§8.6 数字地形图应用基础 目前，市场上比较成熟的最新版本的大比例尺数字化测图和应用软件主

要下列 3 种： (1) 广州南方测绘仪器公司 (South) 公司开发的 CASS5.1 ； (2) 北京威远图仪器公司 (WelTop) 开发的 SV300 ； (3) 广州开思测绘软件公司 (SCS) 开发的 SCS GIS2000 。 这些数字化测图软件一般都应用了数据库管理技术并具有 GIS 前端数

据采集功能，其生成的数字地图可以多种格式文件输出并可以供某些GIS 软件读取。

它们都是在 AutoCAD 平台上开发的，其优点是可以充分利用 AutoCAD强大的图形编辑功能。

虽然上述数字化测图软件都是在 AutoCAD 平台上开发的，但它们的图形数据和地形编码一般互不兼容，一个城市的各测绘生产单位必须根据本市的实际和需求选择其中一种数字化测图软件来统一本市的数字化测图工作，而不宜引进多种数字化测图软件，本书只介绍 CASS5.1 。

本节介绍使用 CASS5.1 在数字地形图上查询点位坐标、直线的方位角和距离、封闭对象或指定区域的面积，选线、绘制路线纵横断面图、计算填挖土方量等命令的操作方法，这些命令放置在下拉菜单“工程应用”下，如图所示。

学习完本节后，读者容易发现，数字地形图的应用比图解地形图的应用无论是精度还是效率都要高得多。

§8.6.1 查询计算与结果注记 打 开 “ C:\CASS50\Dem\Study.dwg” 图 形 文 件 。 作 为 练

习，下面的查询操作全部在该图形文件中进行。 (1) 查询指定点的坐标 执行下拉菜单“工程应用 \ 查询指定点的坐标”命令，提

示如下： 输入点 : ( 点取需要查询的点位，注意使用对象捕捉 ) 测量坐标 : X=31173.642 米 Y=53175.444 米 H=0.000 米 如要在图上注记点的坐标，则必须执行屏幕菜单的“文

字注记”命令，在弹出的图所示的“注记”对话框中点击坐标注记图标并单击“确定”按钮，根据命令行的提示指定注记点和注记位置后， CASS 自动标注指定点的X 、 Y 坐标，图注记了 D121 和 D123 点的坐标。

(2) 查询两点的距离和方位角 执行下拉菜单“工程应用 \ 查询两点距离及方位”命令，提示如下： 第一点 : 输入点 : ( 圆心捕捉图中的 D121 点 ) 第二点 : 输入点 : ( 圆心捕捉图中的 D123 点 ) 两点间距离 =45.273 米 , 方位角 =201 度 46 分 57.39 秒 (3) 查询线长 执行下拉菜单“工程应用 \ 查询线长”命令，提示如下： 选择精度 :(1)0.1 米 (2)1 米 (3)0.01 米 <1> 选择曲线 : ( 点取图 11-41 中 D121 点至 D123 的直线 ) 完成响应后， CASS 弹出如图 11-42 所示的提示框给出查询的线长值。 (4) 查询封闭对象的面积 执行下拉菜单“工程应用 \ 查询实体面积”命令，提示如下： 选择对象 : ( 点取图 11-41 中砼房屋轮廓线上的点 ) 实体面积为 202.683 平方米 (5) 注记封闭对象的面积 执行下拉菜单“工程应用 \ 计算范围的面积”命令，提示如下： 1 选目标 /2. 选图层 /3. 选指定图层的目标 <1>

●1 选目标：选择指定的封闭对象注记面积。 ●3. 选指定图层的目标：先键入图层名，再选择该图层上的封闭对象，注记它们的面

积。 注记 Study.dwg 图形文件中全部封闭房屋的面积并填充斜线的操作步骤如下： 1 选目标 /2. 选图层 /3. 选指定图层的目标 <1> 2 图层名 : jmd 是否对统计区域加青色阴影线 ?(1) 是 (2)否 <1> Enter 注意， CASS将各种类型房屋都放置在 JMD( 意为居民地 ) 图层，面积注记文字位于对

象的中央，并自动放置在 MJZJ( 意为面积注记 ) 图层。 Study.dwg 图形文件共有 4幢房屋，图只显示了 2幢房屋的注记面积。 (6) 统计注记面积 对图中的面积注记数字求和。统计上述全部房屋面积的操作步骤为： 执行下拉菜单“工程应用 \ 统计指定区域的面积”命令，提示如下： 面积统计 -- 可用 :窗口 (W.C)/ 多边形窗口 (WP.CP)/... 等多种方式选择已计算过面积的

区域 选择对象 : all 选择对象 : Enter 总面积 = 597.88 平方米 也可以点取单个面积注记文字；当面积注记文字比较分散时，也可以使用各种类型窗

选方法选择面积注记对象， CASS 自动过滤出 MJZJ 图层上的面积注记对象进行统计计算，统计计算的结果只在命令行提示，不注记在图上。

●3. 选指定图层的目标：先键入图层名，再选择该图层上的封闭对象，注记它们的面积。

注记 Study.dwg 图形文件中全部封闭房屋的面积并填充斜线的操作步骤如下： 1 选目标 /2. 选图层 /3. 选指定图层的目标 <1> 2 图层名 : jmd 是否对统计区域加青色阴影线 ?(1) 是 (2)否 <1> Enter 注意， CASS将各种类型房屋都放置在 JMD( 意为居民地 ) 图层，面积注记文

字位于对象的中央，并自动放置在 MJZJ( 意为面积注记 ) 图层。 Study.dwg 图形文件共有 4幢房屋，图 11-41 只显示了 2幢房屋的注记面积。 (6) 统计注记面积 对图中的面积注记数字求和。统计上述全部房屋面积的操作步骤为： 执行下拉菜单“工程应用 \ 统计指定区域的面积”命令，提示如下： 面积统计 -- 可用 :窗口 (W.C)/ 多边形窗口 (WP.CP)/... 等多种方式选择已计算过面积的区域

选择对象 : all 选择对象 : Enter 总面积 = 597.88 平方米 也可以点取单个面积注记文字；当面积注记文字比较分散时，也可以使用各种类型窗

选方法选择面积注记对象， CASS 自动过滤出 MJZJ 图层上的面积注记对象进行统计计算，统计计算的结果只在命令行提示，不注记在图上。

(7) 计算指定点围成的面积 执行下拉菜单“工程应用 \ 指定所围成的面积”命令，提示如下： 输入点 : … 输入点 : Enter 指定点所围成的面积 =X.XXX 平方米 面积计算结果只在命令行提示，不注记在图上。 §8.6.2 土方量的计算 由图的下拉菜单可知，土方量的计算方法有 5 种。 (1) DTM法土方计算 该法又分了 4 种方法，如图所示，下面介绍前面两种方法。 1) 根据坐标文件 下面以“ C:\CASS50\Demo\dgx.dat” 文件为例讲解操作方法。 执行下拉菜单“绘图处理 \展高程点”命令，将坐标数据文件 dgx.dat 中的碎部点三维

坐标展绘到当前图形中。 执行 AutoCAD 的多段线命令 Pline 绘制一条闭合多段线作为土方计算的边界，如图所

示。 执行下拉菜单“工程应用 \DTM 法土方计算 \ 根据坐标文件”命令，提示如下： 选择边界线 : ( 点取封闭边界对象 ) 请输入边界插值间隔 ( 米 ):<20> Enter

在弹出的标准文件选择对话框中选择dgx.dat 文件后，命令行提示如下：

平场面积 = 2822.3 平方米 平场标高 ( 米 ):12 挖方量 =84442.7立方米 , 填方量 =0.0立方米

请指定表格左下角位置 :< 直接回车不绘表格 > ( 为了使绘制的表格不与已经展绘的高程点重叠，可以透明执行“标准工具栏”中的“平移”视图命令 )

上述键入的平场标高为 12 米，在屏幕上指定了表格左下角的位置以后，CASS将在指定点处绘制一个图所示的土方计算专用表格。

(2) 根据图上高程点 与“根据坐标文件”命令唯一不同的

是，该命令是通过在屏幕上选取已展绘的高程点来计算土方量，其余操作方法都一样。

 

(2) 方格网法土方计算 执行下拉菜单“工程应用 \ 方格网法土方计算”命令，在弹出的标准文件对话

框中选择 dgx.dat 文件后，提示如下： 选择土方计算边界线 : (仍然选择图 11-44 所示的多段线边界 ) 输入方格宽度 :( 米 ) <20> 5 最小高程 =24.368, 最大高程 =43.900 设计面是 : (1) 平面 (2)斜面 (3) 数据文件 <1> Enter 输入目标高程 :( 米 ) 12 总填方 =0.0立方米 , 总挖方 =84569.3立方米 完成操作后， CASS 自动在边界对象附近绘制图所示的表格放置计算结果。 方格宽度一般要求为图上 2cm ，上面输入的方格宽度为 5m ，因比例尺为

1 ： 500 ，所以图上宽度为 1cm 。方格宽度越小，土方计算精度就越高。 与图的结果比较可知，两种计算法得出的结果相差 126.6m3 ，应该说 DTM 法

计算土方的精度是最高的。 在“设计面是 :” 提示行中可以有 3 个选项，上面使用的是 12 米高程水平面。

如果选择“ (2)斜面”选项，则提示如下： 点取高程相等的基准线上两点 , 第一点 : 第二点 :

输入基准线设计高程 :( 米 ) 斜面的坡度为百分之 : 指定设计高程高的方向 : 如果选择“ (3) 数据文件”选项，则要求用户输入平整后的曲面点的数据文

件。 (3) 区域土方量平衡计算 计算指定区域挖填平衡的设计高程和土方量。执行下拉菜单“工程应用 \ 区域

土方量平衡”命令，提示如下： 请选择 :(1) 根据坐标数据文件 (2) 根据图上高程点 <1> Enter 在弹出的标准文件对话框中选择 dgx.dat 文件后，提示如下： 选择边界线： (仍然选择图 11-44 所示的多段线边界 ) 请输入边界插值间隔 ( 米 ):<20> 10 平场面积 = 2822.3 平方米 土方平衡高度 =41.932 米 , 挖方量 =1433立方米 , 填方量 =1433立方米 请指定表格左下角位置 :< 直接回车不绘表格 > 完成响应后， CASS 在指定点处绘制一个土方计算专用表格，并绘出挖填平衡分界线，如图所示。

(4) 等高线法土方计算 该命令可以计算任意两条封闭等高线之

间的土方量。 作为练习，可以打开图 11-31 所示的图形

文件，执行下拉菜单“工程应用 \ 等高线法土方计算”命令，提示如下：

选择参与计算的封闭等高线 : (依次选择图 11-31 中从山顶向山底方向的 8条闭合等高线 )

… 选择对象 : Enter 输入最高点高程 :< 直接回车不考虑最高

点 > Enter 请指定表格左上角位置 :< 直接回车不绘表格 >

完成响应后， CASS 在指定点处绘制一个土方计算专用表格，并给出相临两条等高线之间的土方量和总土方量，如图所示。

§8.6.3 坐标数据文件的输出 上述大部分土方量计算方法都要求有数字地形图的坐标数据文件，图解地图

数字化后，可以根据图面上的等高线和高程点生成当前图形的坐标数据文件。

由图可知，有 3 个生成坐标数据文件命令，通常是使用“高程点生成数据文件”命令。

打开一幅已数字化的地形图，使用 Pline 命令绘制一条封闭多段线，它必须包含要生成数据文件的全部高程点。

执行下拉菜单“工程应用 \ 高程点生成数据文件 \ 有编码高程点”命令，在弹出的标准文件对话框中键入数据文件名后，命令提示如下：

请选择 :(1) 选取区域边界 (2) 直接选取高程点或控制点 <1> Enter 请选取建模区域边界 : ( 点取已绘制的封闭多段线 ) CASS即将封闭边界内全部高程点的三维坐标保存到给定的数据文件中。 §8.7 数字地形图的在路线勘察设计中的应用 §8.7.1 路线曲线设计 在 CASS5.1 中，还只能进行“基本形”平面线形公路曲线设计。 图为一幅 50×40cm 分幅的 1 ： 1000 数字地形图，它是使用扫描

数字化法绘制的，图形文件名为 02108350.dwg ， 它放置在随书光盘“数字地形图练习”路径下。

在 CASS 中打开该图形文件，使用 AutoCAD 的 Rectangle 命令以内图廓的任意两个对角点为顶点绘制一个矩形作为坐标数据文件输出的边界。

执行下拉菜单“工程应用 \ 高程点生成数据文件 \ 有编码高程点”命令，将矩形边界内全部有编码高程点的三维坐标输出到名称为 02108350.dat 的坐标数据文件中。

设在图图幅内的中线交点坐标及设计数据列于表 11-1 。

创建 ZX( 中线 ) 图层并设置为当前图层，冻结除 ZX 图层以外的所有图层，根据 JD25 、 JD26 、 JD27 点的坐标，执行 AutoCAD 的 Pline 命令绘制图中粗线所示的路线中线对象。注意，绘制多段线的方向代表路线方向。

创建 QX( 曲线 ) 图层并设置为当前图层，执行下拉菜单“工程应用 \ 公路曲线设计 \ 单个节点处理”命令，弹出图所示的“公路曲线计算”对话框。

参照表 11-1 的设计数据进行输入，结果如图所示。 其中“起点坐标”和“交点坐标”可以单击其右边的“拾取”按钮，分别在

屏幕上捕捉起点和交点点位获得，捕捉到的点位坐标立即显示在其坐标文本框中。

“ 采样间隔”文本框输入从 ZH 点起、整 10m桩号开始的桩号计算间隔。完成对话框设置后，单击“开始”按钮，命令行提示如下：

选定平曲线要素表左上角点 : ( 在路线桩号附近的空白处点取一点 ) 完成响应后， CASS 自动绘制出道路曲线并注记主点 ZH 、 HY 、 QZ 、 YH 、 YZ 的

点位，在指定点处放置自动计算出来的平曲线要素表和 20m 采样间隔的整数里程桩位点的坐标，它们均位于 QX 图层，如图所示。

§8.6.2 不含路线曲线的中线纵断面图的绘制 如果已经获得了路线中线地区的数字地形图，就可以在 CASS 中自动生成中

线方向的纵断面图。 绘断面图命令位于下拉菜单“工程应用 \ 绘断面图”下，如图所示。 设置当前图层为 ZX ，冻结 QX 图层，解冻其余图层，执行下拉菜单“工程应

用 \ 绘断面图 \ 根据坐标文件”命令，提示如下， 选择断面线 : ( 点取图中的路线中线对象 ) 在 弹 出 的 标准文 件 选 择 对 话 框 中 选 择当前 图幅的 坐 标 数 据 文 件

02108350.dat ，完成操作后，命令行提示如下： 请输入采样点间距 ( 米 ):<20> Enter 请输入起始里程 :<0>13357.395 弹出如图所示的“绘制纵断面图”对话框。 一般横向比例尺设置与数字地形图比例尺相同，纵向比例尺为横向比例尺的

10~20倍，图中为 10倍；其它根据需要设置。 完成设置后，单击“确定”按钮，命令行提示如下： 是否绘制平面图 ? (1)否 (2) 是 <1> 2 键入 2 ，选择绘制平面图的纵断面图，结果如图所示。 图中自动绘出了所有转点和以 20 米为采样间距的采样点的地面高程和里程，

所有转点的相对于所选路线对象起点的里程、各转点的转折角、将路线拉直后两端 20 米范围内的带状地形图。

可以执行下拉菜单“工程应用 \ 绘断面图 \ 查询断面点”命令查询断面线上任一点的里程和高程值，命令执行后的提示如下：

横向比例为 1:<500>1000 纵向比例为 1:<100> Enter 指定参照点 : ( 在纵断面图上用端点捕

捉 JD26 点 ) 参照点里程 :13500 参照点高程 :34.68 指定断面点 : …… 指定断面点 : Enter 需要说明的是，输入的横向比例和纵向

比例必须与绘制纵断面图时设置的比例一致，见图。

完成参照点的指定及其里程、高程值的输 入 以 后 ，每在 断 面 图 上 指 定 一点， CASS立即在命令行提示该点的里程、高程值，按 Enter键空响应结束操作。

§8.6.3 包含路线曲线的中线纵、横断面图的绘制和土方量的计算 图 11-54 是由路线相临交点 (JD 点 ) 直线连成的路线中线上的纵断面图，它没有经过图

11-51 所示的交点路线曲线，因此不能用于计算路线土方量。 而图 11-51 中 JD26 点的路线曲线是一个圆曲线和二个缓和曲线构成的三个分立对象，

需要先执行 AutoCAD 的修剪命令 Trim 编辑中线和缓和曲线，再执行多段线编辑命令Pedit将它们连接成一个单一多段线后才可以作为 JD26 点的路线曲线。

编辑后的路线曲线中的圆曲线段将自动变成折线相连，这会给土方量的计算带来一些误差。

解冻所有图层，按下列步骤操作，即可以计算出路线土方量。 (1) 路线横断面线与里程文件的生成 可以根据路线曲线和地形图的坐标数据文件，按用户给定横断面的间距值和横断面线

上采集点的间距值，在路线曲线上自动绘制横断面线并生成它们的里程文件。 执行下拉菜单“工程应用 \ 生成里程文件 \由纵断面线生成”命令，在弹出的“输入里

程文件名”对话框中键入 02108350 ， CASS 自动为其加上扩展名 hdm( 意为横断面 ) ，单击“保存”按钮，弹出“输入坐标数据文件名”对话框，选中前已生成的坐标数据文件 02108350.dat ，单击“打开”按钮，命令行提示如下：

选择纵断面线 : ( 点取编辑后的道路曲线多段线对象 ) 输入横断面间距 :( 米 ) <20.0> Enter 输入横断面线上点距 :( 米 ) <5.0> Enter 输入带状区域的宽度 :( 米 ) <40.0> Enter 是否加入复合线结点 ? (1)否 (2) 是 <1>2

自动生成 28 个横断面线，见图，它们位于 HDM( 意为横断面 ) 图层。

(2) 生成路线的纵、横断面图：执行下拉菜单“工程应用 \ 断面法土方计算 \道路断面”命令，弹出如图所示的“断面设计参数”对话框，单击“选择里程文件”区域框中的…按钮，在弹出的“选择里程文件名”对话框中选中前已创建的 02108350.hdm 里程文件，设置“中桩设计高程”为 34 ，路宽为25 ，其余根据需要设置，单击“确定”按钮，弹出图所示的“绘制纵断面图”对话框，将纵断面图的纵、横向比例都设置为 1 ： 1000 ，单击“确定”按钮后， CASS 自动绘制出纵断面图，命令行提示如下：

指定横断面图起始位置 : 完成响应后， CASS 自动在指定点位的右下方绘制 28 个横断面图， 它们是下一步计算道路土方量的基础，见图，它位于 02108350.dwg 图形文件

的“路线横断面图”布局标签中。 (3) 设计路线纵断面：在图中，由于纵断面图的纵横坐标比例尺都为 1 ：

1000 ，因此，可以使用 AutoCAD 的绘图与编辑命令直接在纵断面图上进行路线纵断面设计。

(4) 修改道路横断面设置参数：在图中，道路参数全都是一样的。 例如所有横断面处的道路中桩设计高程均为 34m ，这显然不符和路线设计实践，因此，需要根据上面绘制的路线设计纵断面图进行修改。

可以执行下拉菜单“工程应用 \ 断面法土方计算”下的“修改设计参数”、“编辑断面线”、“修改断面里程”等命令编辑修改各个横断面图的设计参数，见图。

例如要将第 1 个横断面的中桩设计高程修改为 32m ，其命令操作步骤为：执行“工程应用 \ 断面法土方计算 \修改设计参数”命令，命令行提示如下：

选择断面线 :( 点取第 1 个横断面线上的任意点 ) 弹出图的“断面设计参数”对话框，图中凡是白底的数字都可

以修改。将图中“中桩设计高程”由 34修改成 32 ，单击“确定”按钮完成操作。此时，第 1 个横断面图中的设计断面线自动从标尺的 34m移动到 32m 。

(5) 道路土方量计算：执行下拉菜单“工程应用 \ 断面法土方计算 \ 图面土方计算”命令，提示如下：

选择要计算土方的断面图 : (窗选全部 28 个横断面图 ) 选择对象 : Enter 指定土石方计算表左上角位置 : 完成响应后， CASS 自动在指定点的右下方绘制土石方数量计

算表，如图所示， 它位于 02108350.dwg 图形文件的“土石方数量计算表”布局标签中。