水利工程测量内业工作软件数据研究

摘要：水利工程测量内业工作涉及多方面的技能和知识，数据整理工作繁琐且需在多个软件中切换进行，任何一个环节出现问题，便会影响整个数据处理的进度。就水利工程测量内业工作中软件安装及数据处理遇到的问题、注意事项，由数据处理到成图过程以及由图纸到数据提取过程等内容分别进行了阐述。

关键词：测量内业；南方Cass安装使用；测量数据处理

1内业工作使用软件的介绍

水利工程测量内业工作通常使用市场占有率较高的南方Cass软件，对外业测量数据进行处理及绘图。Cass软件是基于AutoCAD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。Cass软件打破以制图为核心的传统模式，结合成图和入库数据整理领域的丰富经验，真正实现了数据成图建库一体化，同时满足地形地籍专业制图和GIS建库的需要，减少了重复劳动，数据生产、图形处理、数据建库一步到位。其功能非常丰富，具有图形复制、属性拷贝、微导线、各种交会、线跟踪等多种方便成图的图形编辑功能，可以连接市面上常见的全站仪进行数据传输。在水利工程施工领域，Cass软件提供了方格网法、DTM法、等高线法和断面法等丰富的土方计算方法，对不同的工程条件，如条带状地形、不规则地形可灵活地采用合适的土石方计算模型进行土石方体积的计算分析，笔者阐述的内容主要涉及软件土石方算量模块的使用。

2内业工作使用软件安装的注意事项

南方Cass软件由于基于AutoCAD开发，其使用必须依存AutoCAD软件。目前使用较多的版本是Cass7.x及Cass9.x版本。经过实际测试，Cass7.x支持在AutoCAD2004、2005、2006版本环境中使用，Cass9.x版本未进行测试，这里不作说明。Cass7.x及Cass9.x版本软件可以正常安装在Windows32位操作系统使用，但在Windows64位操作系统下安装却会因为兼容性问题无法使用。如果将电脑操作系统由Windows64位更换为Windows32位，又会降低电脑的部分性能（同样硬件下Win⁃dows32位系统的运算速度和多任务处理能力低于Windows64位系统）。若想在不更换当前使用的64位操作系统前提下安装使用Cass7.x版本软件，笔者经过实际测试，推荐通过虚拟机的方式解决操作系统和软件的兼容性问题。其安装步骤如下：①安装虚拟机软件VM⁃wareWorkstation；②安装32位操作系统WindowsXP、Windows7或Windows10；③安装32位Auto⁃CAD，如AutoCAD2004、2005、2006；④安装南方Cass7.x软件。笔者使用的软件版本如下：虚拟机软件为VM⁃wareWorkstationPro12.5.9；操作系统为Windows7旗舰版32位；绘图软件为AutoCAD2004中的南方Cass7.1。

3测量数据处理

水利工程测量内业工作流程一般为：测量数据的导出→数据处理→绘图→数据分析或工程量计算→数据再处理→绘图→整理并编写报告。工程中常用测量仪器为全站仪或RTK设备（GPS），导出的文件通常为DXF、dat.或txt.格式的成果文件。DXF为Autodesk公司的绘图交换文件，可用AutoCAD直接打开；dat.和txt.格式文件一般为通过测量手簿导出的测量数据内容的文件，文件内信息通常为Pn、Pc、x、y、z（点名、点属性、x坐标、y坐标、z坐标）。导出的测量数据文件包含信息如下：1，，145415.953，253044.966，-0.7492，，145415.956，253047.653，-0.3993，，145415.971，253052.708，-0.649......Pn，Pc，y，x，z测量数据如经过检查可以直接使用，则可以用Cass软件菜单栏中“绘图处理”功能将测量数据绘制成图。数据如需要整理，可以用记事本的方式打开dat.文件，将测量数据粘贴到Excel文件里，利用Ex⁃cel软件“分列”功能将数据分列，再对数据进行处理，详见表1。Excel处理数据完成后，将当前Excel文件另存为csv.文件，之后再把csv.文件后缀名改为dat.，就可以直接在Cass软件内使用。

4测量数据绘图

处理完毕的dat.文件，通过Cass软件菜单栏“绘图处理”中“展高程点”及“展野外测点点号”命令，进行测量点高程及点号绘制。如需要更改测量点高程颜色，展绘高程点前，将正在显示的图层颜色改为需要的颜色即可。在实际绘图时，为增强测量点可视化，可以根据颜色区分不同测量数据。如测量的数据高程从1～3m不等，可以在Excel处理数据时利用筛选功能按高程点大于1m小于2m、大于2m小于3m、大于3m小于4m分别存储处理为多个dat.文件，再按照展绘一个dat.文件更换一个图层颜色的方式把数据绘制成图。绘制测量点时，有时候需要调整高程点的大小，可以在绘制高程点之前点击菜单栏中“文件”→“Cass参数设置”窗口设置展绘高程注记位数、高程点字高、展点号字高等内容；也可以在绘制完高程点后，选择需要调整的高程点，在“属性”面板中更改“X比例”“Y比例”来调整高程点的大小。

5测量数据分析及计算

绘制完成的高程点，有时候需要进行分析计算，如进行土方挖填分析、土方平衡分析、两期间土方工程量计算等。Cass软件提供了丰富的土方分析计算工具，具体位置在软件菜单栏“工程应用”菜单下。Cass软件土方计算提供了多种常用方法：①DTM法（三角网）土方计算；②断面法土方计算；③方格网法土方计算；④等高线法土方计算；⑤区域土方平衡。其中，DTM法中还提供了强大的两期间土方计算功能。鉴于篇幅，具体使用暂不详细阐述，以下只简单介绍各算法适用条件。DTM法（三角网）土方计算适合地形复杂且不规则地面，并能快速精确计算其间土方变化，可用于库容计算、土石方工程量测算、计量收方等应用场景。其测量点越密集，建立的三角网越贴近实际地形地貌，计算的结果就越精准。断面法土方计算适合道路工程、河道工程、疏浚工程等条带状工程土方量计算，可根据测量点快速绘制纵断面图、横断面图，且能便捷灵活地调整绘图参数，并根据断面图自动计算汇总土方挖填数量。方格网法土方计算适用于开挖前后地形较为平坦或者平缓的区域土方计算，适用大范围土方挖填场景。等高线法土方计算适用于有闭合等高线的图形土方计算，一般使用较少。区域土方平衡用于计算指定区域内土方的挖填平衡，合理布置挖填作业面、土方运距，避免土方失衡造成的成本增加。在测量数据计算分析的过程中，有可能剔除异常值，这就造成当前图面呈现的测量点数据与第一次绘图时使用的测量数据有出入，需要将当前图面的测量数据提取出来覆盖掉第一次绘图时使用的数据，下面将介绍如何提取图面的高程点或图元信息（如直线、圆、矩形、块等）。

6电子版图纸的图元数据提取（即数据的逆向处理）

假设从他处得到一个测量成果的电子版图纸，想要提取AutoCAD文件中高程点数据进行处理或计算，一般有2种方法。方法1：通过AutoCAD中的属性提取工具（高版本AutoCAD叫数据提取功能）提取数据。该方法特点是可以提取所有块高程点，也可以提取自定义区域的块高程点。步骤如下：点击Auto⁃CAD菜单栏下“工具”“属性提取命令”，根据属性提取命令向导提示选择需要提取的图形数据。属性提取功能可提取所选图形多个特性，如HEIGHT（高程）、打印样式、名称、图层、位置X坐标、位置Y坐标、位置Z坐标等多种特性，提取图面高程点只需勾选HEIGHT（高程）、位置XYZ属性。下一步预览提取的数据，选择将数据保存到计算机（导出文件支持csv.、txt.及mdb.格式文件）即可完成数据提取。提取的数据文件经过前述方法转换成dat.文件后，可重新展绘高程点，用来核对提取的数据是否正确。方法2：通过Cass软件中的“高程点生成数据文件”命令提取数据。该方法特点是可以将某一图层高程点全部提取，不能自定义提取范围，想要提取部分区域内高程点，只能将AutoCAD文件分割为多个文件，但是数据提取的步骤简单。步骤如下：点击Cass软件菜单栏“工程应用”“高程点生成数据文件”“无编码高程点”，选择提取数据文件保存位置，根据状态栏提示输入高程点所在图层及高程点注记所在图层。状态栏提示“共读入xx个高程点”，表示提取数据成功。

7结语

通过使用虚拟机软件的方式解决了32位南方Cass软件在Windows64位系统操作环境下安装及使用的兼容问题，并分别阐述了水利工程测量内业从测量数据处理到绘图、从电子图纸到提取图元数据的步骤，基本涵盖了水利工程测量内业中数据处理及绘图的流程。同时，介绍了南方Cass软件土方计算模块中多种土方计算的方法和适用场景，在实际工作中具有参考意义。

作者：韩磊磊 刘芳颖 单位：华北水利水电工程集团有限公司