AutoCAD在矿井贯通测量误差预计中的应用研究

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摘要：autocad具有丰富的绘图命令和函数，能够实现对点位坐标、距离、角度和方位的快速精确查询在测量工程中应用能够提高工作效率和测量质量。本文阐述了AutoCAD在矿井贯通测量误差预计中的应用。

关键词：AutoCAD 贯通测量 误差预计 矿井贯通

0 引言

AutoCAD具有强大的绘图功能和二次开发功能，随着AutoCAD在矿山测量绘图中广泛的应用，可在电脑屏幕上用鼠标点击获取导线点坐标、点间距高，通过使用AutoCAD中内嵌lisp语言开发附加功能，可直接生成一个*.txt的数据文件，再导入至EXCEL表中直接得出设计贯通点的中误差。贯通误差预计通常要绘制贯通测量导线设计图，进行不同测量方案的比较和选择，且要在图上量取井下导线各点与设计贯通点K连线在y轴上的投影长度．以及导线各边的边长，然后进行平方、求和、开方等一系列计算，求出设计贯通点的中误差。而利用AutoCAD可直接求出中误差大大提高了计算效率。

1、AutoCAD附加功能开发及导入

利用AutoCAD的强大绘图功能可以进行煤矿各种测量图纸的绘制，把图上点住坐标直接导出至数据文件，可大大简化坐标输入工作，避免手工输入坐标不仅工作量大，而且客易出错的弊端。因此，利用AutoCAD的lisp语音编程，实现图上点击直接生成数据文件很关键。利用记事本或写字板输入以下程序代码。

2.数据文件的生成和导入

1打开AutoCAD，在[工具]下拉菜单下点击[加载应用程序]，进入文件路径浏览界面，点击ZBSZ.lsp，或用APPLOAD命令直接导入ZBSZ.LSP。

2在命令行输入：ZBSZ，即可进入输出文件路径浏览界面，键入任意输出文本文件名*.txt后回车。

3依次输入图上设计导线点号，设置对象捕捉，鼠标点击设计导线点位即可完成坐标生成。全部点击完毕，回车结束数据文件的建立。

4打开Excel表，在[数据]下拉菜单下点击[导入外部数据][导入数据]，进入文件路径浏览界面，选择数据文件后点击[打开]，按提示操作即可。

3.AutoCAD中进行贯通误差预计方法

1) 井巷贯通测量类型

井巷贯通测量可以分为三种类型；第一,一井内贯通测量,即由井下一条起算边开始,能够敷设导线到达贯通巷道两端。第二,两井间贯通测量,是指通过两个井筒的联系测量,把地面平面和高程系统传递到井下,然后通过井下两条起始边分别敷设导线到达贯通巷道两端。上述两种类型井下导线又都还分为加测陀螺边和不加测陀螺边两种方式。第三,立井贯通测量,是竖井开凿或竖井延深使用的测量工作。也分为两种形式,一是从地面和井下相向开凿,涉及到地面连测、联系测量、井下测量三方面内容。二是延深立井贯通,只有井下测量部分。

综上所述,井巷贯通测量分为三种类型,每一类又包括两种形式,简称“三类六种”。

2)井巷贯通误差预计模型

贯通误差预计主要预计贯通相遇点(K)的水平重要方向()和竖直方向的误差,误差来源主要是测角、量边和高程测量误差的影响。由于“三类六种”采用的测量方法、内容有所不同。如地面连测,其测量方法有三角测量、GPS、导线测量；井下贯通导线测量有加测陀螺边和不加测陀螺边两种形式。所以在贯通误差预计时,必须考虑这种差异性,采用相应的误差预计模型编制程序。贯通误差预计的基础模型是：式(1)――水平重要方向误差,式(2)――高程方向误差。

(1)

(2)

其中式中:

――地面控制测量引起的K点在x’方向上误差；

――定向测量引起的K点在x’方向上误差；

――井下导线测角、量边引起的K点在x’方向上误差；

――地面高程测量引起的K点高程误差；

――导入高程引起的K点高程误差;

――井下高程测量引起的点高程误差；

n ――测量次数。

井巷贯通误差预计程序就是以式(1)和式(2)为基础模型,结合“三类六种”情况,作适当选择,这样就可以对不同类型的贯通进行误差预计。

3程序与应用方式

井巷贯通误差预计程序采用AutoCAD的lisp编程,由一个主程序和六个子程序组成,主程序按自定义命令方式编写,六个子程序采用自定义函数方式编程。误差预计时通过调用主程序,按相应的井巷贯通测量类型去调用同类型子程序。

图1 主程序框图

主程序和六个子程序保存在GTYJ.LSP文件(GTYJ.LSP要在AutoCAD搜索路径下)中,GTYJ.LSP在AutoCAD2004中通过运行, 见贯通预计实例。主程序定义的命令为“WCYJ”，见主程序原代码,六个子程序函数名分别为YJ(不加陀螺边一井贯通预计函数)、YJT(加陀螺边一井贯通预计函数)、LJ(不加陀螺边两井贯通预计函数)、LJT(加陀螺边两井贯通预计函数)、KZ(立井开凿贯通预计函数)、YS(立井延深贯通预计函数),在编写LJ、LJT和KZ三个函数时,要考虑地面连测方式。

主程序框图如图1所示

应用本程序进行误差预计时,按下列步骤执行。

第一步,在AutoCAD中打开贯通预计图形文件 (*.dwg或*.dxf),确定贯通预计点K,并且画出重要方向X’和Y’。

第二步,在贯通预计图上按照拟定的方案,定出地面和井下测量点位置。

第三步,调用程序,按提示内容用鼠标扑捉地面和井下各点,程序自动进行误差预计。误差预计结果输出到指定文本文件(“e:\贯通预计\XXX.txt”),“XXX”是程序提示用户输入的贯通测量项目名称。

调用程序进行误差预计有两种方式,一是在命令行上直接输入命令(WCYJ),二是通过下拉菜单调用,见图2。定制下拉式菜单方法如下:

(1)打开AutoCAD的acad.mnu文件,在下拉式菜单区***POP11后面加定制好的菜单文件***POP12并保存(省略具体菜单文件代码)。

(2)将主程序和各个子程序复制到acad.mnl文件中。

(3)在AutoCAD命令行输入“menu”命令并运行,在出现的“选择菜单对话框”中打开acad.mnu文件。结果在AutoCAD的下拉菜单中增加了如图2所示的“贯通预计”下拉菜单。应用时,根据贯通类型选择对应的下拉菜单。

图2 贯通预计下拉菜单设计

本程序特点,只要输入预计参数和扑捉地上及井下各点,就可自动得到贯通预计结果,并把贯通预计结果保存到文本文件中,克服了传统预计方式繁琐的图上量取数据过程,使用中快捷、方便、可靠。

4.AutoCAD在贯通测量误差预计中应用的优点

1） AutoCAD在贯通测量误差预计中的应用,克服了繁琐的传统手工绘图模式在绘图方面的误差对预计精度的影响, 提高了工作效率和测量质量。

2） AutoCAD提供了“所见即所得”的数据查询工具,获取数据准确快捷,易于掌握,使用方便。

3） AutoCAD是一种开放式的体系结构,有一定编程基础的人员,可利用其中内嵌的VBA或AutoCAD的lisp语言编程实现以上功能,取得更佳效果。

4） AutoCAD在测量填图、工程填图、等高线调整、储量计算、贯通标定几何要素计算、矿图更新、图纸比例转换等方面均能得到较好实现,使用灵活,精度高,且图例、线型、文字、标注等标准易于统一。

5.AutoCAD在矿山贯通测量误差预计的实例应用

如图3所示,沿导向层在上、下平巷之间贯通二号下山,预计贯通相遇点为K。现在需要预计K点在水平重要方向上的误差。

图3贯通误差预计图

在预计前,要根据测量数据通过微机系统由AutoCAD完成绘制图纸。现就通过AutoCAD实现误差预计所需数据的获取过程进行阐述。

1) 坐标系转换

调整AutoCAD系统中坐标轴系如图3所示,K-18方向为y’轴正向,轴与K-18方向垂直且指向y’轴左侧为正方向。AutoCAD中的实现方法:首先用“直线”命令作出直线K-18过K点的垂线；然后选择“工具”/“新建UCS”命令中的子命令“第三点”,第1点指定原点为K点,第2点定义x’轴正向,第3点定义y’轴正向；在选择点位时打开对象捕捉工具,能够精确定位在圆心、端点、交点。

2)Ry’、、l值的获取

AutoCAD中的“距离查询”命令不仅能查询2点之间的距离,而且能得出2点连线与x’轴的夹角。坐标系调整好后,运用AutoCAD的“距离查询”功能,测量人员能够精确快速地获取以上数值。

Ry’的获取：打开“打开”和“垂足”捕捉工具,运用“距离查询”命令依次点取测点和x’轴,就能得到所需Ry’值。

、l值的获取:打开“圆心”或“端点”捕捉工具,运用“距离查询”命令,依次按顺序点取2个导线点,即可得到所需、l值。

6.贯通测量施测中应注意的问题

注意原始资料的可靠性，起算数据应当准确无误。

各项测量工作都要有可靠的独立检核体系。

精度要求很高的重要贯通，要采取提高精度的相应措施。

对施测成果要及时进行精度分析，并与原误差预计的精度要求进行对比，各个环节均不能低于原精度要求，必要时要进行返工重测。

利用测量成果计算标定要素时，注意不要抄错或用错已知数据资料。

贯通巷道掘进过程中，要及时进行测量和填图，并根据测量成果及时调整巷道掘进的方向和坡度。

有了贯通测量方案之后，通过实际施测，常能发现在制定方案时所没有考虑到的一些问题，也可能遇到一些新情况。所以在施测过程中，可以进一步完善和充实预定的方案。通过这些方式避免了贯通测量中的系统误差。

7结束语

测绘技术发展,软件测绘产品替代了过去传统测绘产品,随着矿山测绘新技术应用进一步深入,越来越多的矿山实现了地上井下矿图的数字化,为更好的利用数字矿图提供了条件,加之AutoCAD软件普及,利用AutoCAD相关二次开发技术编制的贯通误差预计程序,既能快速准确的进行各种类型的贯通误差预计, 又体现了数字矿图的优势。利用AutoCAD的LISP和相关二次开发技术是更好的使用数字矿图有效的手段及方法。

参考文献

周立吾,张国良,林家聪，矿山测量学(第一分册:生产矿井测量)[M]，中国矿业学院出版社,1987

徐建平,王新程，精通AutoCAD2004中文版[M]，清华大学出版社,2003

欧星明，魏靖宇，《贯通测量误差预计》的新方法及应用，2007(6)

高千军，贯通的误差来源分析[J]，南京工业出版社，2004

作者简介：谢涛，男，1981年8月生汉族，河南省淅川人，河南理工大学毕业，现主要从事矿井测绘及矿业建设工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。