道路断面方量计算程序开发及应用

　　摘要：道路施工前，业主委托设计单位进行道路土石方量的概算，作为道路施工招投标的依据，道路施工开挖过程中，施工单位、业主均涉及土石方验方计算，作为办理结算的依据，准确计算土石方量是十分重要的。文章介绍了如何用java语言编写程序结合AutoCAD软件，解决挖填方属性判别的难点，实现利用原设计断面参数结合施工后实测断面数据快速、准确地进行道路土石方验方计算的方法。
　　关键词：软件，横断面，设计参数，土方量
　　一、 引言
　　随着城市的发展，道路建设随之而来，在进行道路施工中必然会涉及土石方的挖、填方量的测量和计算。其中土石方量的计算在重庆这个丘陵地区尤为重要，直接关系到业主和施工单位的经济利益。提供准确的道路土石方量可为搞好工程预算、结算奠定基础。
　　随着测量科学的发展，测绘手段的进步，全野外数字化测图的推广，三维地形图的出现，可采用不同的软件计算出挖、填方量。南方CASS5.0软件中断面法土方计算对不同的参数断面需进行人工输入，工作量大，且利用设计断面图和实测段面数据进行快速、准确实现道路横断面土方计算还未考虑，本文就如何编程解决这一问题进行了研究，并用实例验证软件的正确性。
　　二、横断面数据格式
　　按道路设计原则，道路里程由小到大为线路前进方向，沿道路前进方向左侧距离为负，右侧为正，距离都是断面端点至中桩点的长度；高差为端点与中桩点的差值，也可是绝对高程。根据软件设计理念不同，用于计算断面土石方的数据格式各不相同。
　　（一）、南方CASS5.0横断面数据文件格式
　　南方CASS5.0的断面数据文件扩展名是“.HDM”，数据间以“,”分隔，每条断面以BEGIN开始，在三维地形图中用CASS5.1软件生成的数据格式如下：
　　BEGIN,0.000:1开始语句,断面中桩里程（K0+00）:断面序号（第一条）
　　-30.000,272.118道路横断面左侧端点至中桩距离,端点绝对高程
　　…………………
　　-6.000,277.714道路横断面左侧第一点至中桩距离,绝对高程
　　0.0,279.474道路横断面中桩点里程,中桩点高程
　　2.000,280.651道路横断面右侧第一点至中桩距离,绝对高程
　　…………………
　　30.000,287.097道路横断面右侧端点至中桩距离,端点绝对高程
　　BEGIN,20.000:2开始语句,断面中桩里程（K0+20）:断面序号（第二条）
　　…………
　　BEGIN,200.000:n开始语句,断面中桩里程（K0+200）:断面序号（第n条）
　　…………
　　（二）、清华三维EPSW2008横断面数据文件格式
　　清华三维EPSW2008的断面数据文件扩展名是“.txt”，数据间以“空格”分隔，每条断面严格以三行记录，第二、三行每行的数据n不能少于2，否则数据检查不能通过，无法绘制横断面图。
　　在三维地形图中用EPSW2008软件生成的断面数据格式如下：
　　0.000281.158起点里程K0+0高程
　　6.02281.2710.10279.86……32.42278.11(左边,数字间用空格分隔)
　　距离1高程1距离2高程2……距离n高程n(距离为点到中桩的水平距离）
　　7.58281.1814.51282.34……32.73283.42(右边,数字间用空格分隔)
　　距离1高程1距离2高程2……距离n高程n(距离为点到中桩的水平距离）
　　20.000279.485里程K0+20高程
　　18.13279.4421.23277.8244.47277.6344.90277.11(左边)
　　1.80279.494.03281.1312.80281.2519.80281.3419.90(右边)
　　……
　　380.000278.35终点里程K2+960高程
　　7.58277.2610.90277.94……33.41279.76(左边)
　　5.21276.3216.29277.42……33.19281.18(右边)
　　（三）、外业实测横断数据格式
　　在常规道路定线测量过程中，施工单位根据设计线路曲线元素表、逐桩坐标表、线位图电子文件，采用不同的手段和仪器设备，将设计线路在地面上施放出来，再在中桩上进行横断面测量，横断面数据可以用E500S、PDA掌中宝，按记事本格式直记录成为按“（二）”中的数据格式，用EPStf软件计算方量；也可以用全站仪直接记录，然后将文件传入计算机中另存为“*.hdm”文件，成为“（一）”中格式，用CASS软件计算道路土方。
　　三、 程序设计
　　（一）、设计思路
　　设计人员概算道路土石方时根据地形地貌、道路功能、岩层情况，对道路的每一条横断面进行了参数设计，有80%的断面参数各不相同，在施工单位或测量单位进行土石方验算时，用南方CASS5.0软件计算需要对每一条的参数进行人工输入，涉及工作量大、容易出错、设计参数不准的情况。设计断面的参数均以断面图的方式反映出来，有电子文件，我们可以在AutoCAD软件中对电子文件进行处理和编辑，仅保留设计断面线、里程、高程值，通过开发程序将图形文件按“（二）”中格式，输出成为所需的“*.txt”文件备用。
　　各单位可使用不同的数据采集软件，按“（二）”中格式记录或转换为“（二）”的格式，保存为“地面横断面.txt”文件，程序编制时读取两横断面数据，生成不同比例尺的DWG图形，以设计断面线为基准，实测断面线与设计断面线相比较，利用cad自带功能计算出围成的区域的面积，在图象上表现为设计断面线以上的部分，面积为“+”，表示为挖方面积，在图象上表现为设计断面线以下的部分面积为“-”，表示为填方面积。根据计算出的各断面挖、填方面积和断面间里程间距，按如下公式计算各断面间土石方挖填方量。
　　（1）
　　S1、S2为相邻各断面面积；D为相邻两断面间距离。
　　执行程序后，先按里程绘出设计断面和地面断面图形，再进行计算，将面积和挖、填方量填写在每一个断面图的下面，并将计算过程中每段数据和总结果存入“土方计算结果.txt”文件中，以Excel打开编辑为成果表输出。

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