南方CASS道路斷面法土方新算在城市道路建設中的應用研究

王亮

（中建三局基礎設施建設投資有限公司 湖北武漢 430073）

隨著測繪地理信息技術的廣泛應用和計算技術的高速發(fā)展，城市道路建設呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化。在現(xiàn)代化的道路建設過程中，對工程的測算要求越來越精確和嚴格，道路建設的土方量計算是工程量測算的重要內(nèi)容，因此，選擇高效、精確的測算方法，對于城市道路建設至關重要。

道路斷面法計算土方就是在野外按照設計橫斷面的里程樁號，逐個橫斷面測量斷面上地形特征點，再將設計線與地面線“套”在一起，形成一個封閉的圖形，并求出該圖形的面積，最后根據(jù)平均斷面法，計算出道路的土方量。本文以蘇一光GNSS-RTK-A35 和新疆巴音郭楞蒙古自治州某工程舉例說明，闡述如何通過Excel軟件將現(xiàn)場實測的測量數(shù)據(jù)編輯成里程文件。

1 原地面數(shù)據(jù)生成“.hdm”文件

1.1 橫斷面測量

測量前，將道路曲線要素輸入到手簿中，然后根據(jù)手簿中“道路放樣”中的“到橫斷面”測量程序放樣設計里程樁號的斷面。放樣時，根據(jù)地形和里程樁號確定放樣點，即采集該斷面上的地形特征點時，既要顧及前后左右的距離，還要注意與斷面的距離，距斷面距離越小，意味著地形點越趨近于該斷面，才可以采集該地形點［1］。以此類推，采集下一個地形點。

1.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理（原地面數(shù)據(jù)整理）

數(shù)據(jù)整理如表1 所示。采集完橫斷面數(shù)據(jù)以后，將橫斷面數(shù)據(jù)導出。在表中的每一列中加入列名（里程樁號、偏距、橫坐標、縱坐標），其中，將里程樁號按從小到大排列，偏距按從左至右排列。

1.3 插入空白行

為了后期數(shù)據(jù)處理，需在每一個橫斷面下方插入一個空行，而每行采集的地形點數(shù)量不定。具體操作如下。以表1為例：在A列后面插入一輔助列；從A2單元格向下選取復制，粘貼在B3 單元格，然后從A3、B3單元格向下選中至A 列最后一行（注意：以B 列為準，第一行和最后一行單元格的數(shù)據(jù)不選?。粡摹安檎液瓦x擇”的下拉菜單“定位條件”中選中“行內(nèi)容差異單元格”，這時，輔助列中會出現(xiàn)被選中的單元格；將鼠標放在自動選中的差異單元格上，點擊右鍵“插入”“整行”，即會在每個斷面下自動插入一行，輔助列的作用完成；

表1 數(shù)據(jù)整理示意

1.4 斷面排序

（1）選中第二行，右鍵插入一行。

（2）在輔助列B2 單元格中輸入公式【=IF（A2=""，MAX（$B$1：B1）+1，""）】，向下填充，即可按斷面排序。

1.5 原地面道路中線橫斷面文件（.hdm）的生成

（1）在G2 單元格中輸入公式【=IF（A2＜＞""，C2，"BEGIN"）】，向下填充。

（2）在H3 單元格中輸入公式【=IF（B2=""，F(xiàn)2，TEXT（A3，"0.000"）&"："&B2）】，向下填充。

（3）選中剛剛計算的兩列數(shù)據(jù)，粘貼至新建的文本文檔中，將空格替換成“，”并保存，最后將新建的文本文檔名稱的后綴名“.txt”改成“.hdm”，完成原地面道路中線橫斷面文件的編輯。

2 道路設計參數(shù)設置

2.1 一級邊坡的計算

一級邊坡的數(shù)據(jù)處理相對簡單，在CASS軟件中菜單欄“工程應用”下“斷面法土方計算”中的“道路設計參數(shù)設置”，可以按軟件的格式在Excel軟件中編輯，再粘貼到“道路設計參數(shù)設置”的對話框中。路基底的中樁設計標高計算：根據(jù)豎曲線要素，計算出路面的中樁設計標高，再減去結(jié)構層的厚度；路基的寬度為根據(jù)各橫斷面處路面的寬度、道路橫坡和結(jié)構層的厚度共同計算。

將計算好的數(shù)據(jù)粘貼在“道路設計參數(shù)設置”對話框中相應的數(shù)據(jù)列中，其中，橫斷面序號與原地面道路中線橫斷面文件（.hdm）中的序號相同，填寫其他相關數(shù)據(jù)，對于其他相同的數(shù)據(jù)可直接在對話框中向下拉取，檢查后保存，文件后綴名為".txt"。

2.2 多級邊坡的計算

在CASS 軟件中，有專門的處理多級邊坡的方法，但不方便應用?，F(xiàn)用某工程挖方段的標準橫斷面舉例說明，填方的原理與挖方相同，如圖1所示。

圖1 路基標準橫斷面圖

根據(jù)路基的標準橫斷面圖，將各個“拐點”在Excel中編輯成相對于中線的偏距和高程的數(shù)據(jù)。為了后期成圖可以絕對閉合，計算最左側(cè)與最右側(cè)的拐點時，斷面線可向左、右分別延長一定的距離，經(jīng)多次測試軟件［2］，若橫斷面圖中的斷面線不能相交，軟件則會默認計算垂直封閉的橫斷面圖，會影響土方計算精度。

在計算表的最后輸入BEGIN、下一個斷面的“里程：序號”（公式為：B6&"："&A6），下表為K0+000.000的里程斷面計算數(shù)據(jù)，其余斷面只要根據(jù)此表，將相關參數(shù)用絕對引用符號“$”固定，向下拉取，每個斷面的數(shù)據(jù)都會輕易計算出來，圖中展現(xiàn)，固將表格分成左右如表2所示。

表2 路基左側(cè)偏距和高程（表中距離為負號表示位于線路左側(cè)）

所有斷面的偏距和高程計算完畢以后，需要將此表處理成縱向排列的數(shù)據(jù)：可在計算表的最右側(cè)任找兩列空白單元格處理，先輸入“BEGIN”“000.000：1”，在“BEGIN”下面的單元格中輸入公式“=OFFSET（B$5，0，ROW（A1）*2-1）”［3］，再向右側(cè)單元格拉動，則右側(cè)的單元格公式為“=OFFSET（C$5，0，ROW（B1）*2-1）”，然后同時選中向下拉動，直至出現(xiàn)“BEGIN”，說明這一行數(shù)據(jù)已經(jīng)轉(zhuǎn)換完畢，此時，需要轉(zhuǎn)換下一行數(shù)據(jù)，如本表，“BEGIN”下一行的起始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的公式為“=OFFSET（B$6，0，ROW（A1）*2-1）”“=OFFSET（C$6，0，ROW（B1）*2-1）”，即每行開始轉(zhuǎn)換的公式只需在上一行將絕對引用符號“$”后面的數(shù)字加“1”即可，如此，即可轉(zhuǎn)換完畢。選中這兩列數(shù)據(jù)，粘貼至新建的文本文檔中，將空格“替換”成“，”，保存后，關閉文本文檔，并將“.txt”改成“.hdm”。

3 土方計算

打開南方CASS 軟件，菜單“工程應用”下選中“斷面法土方計算”“道路斷面”，此時，會彈出一個小窗口（斷面設計參數(shù)）［4］，其中，“選擇里程文件”即選取野外實際采集的橫斷面數(shù)據(jù)（格式為.hdm），“橫斷面設計文件”的選取分兩種情況，分別為一級邊坡和多級邊坡。

3.1 一級邊坡

選取先前保存的道路設計參數(shù)（格式為.txt），然后將“路寬”“橫坡率”前面的“R”去掉，同時，碎落臺、邊溝的相關尺寸改成“0”，然后根據(jù)出圖的需要，調(diào)整“繪圖參數(shù)”。繪圖參數(shù)調(diào)整以后，點擊小窗口右上角的“確定”，然后又跳出來一個“繪制縱斷面圖”的小窗口，點擊右上角的“…”確定縱斷面圖的位置，“確定”即可。此時，小窗口消失，南方CASS 命令［5-7］欄里出現(xiàn)“指定橫斷面圖的位置”，點擊繪圖區(qū)以后，繪圖區(qū)會自動畫好橫斷面圖。選擇“工程應用”下“斷面法土方計算”“圖面土方計算”，將軟件剛剛繪制的橫斷面圖全部框選中，空格或回車，命令欄里出現(xiàn)“指定土石方計算表左上角位置位置”，繪圖區(qū)則會生成土石方計算表。

3.2 多級邊坡

在菜單“工程應用”下選中“斷面法土方計算”“道路斷面”，彈出一個“斷面設計參數(shù)”小窗口，“選擇里程文件”即選取野外實際采集的橫斷面數(shù)據(jù)（格式為.hdm），“繪圖參數(shù)”調(diào)整好，點擊小窗口右上角的“確定”，則跳出來一個“繪制縱斷面圖”的小窗口，點擊右上角的“…”確定縱斷面圖的位置，“確定”即可。南方CASS命令欄里出現(xiàn)“指定橫斷面圖的位置”，此后的步驟與一級邊坡相同。菜單“工程應用”下選中“斷面法土方計算”“圖上添加斷面線”，里程文件選取多級邊坡計算的道路參數(shù)的里程文件（格式.hdm），確定之后框選前步生成的橫斷面圖，軟件會自動將道路參數(shù)的里程文件添加至橫斷面圖中［8］。菜單“工程應用”下選中“斷面法土方計算”“二斷面線間土方計算”，依次點取任意一個橫斷面圖中的兩條斷面線，然后框選所有橫斷面，完成土方計算。填寫土方計算表中中心高的“填、挖”數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

土方計算繁瑣，對于里程較長的道路作數(shù)據(jù)處理時，可先編輯好一部分的數(shù)據(jù)，后期通過拼接的方式，處理好全線的數(shù)據(jù)。完成以上工作以后，將土方計算的橫斷面圖和土方計算表加上圖框，整理好出圖的版面，將圖、表打印出來，上報監(jiān)理與業(yè)主單位。