基于A(yíng)utoCAD圖解礦山兩井定向的計(jì)算方法研究
針對(duì)礦山兩井定向內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟多、公式復(fù)雜、過(guò)程繁瑣、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)平差、耗時(shí)長(zhǎng)且易算錯(cuò)的情況,探討了利用AutoCAD 繪圖軟件的坐標(biāo)展點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)、縮放、查詢(xún)、距離和角度量測(cè)等功能進(jìn)行兩井定向的圖解計(jì)算方法,并通過(guò)實(shí)例與傳統(tǒng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明: 測(cè)角閉合差、坐標(biāo)閉合差和全長(zhǎng)閉合差都是完全一致的,平差后的坐標(biāo)差值最大為1. 9 mm,最小為0. 2 mm,符合《礦山測(cè)量規(guī)程》的要求。驗(yàn)證了AutoCAD 圖解計(jì)算精度的可靠性,同時(shí)顯示了利用AutoCAD 圖解計(jì)算直觀(guān)性和快捷的優(yōu)點(diǎn),為礦山測(cè)量人員解算兩井定向提供了一種新的簡(jiǎn)便計(jì)算方法。
引言
在礦山工程中,為了滿(mǎn)足礦井建設(shè)、生產(chǎn)、管理和安全的需要,必須建立井上下統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng),對(duì)于采用平硐或斜井開(kāi)采的礦井,可以用導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的方法直接將地面的坐標(biāo)導(dǎo)入至井下; 而對(duì)于立井開(kāi)采的礦井,進(jìn)行井上下聯(lián)系測(cè)量則需要一井定向或兩井定向。一井定向是在一個(gè)井筒內(nèi)懸掛2根鋼絲,將地面點(diǎn)的坐標(biāo)和邊長(zhǎng)方位角傳遞到井下; 兩井定向則是在2 個(gè)井筒內(nèi)各懸掛1 根鋼絲,通過(guò)地面和井下導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量將其聯(lián)系起來(lái),從而將地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的點(diǎn)坐標(biāo)和邊長(zhǎng)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(diǎn)邊長(zhǎng)短、計(jì)算簡(jiǎn)單,但精度低,不常使用; 兩井定向由于2 點(diǎn)相距較遠(yuǎn),投點(diǎn)誤差影響小,定向精度高,但計(jì)算復(fù)雜、步驟多且易出錯(cuò)。如今,AutoCAD 已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、電子、航天、礦山、土木工程、測(cè)繪等領(lǐng)域,成為工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用最多的計(jì)算機(jī)繪圖軟件。利用AutoCAD 相應(yīng)功能進(jìn)行圖解計(jì)算兩井定向,將使其變得簡(jiǎn)單、直觀(guān)、速度快、效率高、不易出錯(cuò)并能保證計(jì)算精度,具有一定的可操作性,筆者探討利用AutoCAD 圖解計(jì)算兩井定向相關(guān)數(shù)據(jù)的原理與方法,并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了AutoCAD 圖解計(jì)算結(jié)果的可靠性與結(jié)果精度。
4、利用AutoCAD 圖解計(jì)算注意事項(xiàng)
1) 展點(diǎn)前需要根據(jù)測(cè)區(qū)的最小坐標(biāo)和最大坐標(biāo)設(shè)置圖形界線(xiàn),精度至0. 1 mm。
2) 由于高斯平面測(cè)量坐標(biāo)系與AutoCAD 的數(shù)學(xué)坐標(biāo)系不同,展點(diǎn)和坐標(biāo)查詢(xún)時(shí)需要將X 和Y 坐標(biāo)對(duì)換,坐標(biāo)方位角是順時(shí)針旋轉(zhuǎn),而數(shù)學(xué)坐標(biāo)系中的角度是以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的,所以在旋轉(zhuǎn)測(cè)量角度前加負(fù)號(hào)。
3) 旋轉(zhuǎn)和縮放導(dǎo)線(xiàn)前,需將導(dǎo)線(xiàn)整體設(shè)置為AutoCAD 中多段線(xiàn)形式,不能用直線(xiàn)的方式相連。
4) 使用AutoCAD 中ID 命令查詢(xún)各點(diǎn)坐標(biāo)時(shí),須使用“對(duì)象捕捉”模式精確查詢(xún),還可以方便地查詢(xún)和標(biāo)注每條導(dǎo)線(xiàn)邊坐標(biāo)方位角。
5) 利用AutoCAD 圖解計(jì)算,只適用于坐標(biāo)測(cè)量的計(jì)算,對(duì)于高程的計(jì)算需單獨(dú)進(jìn)行。
6) 利用AutoCAD 作圖計(jì)算,只適用于單一形式的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量,對(duì)于地下空間交叉導(dǎo)線(xiàn)、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線(xiàn)的幾何解算方法還有待于進(jìn)一步探討。
5、結(jié)語(yǔ)
對(duì)于兩井定向,采用不同的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法,其計(jì)算結(jié)果都是有微小差別的,而利用AutoCAD進(jìn)行兩井定向的圖解計(jì)算,可以做到簡(jiǎn)單快捷、直觀(guān)明了,減少測(cè)量人員的內(nèi)業(yè)計(jì)算工作量,提高工作效率,還可以直觀(guān)檢查或避免測(cè)量與計(jì)算過(guò)程中的錯(cuò)誤,通過(guò)實(shí)例驗(yàn)算,計(jì)算的成果和精度與傳統(tǒng)公式法計(jì)算是一致的,該方法同樣適用于地面支導(dǎo)線(xiàn)和無(wú)定向附合導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的計(jì)算,在礦山工程和線(xiàn)路工程測(cè)量中可以推廣應(yīng)用。