基于AutoCAD圖解礦山兩井定向的計算方法研究
針對礦山兩井定向內業計算步驟多、公式復雜、過程繁瑣、需要進行數據平差、耗時長且易算錯的情況,探討了利用AutoCAD 繪圖軟件的坐標展點、旋轉、縮放、查詢、距離和角度量測等功能進行兩井定向的圖解計算方法,并通過實例與傳統計算結果進行比較。結果表明: 測角閉合差、坐標閉合差和全長閉合差都是完全一致的,平差后的坐標差值最大為1. 9 mm,最小為0. 2 mm,符合《礦山測量規程》的要求。驗證了AutoCAD 圖解計算精度的可靠性,同時顯示了利用AutoCAD 圖解計算直觀性和快捷的優點,為礦山測量人員解算兩井定向提供了一種新的簡便計算方法。
引言
在礦山工程中,為了滿足礦井建設、生產、管理和安全的需要,必須建立井上下統一的坐標系統,對于采用平硐或斜井開采的礦井,可以用導線測量的方法直接將地面的坐標導入至井下; 而對于立井開采的礦井,進行井上下聯系測量則需要一井定向或兩井定向。一井定向是在一個井筒內懸掛2根鋼絲,將地面點的坐標和邊長方位角傳遞到井下; 兩井定向則是在2 個井筒內各懸掛1 根鋼絲,通過地面和井下導線測量將其聯系起來,從而將地面坐標系統中的點坐標和邊長方位角傳遞到井下。兩井定向和一井定向相比,一井定向投點邊長短、計算簡單,但精度低,不常使用; 兩井定向由于2 點相距較遠,投點誤差影響小,定向精度高,但計算復雜、步驟多且易出錯。如今,AutoCAD 已廣泛應用于機械、建筑、電子、航天、礦山、土木工程、測繪等領域,成為工程設計領域中應用最多的計算機繪圖軟件。利用AutoCAD 相應功能進行圖解計算兩井定向,將使其變得簡單、直觀、速度快、效率高、不易出錯并能保證計算精度,具有一定的可操作性,筆者探討利用AutoCAD 圖解計算兩井定向相關數據的原理與方法,并通過實例驗證了AutoCAD 圖解計算結果的可靠性與結果精度。
4、利用AutoCAD 圖解計算注意事項
1) 展點前需要根據測區的最小坐標和最大坐標設置圖形界線,精度至0. 1 mm。
2) 由于高斯平面測量坐標系與AutoCAD 的數學坐標系不同,展點和坐標查詢時需要將X 和Y 坐標對換,坐標方位角是順時針旋轉,而數學坐標系中的角度是以逆時針方向旋轉的,所以在旋轉測量角度前加負號。
3) 旋轉和縮放導線前,需將導線整體設置為AutoCAD 中多段線形式,不能用直線的方式相連。
4) 使用AutoCAD 中ID 命令查詢各點坐標時,須使用“對象捕捉”模式精確查詢,還可以方便地查詢和標注每條導線邊坐標方位角。
5) 利用AutoCAD 圖解計算,只適用于坐標測量的計算,對于高程的計算需單獨進行。
6) 利用AutoCAD 作圖計算,只適用于單一形式的導線測量,對于地下空間交叉導線、結點導線的幾何解算方法還有待于進一步探討。
5、結語
對于兩井定向,采用不同的數學模型和計算方法,其計算結果都是有微小差別的,而利用AutoCAD進行兩井定向的圖解計算,可以做到簡單快捷、直觀明了,減少測量人員的內業計算工作量,提高工作效率,還可以直觀檢查或避免測量與計算過程中的錯誤,通過實例驗算,計算的成果和精度與傳統公式法計算是一致的,該方法同樣適用于地面支導線和無定向附合導線測量的計算,在礦山工程和線路工程測量中可以推廣應用。