软件更是层出不穷。
评价软件的计算结果，具有现实意义。
土方量的计算是建筑工程施工的一个重要步骤。
工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行预算,它直接关系到工程的费用概算及方案选优。
在现实中的一些工程项目中，因土方量计算的精确性而产生的纠纷也是经常遇到的。
如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速准确的计算出土方量就成了人们日益关心的问题。
比较经常的几种计算土方量的方法有：
方格网法、等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平衡法和平均高程法等。
CASS7.0成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统，主要包括地形成图、地籍成图、工程应用三大领域，其中，工程测量模块中提供了这四种土方计算的功能，本文探讨应用CASS7.0软件进行土方测量计算的方法及应用！
其内容包括：
如何使用等高线法、方格网法、DTM法、断面法进行对土方量的计算？
为日后工作提供借鉴作用。
第一章南方CASS7.0软件
1.1南方CASS7.0成图软件介绍
CASS地形地籍成图软件是南方测绘仪器公司基于AutoCAD平台技术开发的GIS前端数据处理系统，广泛应用于地形成图、地藉成图、工程测量应用、空间数据建库等领域，全面面向GIS，彻底打通数字化成图系统与GIS接口，使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。
自CASS软件推出以来，已经成长成为用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图系统。
CASS除具有AutoCAD强大的图形编辑功能外，相对于以前各版本，它在绘图功能上也作了进一步升级，特别在“地籍”成图菜单中增强了大部份功能:
界址线、界址点、街坊内统一编号、自动累加、方便重排浏览与查询编辑；图形属性联动、地图图形属性合为一体、修改宗地属性方便快捷；自由分割、合并宗地、宗地面积自动重算、自动面积查错、绘制地籍表格等方便实用的功能，使其更加符合地籍测绘的实际需要，便于地籍数据库建设中各种图形的编辑。
CASS软件是广州南方测绘仪器有限公司基于CAD平台开发的一套集地形、地籍、空间数据建库、工程应用、土石方算量等功能为一体的软件系统。
自CASS软件推出以来，软件销量超过18000套，市场占有率遥遥领先，已经成为业内应用最广、使用最方便快捷的软件品牌。
也是用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图和土石方计算软件系统。
CASS软件经过十几年的稳定发展，市场和技术十分成熟，用户遍及全国各地，涵盖了测绘、国土、规划、房产、市政、环保、地质、交通、水利、电力、矿山及相关行业，得到了用户的一致好评。
CASS软件包含普通CAD的功能，在此基础上，开发土方计算的模块，适合工程（如农业上土地平整）土方计算，界面友好，功能齐全，使用方便。
计算土方量时，可根据实际情况（如精度要求）使用不同的计算方法，并且注意采样方式，比如方格的边长等，因为不同的采样方式会出现不同结果，当然像方格边长不可能无穷小，可考虑制图的需要进行选择。
CASS7.0软件不失为一种高效率的测绘软件，随着数字化地籍成图得到越来越多的广泛应用，人们对地籍的划分也越来越细，CASS技术也将慢慢延伸到整个测绘领域，CASS7.0软件中还有大部分功能有待我们大家去摸索、去研究，能熟练掌握应用它的功能，将大大提高工作效率。
1.2南方CASS7.0成图软件的应用
1.数据通讯：
外业使用带记录模块的全站仪进行外业测量记录，然后全站仪与微机利用CASS通讯软件进行通讯，在通讯过程中，通讯参数一定要一致。
最常用参数是：
协议ACK/NAK，通讯口COM1，波特率9600，数据位8，停止位1，检效无。
一般只通讯坐标数据，有时也通讯测量数据。
数据通讯完毕后一定要检查有没有坏数据，如果有就把坏数据删除，然后把通讯数据转换成CASS坐标，起一个文件名将其保存。
2.展点：
打开CASS7.0，在标题栏中点击绘图处理,在其子目录中点击展高程点，找到CASS坐标文件展点即可。
展上去的为测点和高程。
同样的方法，在子目录中找到展外业测点点号，把点号展上。
3.连线：
即根据外业草图用CASS工具和符号把相连的点位连接起来，把测区地物地形如实的反映出来。
哪些是房屋、道路、水边线、输电线路等用屏幕菜单不同命令作出不同的地物。
另外,在连线过程中应当注意陡坎连接，陡坎连接后拟合时示坡线经常两边跑，应在连接陡坎时多点几个节点，特别是在坎拐弯和坎角，这样就能很好的控制示坡线的方向。
4.利用快捷键:
据统计表明，在进行电脑操作时，最快的操作方式就是使用快捷键。
因而在绘制图形时要尽量记住并使用快捷键，左右手都工作，从而提高绘制图形的速度。
在绘图中当要执行某命令时，可用左手直接输入命令的快捷键（不需要把光标移到命令行），然后用右手点击鼠标右键即可，它和用鼠标左键点击该命令图标是一致的。
如：
要执行移动命令，可用左手输入“M”（在命令行输入命令时，均不区分大小写），然后右手点击鼠标右键，即可执行移动命令。
常用命令快捷键如：
偏移“O”，填充“H”，剪切“TR”，延伸“EX”，写块（在不同图形文件中使用的块）“W”，多行文本“T”，放弃（退回一步操作）“U”，实时平移“P”，创建圆弧“A”，直线“L”，窗口缩放“Z”，分解“X”，创建圆“C”，创建块“B”，插入块“I”；常用开关键如：
捕捉“F3”，正交“F8”，极轴“F10”，对象跟踪“F11”等。
5.勾绘等高线有两种方法：
（一）、南方CASS软件依据测点自动生成，在地物地貌不是十分复杂的情况下比较实用。
方法如下：
在标题栏中点击等高线下的子目录由图面建立DTM命令，其中有两个命令：
（1）选取区域边界。
（2）直接选取高程点和控制点。
选其中一条建立三角网，然后又在标题栏中点击等高线下的子目录中绘制等高线命令。
选取三次拟合命令，这样可以自动绘制等高线。
复合线非常容易拉动修改。
（二）、手工绘制等高线：
等高线在绘制时会自动拟合，线体有很多节点，在修改时非常麻烦。
我在绘图中探索出一个比较好的方法，使等高线修改变得非常简单。
方法如下：
在绘制等高线时不要直接使用绘制等高线工具，而使用复合线工具来绘制等高线，因为复合线非常容易拉动修改。
在等高线绘制完后可以批量拟合复合线，然后把拟合后复合线加注等高线属性即可，这样画出的等高线套合的非常好，非常漂亮。
6、文件保存
CASS在使用中有文件自动保存功能，但是在使用过程中应用不当，出现致命的错误时文件容易丢失，因此必须注意使用自动保存功能。
1.3南方CASS软件在绘制地形图
1.采集和传输数据
首先在测区内布置好控制点,然后在各级控制点基础上利用全站仪或GPS-RTK进行碎步测点的采集。
全站仪或GPS-RTK可以自动存储采集的数据,降低了记录员的劳动强度。
采集河道内水下碎步测点时可以采用测深仪配合GPS-RTK技术进行数据的采集。
采集完测区内碎步测点后,将全站仪和GPS-RTK中储存的碎步点数据传输到电脑中。
2.编辑数据文件
应用全站仪传输到电脑里的数据,其扩展名应为“*.dat”。
应用GPS-RTK传输到电脑里的数据,可先利用手簿将数据存储为“南方CASS.dat”格式,然后再传输到电脑里。
“*.dat”文件的数据格式如下:
1点点名（或点号）,1点编码,1点Y（东）坐标,1点x（北）坐标,l点H（高程）
N点点名（或点号）,N点编码,N点Y（东）坐标,N点x（北）坐标,N点H（高程）
以上格式中,每一行的坐标数据代表碎步测点,各碎步测点的Y、x坐标及高程的单位均为m,编码为测图代码,因为在实际测量过程中很少输入代码,所以编码这一栏可以缺省,但是编码后的逗号却不能省略,因此常见的数据格式如下:
1点点名（或点号）,1点Y（东）坐标,1点x（北）坐标,1.点H（高程）
N点点名（或点号）,N点Y（东）坐标,N点x（北）坐标,N点H（高程）
应注意“*.dat”文件中的逗号均应在半角方式下输入。
若数据中存在高程误差较大的碎步测点,可直接将该点的高程数据删除,保留坐标数据。
3.在CASS软件中展点号和高程
在电脑中打开南方CASS软件,点击标题栏中的“绘图处理”中的“定显示区”,利用这个功能来控制显示区域,这样所有的数据便都显示在此区域内。
点击“绘图处理”中的“展野外测点点号”,找到所要绘制地形图的数据文件,将在野外采集的碎步测点的点号展到CASS软件平台上,此时电脑屏幕上显示的仅为碎步测点的点位和点号;然后再点击“绘图处理”中的“展高程点”,将同一数据文件中的高程展在CASS软件平台上,此时电脑屏幕上显示的除碎步测点的点位和点号外,还会显示该点的高程值。
利用CASS系统展绘的点号、点位和高程,分别位于不同的图层中。
默认颜色均为红色。
4.绘制地形图
绘制地形图时,应如实反映出测区内的地形和地物特征。
在展绘出点号、点位和高程后,根据实地测量时绘制的工作草图,用CASS软件中的绘图工具和符号将相应的点位连接起来,如房屋、桥梁、道路、植被、鱼塘、河流、高（低）压线路等,均应作为绘制地形图的地形或地物要素,如实反映在所绘制地形图上。
以上地形或地物要素绘制完成后,便可以进行等高线的绘制,绘制等高线时可以采用自动生成或手工绘制两种方法。
5.自动生成等高线
利用CASS软件标题栏中的“等高线”中的各个命令来绘制等高线,可以根据展绘出的高程自动生成等高线,这种方法在地貌不复杂、地物不多的情况下比较实用,绘制的速度快,测区的范围越大,其准确度越高,但局部需要手工修改,修改后的等高线可以符合实际地形地貌的要求。
6.手工绘制等高线
采用手工绘制等高线的方法来绘制等高线,适用于高低起伏不大的地形,绘制的准确度高,但是采用这种方法的工作效率较低、工期较长,在较大范围的地形图绘制工作中极少使用。
等高线绘制完成后。
还需对图形进行必要的编辑和修改,如各种文字的注记、高程的注记、符号的配置、图廓的修饰等,以形成完整的河道带状地形图。
第二章南方CASS7.0在工程中的应用
2.1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。
2.1.1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。
2.1.2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：
CASS7.0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。
2.1.3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。
2.1.4查询实体面积
用鼠标点取待查询的实体的边界线即可，要注意实体必须是闭合的。
2.1.5计算表面积
对于不规则地貌，其表面积很难通过常规的方法来计算，在这里可以通过建模的方法来计算，系统通过DTM建模，在三维空间内将高程点连接为带坡度的三角形，再通过每个三角形面积累加得到整个范围内不规则地貌的面积。
如图2.1.5-1：
要计算矩形范围内地貌的表面积。
图2.1.5-1选定计算区域
点击“工程应用\计算表面积\根据坐标文件”命令
命令区提示：
请选择:
（1）根据坐标数据文件
（2）根据图上高程点
回车默认选1；
选择土方边界线
用拾取框选择图上的复合线边界；请输入边界插值间隔（米）:
<20>5
输入在边界上插点的密度；
表面积=1761.553平方米,详见surface.log文件，surface.log文件保存在\CASS70\SYSTEM目录下面。
图2.1.5-2为建模计算表面积的结果：
图2.1.5-2表面积计算果
另外计算表面积还可以根据图上高程点，操作的步骤相同，但计算的结果会有差异，因为由坐标文件计算时，边界上内插点的高程由全部的高程点参与计算得到，而由图上高程点来计算时，边界上内插点只与被选中的点有关，故边界上点的高程会影响到表面积的结果。
到底由那种方法计算合理与边界线周边的地形变化条件有关，变化越大的，越趋向与由图面上来选择。
2.2断面图的绘制
绘制断面图的方法有四种，①由图面生成，②根据里程文件，③根据等高线，④根据三角网。
1.由坐标文件生成
坐标文件指野外观测得的包含高程点文件，方法如下：
先用复合线生成断面线，点取“工程应用\绘断面图\根据已知坐标”功能。
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，如图2.2-1，如果“坐标获取方式”栏中选择“由数据文件生成”则在坐标数据文件名”栏中选择高程点数据文件。
图2.2-1根据已知坐标绘断面图
如果选“由图面高程点生成”，此步则为在图上选取高程点，前提是图面存在高程点，否则此方法无法生成断面图。
输入采样点间距：
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。
输入起始里程<0.0>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，见图2.2-2
图2.2-2绘制纵断面图对话框
输入相关参数，如：
横向比例为1:
<500>输入横向比例，系统的默认值为1:
500。
纵向比例为1:
<100>输入纵向比例，系统的默认值为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；还有一些关于注记的设置。
点击“确定”之后，在屏幕上出现所选断面线的断面图。
如图2.2-3所示。
图2.2-3纵断面图
2.根据里程文件
①根据里程文件绘制断面图，里程文件格式见《参考手册》第五章。
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。
②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。
选择“工程应用\绘断面图\根据等高线”命令，命令行提示：
请选取断面线:
选择要绘制断面图的断面线；屏幕弹出绘制纵断面图对话框，如图2.2-2；操作方法详见1。
③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。
选择“工程应用\绘断面图\根据三角网”命令，命令行提示：
请选取断面线:
选择要绘制断面图的断面线；屏幕弹出绘制纵断面图对话框，如图2.2-2；操作方法详见1。
2.3公路曲线设计
2.3.1单个交点处理
操作过程如下：
用鼠标点取“工程应用\公路曲线设计\单个交点”。
屏幕上弹出“公路曲线计算”的对话框，输入起点、交点和各曲线要素。
如图2.3.1-1。
图2.3.1-1输入平曲线已知要素文件名对话框
屏幕上会显示公路曲线和平曲线要素表。
如图2.3.1-2所示
图2.3.1-2公路曲线和平曲线要素表
2.3.2多个交点处理
1、曲线要素文件录入
鼠标选取“工程应用\公路曲线设计\要素文件录入”，命令行提示：
（1）偏角定位
（2）坐标定位:
<1>选偏角定位则弹出要素输入框：
图2.3.2-1偏角法曲线要素录入
（1）偏角定位法：
起点需要输入的数据：
①起点坐标
②起点里程
③起点看下一个交点的方位角
④起点到下一个交点的直线距离
各个交点所输入的数据：
①点名
②偏角
③半径（若半径是0,则为小偏角,即只是折线,不设曲线）
④缓和曲线长（若缓和曲线长为0,则为圆曲线）
⑤到下一个交点的距离（如果是最后一个交点，则输入到终点的距离）
分析：
通过<起点的坐标>、<到下一个交点的方位角>和到第一交点的距离可以推算出<第一个交点的坐标>。
再根据<到下一个交点的方位角>和<第一个交点的偏角>可以推算出<第一个交点到第二个交点的方位角>，再根据<第一个交点到第二个交点的方位角>和<到第二个交点的距离>和<第一个交点的坐标>可以推出<第二个交点的坐标>。
依次类推，直到终点。
选坐标定位则弹出要素输入框：
图2.3.2-2坐标法曲线要素录入
（2）坐标定位法：
起点需要输入的数据：
①起点坐标
②起点里程
各交点需输入的数据：
①点名
②半径（若半径是0,则为小偏角,即只是折线,不设曲线）
③缓和曲线长（若缓和曲线长为0,则为圆曲线）
④交点坐标（若是最后一点则为终点坐标）
分析：
由<起点坐标>、<第一交点坐标>、<第二交点坐标>可以反算出<起点>至<第一交点>，<第一交点>至<第二交点>的方位角，由这两个方位角可以计算出第一曲线的偏角，由偏角半径和交点坐标则可以计算其他曲线要素。
依次类推，直至终点。
2、要素文件处理
鼠标选取“工程应用\公路曲线设计\曲线要素处理”命令，弹出如图对话框：
图2.3.2-3要素文件处理
在要素文件名栏中输入事先录入的要素文件路径，再输入采样间隔、绘图采样间隔。
“输出采样点坐标文件”为可选。
点“确定后”，在屏幕指定平曲线要素表位置后绘出曲线及要素表，如图2.3.2-4：
图2.3.2-4公路曲线设计要素表
2.4面积应用
2.4.1面积调整
1.长度调整
通过选择复合线或直线，程序自动计算所选线的长度，并调整到指定的长度。
选择“工程应用\线条长度调整”命令。
提示：
请选择想要调整的线条
提示：
起始线段长20.121米,终止线段长30.000米；
提示：
请输入要调整到的长度（米）；输入目标长度；
提示：
需调整
（1）起点
（2）终点<2>；回车默认为终点；回车或右键“确定”，完成长度调整。
2.面积调整
通过调整封闭复合线的一点或一边，把该复合线面积调整成所要求的目标面积。
复合线要求是未经拟合的。
图2.4.1-1面积调整菜单
如果选择调整一点，复合线被调整顶点将随鼠标的移动而移动，整个复合线的形状也会跟着发生变化，同时可以看到屏幕左下角实时显示变化着的复合线面积，待该面积达到所要求数值，点击鼠标左键确定被调整点的位置。
如果面积数变化太快，可将图形局部放大再使用本功能。
如果选择调整一边,复合线被调整边将会平行向内或向外移动以达到所要求的面积值。
如果选择在一边调整一点,该
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