水利工程測量內業工作軟件數據研究

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摘要：水利工程測量內業工作涉及多方面的技能和知識，數據整理工作繁瑣且需在多個軟件中切換進行，任何一個環節出現問題，便會影響整個數據處理的進度。就水利工程測量內業工作中軟件安裝及數據處理遇到的問題、注意事項，由數據處理到成圖過程以及由圖紙到數據提取過程等內容分別進行了闡述。

關鍵詞：測量內業；南方Cass安裝使用；測量數據處理

1內業工作使用軟件的介紹

水利工程測量內業工作通常使用市場占有率較高的南方Cass軟件，對外業測量數據進行處理及繪圖。Cass軟件是基于AutoCAD平臺開發的一套集地形、地籍、空間數據建庫、工程應用、土石方算量等功能為一體的軟件系統。Cass軟件打破以制圖為核心的傳統模式，結合成圖和入庫數據整理領域的豐富經驗，真正實現了數據成圖建庫一體化，同時滿足地形地籍專業制圖和GIS建庫的需要，減少了重復勞動，數據生產、圖形處理、數據建庫一步到位。其功能非常豐富，具有圖形復制、屬性拷貝、微導線、各種交會、線跟蹤等多種方便成圖的圖形編輯功能，可以連接市面上常見的全站儀進行數據傳輸。在水利工程施工領域，Cass軟件提供了方格網法、DTM法、等高線法和斷面法等豐富的土方計算方法，對不同的工程條件，如條帶狀地形、不規則地形可靈活地采用合適的土石方計算模型進行土石方體積的計算分析，筆者闡述的內容主要涉及軟件土石方算量模塊的使用。

2內業工作使用軟件安裝的注意事項

南方Cass軟件由于基于AutoCAD開發，其使用必須依存AutoCAD軟件。目前使用較多的版本是Cass7.x及Cass9.x版本。經過實際測試，Cass7.x支持在AutoCAD2004、2005、2006版本環境中使用，Cass9.x版本未進行測試，這里不作說明。Cass7.x及Cass9.x版本軟件可以正常安裝在Windows32位操作系統使用，但在Windows64位操作系統下安裝卻會因為兼容性問題無法使用。如果將電腦操作系統由Windows64位更換為Windows32位，又會降低電腦的部分性能（同樣硬件下Win⁃dows32位系統的運算速度和多任務處理能力低于Windows64位系統）。若想在不更換當前使用的64位操作系統前提下安裝使用Cass7.x版本軟件，筆者經過實際測試，推薦通過虛擬機的方式解決操作系統和軟件的兼容性問題。其安裝步驟如下：①安裝虛擬機軟件VM⁃wareWorkstation；②安裝32位操作系統WindowsXP、Windows7或Windows10；③安裝32位Auto⁃CAD，如AutoCAD2004、2005、2006；④安裝南方Cass7.x軟件。筆者使用的軟件版本如下：虛擬機軟件為VM⁃wareWorkstationPro12.5.9；操作系統為Windows7旗艦版32位；繪圖軟件為AutoCAD2004中的南方Cass7.1。

3測量數據處理

水利工程測量內業工作流程一般為：測量數據的導出→數據處理→繪圖→數據分析或工程量計算→數據再處理→繪圖→整理并編寫報告。工程中常用測量儀器為全站儀或RTK設備（GPS），導出的文件通常為DXF、dat.或txt.格式的成果文件。DXF為Autodesk公司的繪圖交換文件，可用AutoCAD直接打開；dat.和txt.格式文件一般為通過測量手簿導出的測量數據內容的文件，文件內信息通常為Pn、Pc、x、y、z（點名、點屬性、x坐標、y坐標、z坐標）。導出的測量數據文件包含信息如下：1，，145415.953，253044.966，-0.7492，，145415.956，253047.653，-0.3993，，145415.971，253052.708，-0.649......Pn，Pc，y，x，z測量數據如經過檢查可以直接使用，則可以用Cass軟件菜單欄中“繪圖處理”功能將測量數據繪制成圖。數據如需要整理，可以用記事本的方式打開dat.文件，將測量數據粘貼到Excel文件里，利用Ex⁃cel軟件“分列”功能將數據分列，再對數據進行處理，詳見表1。Excel處理數據完成后，將當前Excel文件另存為csv.文件，之后再把csv.文件后綴名改為dat.，就可以直接在Cass軟件內使用。

4測量數據繪圖

處理完畢的dat.文件，通過Cass軟件菜單欄“繪圖處理”中“展高程點”及“展野外測點點號”命令，進行測量點高程及點號繪制。如需要更改測量點高程顏色，展繪高程點前，將正在顯示的圖層顏色改為需要的顏色即可。在實際繪圖時，為增強測量點可視化，可以根據顏色區分不同測量數據。如測量的數據高程從1～3m不等，可以在Excel處理數據時利用篩選功能按高程點大于1m小于2m、大于2m小于3m、大于3m小于4m分別存儲處理為多個dat.文件，再按照展繪一個dat.文件更換一個圖層顏色的方式把數據繪制成圖。繪制測量點時，有時候需要調整高程點的大小，可以在繪制高程點之前點擊菜單欄中“文件”→“Cass參數設置”窗口設置展繪高程注記位數、高程點字高、展點號字高等內容；也可以在繪制完高程點后，選擇需要調整的高程點，在“屬性”面板中更改“X比例”“Y比例”來調整高程點的大小。

5測量數據分析及計算

繪制完成的高程點，有時候需要進行分析計算，如進行土方挖填分析、土方平衡分析、兩期間土方工程量計算等。Cass軟件提供了豐富的土方分析計算工具，具體位置在軟件菜單欄“工程應用”菜單下。Cass軟件土方計算提供了多種常用方法：①DTM法（三角網）土方計算；②斷面法土方計算；③方格網法土方計算；④等高線法土方計算；⑤區域土方平衡。其中，DTM法中還提供了強大的兩期間土方計算功能。鑒于篇幅，具體使用暫不詳細闡述，以下只簡單介紹各算法適用條件。DTM法（三角網）土方計算適合地形復雜且不規則地面，并能快速精確計算其間土方變化，可用于庫容計算、土石方工程量測算、計量收方等應用場景。其測量點越密集，建立的三角網越貼近實際地形地貌，計算的結果就越精準。斷面法土方計算適合道路工程、河道工程、疏浚工程等條帶狀工程土方量計算，可根據測量點快速繪制縱斷面圖、橫斷面圖，且能便捷靈活地調整繪圖參數，并根據斷面圖自動計算匯總土方挖填數量。方格網法土方計算適用于開挖前后地形較為平坦或者平緩的區域土方計算，適用大范圍土方挖填場景。等高線法土方計算適用于有閉合等高線的圖形土方計算，一般使用較少。區域土方平衡用于計算指定區域內土方的挖填平衡，合理布置挖填作業面、土方運距，避免土方失衡造成的成本增加。在測量數據計算分析的過程中，有可能剔除異常值，這就造成當前圖面呈現的測量點數據與第一次繪圖時使用的測量數據有出入，需要將當前圖面的測量數據提取出來覆蓋掉第一次繪圖時使用的數據，下面將介紹如何提取圖面的高程點或圖元信息（如直線、圓、矩形、塊等）。

6電子版圖紙的圖元數據提取（即數據的逆向處理）

假設從他處得到一個測量成果的電子版圖紙，想要提取AutoCAD文件中高程點數據進行處理或計算，一般有2種方法。方法1：通過AutoCAD中的屬性提取工具（高版本AutoCAD叫數據提取功能）提取數據。該方法特點是可以提取所有塊高程點，也可以提取自定義區域的塊高程點。步驟如下：點擊Auto⁃CAD菜單欄下“工具”“屬性提取命令”，根據屬性提取命令向導提示選擇需要提取的圖形數據。屬性提取功能可提取所選圖形多個特性，如HEIGHT（高程）、打印樣式、名稱、圖層、位置X坐標、位置Y坐標、位置Z坐標等多種特性，提取圖面高程點只需勾選HEIGHT（高程）、位置XYZ屬性。下一步預覽提取的數據，選擇將數據保存到計算機（導出文件支持csv.、txt.及mdb.格式文件）即可完成數據提取。提取的數據文件經過前述方法轉換成dat.文件后，可重新展繪高程點，用來核對提取的數據是否正確。方法2：通過Cass軟件中的“高程點生成數據文件”命令提取數據。該方法特點是可以將某一圖層高程點全部提取，不能自定義提取范圍，想要提取部分區域內高程點，只能將AutoCAD文件分割為多個文件，但是數據提取的步驟簡單。步驟如下：點擊Cass軟件菜單欄“工程應用”“高程點生成數據文件”“無編碼高程點”，選擇提取數據文件保存位置，根據狀態欄提示輸入高程點所在圖層及高程點注記所在圖層。狀態欄提示“共讀入xx個高程點”，表示提取數據成功。

7結語

通過使用虛擬機軟件的方式解決了32位南方Cass軟件在Windows64位系統操作環境下安裝及使用的兼容問題，并分別闡述了水利工程測量內業從測量數據處理到繪圖、從電子圖紙到提取圖元數據的步驟，基本涵蓋了水利工程測量內業中數據處理及繪圖的流程。同時，介紹了南方Cass軟件土方計算模塊中多種土方計算的方法和適用場景，在實際工作中具有參考意義。

作者：韓磊磊 劉芳穎 單位：華北水利水電工程集團有限公司