勘探線設計剖面圖的自動生成

朱向榮

（武警黃金第八支隊，新疆烏魯木齊830057）

勘探線設計剖面圖的自動生成

朱向榮

（武警黃金第八支隊，新疆烏魯木齊830057）

探討了基于Excel與南方CASS軟件的勘探線設計剖面圖的自動生成原理,并詳細介紹了“Excel剖面圖數(shù)據(jù)處理模板”的使用方法。

勘探線；剖面圖；Excel；CASS；模板

勘探線設計剖面圖是地質(zhì)工作中常見的一種基礎(chǔ)圖件。一般來說，其制作過程是將測量人員實測剖面地形后的數(shù)據(jù)展繪于聚脂薄膜或其他載體上；然后由地質(zhì)人員添加地質(zhì)要素，進行鉆孔設計；最后交由制圖室掃描數(shù)字化成圖。此方法內(nèi)業(yè)成圖過程繁瑣、經(jīng)手人員多，任何環(huán)節(jié)都存在質(zhì)量隱患，成圖精度較低，而本文所運用的方法只要在野外采集數(shù)據(jù)檢核無誤后，就可無誤差成圖，并同時給出設計孔位的坐標。

1 剖面圖自動生成的軟件基礎(chǔ)

1.1 南方CASS 7.0交換文件

南方 CASS7.0交換文件包含了所要展繪圖面內(nèi)容的全部信息，只要將勘探線設計剖面圖中的所有信息按其規(guī)定格式編輯好，打開 CASS軟件，讀入交換文件，1幅AutoCAD格式的勘探線設計剖面圖即可制作完成。CASS7.0交換文件擴展名是“.CAS”，總體格式如下[1]：

CASS7.0 …

西南角坐標 Nil

東北角坐標 …

［層名］ ［層名］

實體類型 …

…［層名］

Nil …

實體類型 END

1.2 Excel 2003中文電子表格

Excel 2003中文電子表格具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，使用者只要在其中事先按自身需要編制好計算過程，其后隨時可導入原始數(shù)據(jù)完成相應計算、輸出成果。據(jù)此，可設想將測量人員實測剖面地形數(shù)據(jù)導入Excel2003，通過事先編制的計算程序按CASS7.0交換文件的規(guī)定格式輸出“勘探線設計剖面圖.CAS”文件。

2 剖面圖的數(shù)學模型

2.1 孔位的確定

從圖1可看出有以下關(guān)系：

圖1 孔位的確定

利用地形線上各點平距、高程及式 (3)的結(jié)果反算C點至各地形點的方位、邊長，在所有地形點中必有相鄰的A、B兩點滿足Ra＜Rn＜Rb。

由a/sin(P)=n/sin(Q)得：n=a sin(Q)/sin(P)= a│sin(Rc-Ra)/sin(Rc-Rn)│ (5)

由式 (3)、式 (4)、式 (5)可得孔位處平距、高程為：

設 J0坐標為（X0，Y0，H0），則孔位平面直角坐標為：

2.2 坐標網(wǎng)的確定

勘探線設計剖面圖的坐標網(wǎng)由高程線 (橫線）及平面坐標線 (縱線)構(gòu)成[3，5，6]。該坐標網(wǎng)的確定主要是確定網(wǎng)格間距及縱橫線與基線點(或剖控點)J0的相互關(guān)系。設成圖比例尺分母為 K，圖面上方第一條橫線高程為H，J0近側(cè)縱線的平面坐標為X(或Y)（兩者間距為d'），相鄰橫線間距為h，相鄰縱線間距為d，則有如下關(guān)系：

H=INT(MAX(H1、H2、…)/(K×0.1))*(K×0.1)(8)式中，H1、H2、…為剖面上所有點的高程。

當45°≤≤135°時有：

確定了起始坐標縱線至J0的距離后，可用內(nèi)插法算得其與地形線交點處高程。

2.3 其他圖面要素的確定

確定了鉆孔位置及坐標網(wǎng)等基本要素后，可根據(jù)各單位的制圖習慣按比例推算圖面上其他要素的圖面坐標，此處不一一列舉。

3 Excel剖面圖數(shù)據(jù)處理模板

3.1 Excel剖面圖數(shù)據(jù)處理模板簡介

根據(jù)以上設計思路，筆者利用 Excel內(nèi)置函數(shù)及VBA設計了模板（其代碼在此不予列出）[7]，其界面（見圖2）基本與日常工作中所用的《剖面、勘探線測量成果表》相同，以便于數(shù)據(jù)輸入。

圖2 剖面圖數(shù)據(jù)處理模板

表中白色部分為數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)域 (輸入修改密碼后可自由編輯)，黃色部分不可編輯。全部數(shù)據(jù)輸入后，檢查無誤即可點擊綠色按鈕“導出CASS交換文件”導出數(shù)據(jù)（以文件名：“剖面CASS交換文件.CAS”保存在D盤根目錄下）。

3.2 模板使用中的注意事項

1）在表格第一列中目標礦脈號前加“M”，如8號脈表示為“M 8”，其他礦脈號前不加“M”。在礦脈號右側(cè)單元格處請輸入礦脈產(chǎn)狀，傾向小于180°為正，反之為負。

2）實測礦脈位置應當與取樣平面圖上礦脈位置對照檢查，如發(fā)現(xiàn)出入較大，應分析原因后重新確定。當實地剖面線上因地表覆蓋等原因無法準確確定礦脈位置時，建議從取樣平面圖上量取。

3）剖面起始端必須為方位大于或等于180°的方向。

4）長度為“0.00 m”處 (基線點或剖控點)必須有坐標值。

5）設計鉆孔傾角，當其傾向小于 180°時為正,反之為負。

6）以上凡需輸入角度處均無需輸入角度單位，角度以“°.＇＂”形式輸入，如“210.3000”表示210° 30＇0＂。

7）責任表中比例尺一欄只需輸入比例尺分母。

8）當在CASS中成圖后，認為孔位不適合，可在模板中調(diào)整鉆孔傾角，重新輸出交換文件。合適后可將模板中自動生成的“鉆孔孔位測定通知書”打印交付測量人員。

4 成 圖

4.1 CASS中成圖過程

打開 CASS7.0軟件，點擊“數(shù)據(jù)”→“讀入交換文件”(如圖3所示)，下方命令框中顯示“繪圖比例尺1∶500”，在此輸入與責任表中一致的比例尺分母，此時屏幕顯示“輸入 CASS交換文件名”對話框，選定文件，點擊“打開”后，圖件繪制完成。根據(jù)需要，在圖中添加地質(zhì)界線等要素，點擊“保存”按鈕，輸入保存路徑及文件名，至此，勘探線設計剖面圖制作完成。（另存為x.DXF文件，可導入MapGIS軟件進一步添加地質(zhì)內(nèi)容。）

4.2 與傳統(tǒng)成圖方式的精度對比分析

1）本方法與傳統(tǒng)成圖方式相比，沒有了坐標網(wǎng)格誤差；

2）本方法有效地消除了制圖過程中的人為錯誤；

圖3 讀入交換文件

3）本方法消除了圖紙變形及掃描、矢量化誤差；

4）本方法與傳統(tǒng)成圖方式相比，消除了大部分孔位設計誤差。前者只包含了測量誤差，后者還包括繪圖誤差(誤差的主要來源)。在不計測量誤差的前提下，由式(3)、式(6)可推導出傳統(tǒng)成圖方式中的鉆孔孔位誤差為：

綜上所述，利用本方法至少將設計精度提高了約1.0～2.0 m。

5 結(jié)語

在實際工作中筆者將本方法與傳統(tǒng)方法進行了對比應用，得到的結(jié)果是本方法極大地提高了制圖效率與精度，成果可靠，實用性強，適合在地質(zhì)勘查部門推廣應用。

[1] 劉宇軒，馬春林，程俊，等.南方測繪CASS7.0參考手冊[M].廣州：南方測繪儀器有限公司，2006

[2] 楊云保，唐永虎，徐惠長.固體礦產(chǎn)勘查技術(shù)[M].北京：地質(zhì)出版社，2007

[3] 季斌德，邵自修.工程測量[M].北京：測繪出版社，1988

[4] 彭福坤，彭慶.土木工程施工測量手冊[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2002

[5] 趙鵬大，池順都，李志德，等.礦產(chǎn)勘查理論與方法[M].武漢：中國地質(zhì)大學出版社，2006

[6] GB/T 18341-2001.地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范[S].

[7] 王成春，蕭雅云.Excel VBA 2003程序設計實例導航[M].北京：中國鐵道出版社，2005

Automatically Generated Method of Prospecting Line Design of the Profile Map

by ZHU Xiangrong

This article discussed the principle of prospecting line design of the profile map automatically generated based on Excel and South CASS,and discussed the use of“Excel data processing profile map template”in details.

prospecting line，profile map，Excel，CASS，template

2011-12-12

P283.7

B

1672-4623(2012)03-0150-03

朱向榮，工程師，主要從事工程測量工作。