朱向榮

（武警黃金第八支隊(duì)，新疆烏魯木齊830057）

勘探線設(shè)計(jì)剖面圖的自動(dòng)生成

朱向榮

（武警黃金第八支隊(duì)，新疆烏魯木齊830057）

探討了基于Excel與南方CASS軟件的勘探線設(shè)計(jì)剖面圖的自動(dòng)生成原理,并詳細(xì)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(shè)計(jì)剖面圖是地質(zhì)工作中常見(jiàn)的一種基礎(chǔ)圖件。一般來(lái)說(shuō)，其制作過(guò)程是將測(cè)量人員實(shí)測(cè)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(jìn)行鉆孔設(shè)計(jì)；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(guò)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(yùn)用的方法只要在野外采集數(shù)據(jù)檢核無(wú)誤后，就可無(wú)誤差成圖，并同時(shí)給出設(shè)計(jì)孔位的坐標(biāo)。

1 剖面圖自動(dòng)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(shè)計(jì)剖面圖中的所有信息按其規(guī)定格式編輯好，打開(kāi) CASS軟件，讀入交換文件，1幅AutoCAD格式的勘探線設(shè)計(jì)剖面圖即可制作完成。CASS7.0交換文件擴(kuò)展名是“.CAS”，總體格式如下[1]：

CASS7.0 …

西南角坐標(biāo) Nil

東北角坐標(biāo) …

［層名］ ［層名］

實(shí)體類(lèi)型 …

…［層名］

Nil …

實(shí)體類(lèi)型 END

1.2 Excel 2003中文電子表格

Excel 2003中文電子表格具有強(qiáng)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(jì)算過(guò)程，其后隨時(shí)可導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)完成相應(yīng)計(jì)算、輸出成果。據(jù)此，可設(shè)想將測(cè)量人員實(shí)測(cè)剖面地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel2003，通過(guò)事先編制的計(jì)算程序按CASS7.0交換文件的規(guī)定格式輸出“勘探線設(shè)計(jì)剖面圖.CAS”文件。

2 剖面圖的數(shù)學(xué)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(diǎn)平距、高程及式 (3)的結(jié)果反算C點(diǎn)至各地形點(diǎn)的方位、邊長(zhǎng)，在所有地形點(diǎn)中必有相鄰的A、B兩點(diǎn)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(shè) J0坐標(biāo)為（X0，Y0，H0），則孔位平面直角坐標(biāo)為：

2.2 坐標(biāo)網(wǎng)的確定

勘探線設(shè)計(jì)剖面圖的坐標(biāo)網(wǎng)由高程線 (橫線）及平面坐標(biāo)線 (縱線)構(gòu)成[3，5，6]。該坐標(biāo)網(wǎng)的確定主要是確定網(wǎng)格間距及縱橫線與基線點(diǎn)(或剖控點(diǎn))J0的相互關(guān)系。設(shè)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(biāo)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(diǎn)的高程。

當(dāng)45°≤≤135°時(shí)有：

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

2.3 其他圖面要素的確定

確定了鉆孔位置及坐標(biāo)網(wǎng)等基本要素后，可根據(jù)各單位的制圖習(xí)慣按比例推算圖面上其他要素的圖面坐標(biāo)，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(jiǎn)介

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，筆者利用 Excel內(nèi)置函數(shù)及VBA設(shè)計(jì)了模板（其代碼在此不予列出）[7]，其界面（見(jiàn)圖2）基本與日常工作中所用的《剖面、勘探線測(cè)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(wú)誤即可點(diǎn)擊綠色按鈕“導(dǎo)出CASS交換文件”導(dǎo)出數(shù)據(jù)（以文件名：“剖面CASS交換文件.CAS”保存在D盤(pán)根目錄下）。

3.2 模板使用中的注意事項(xiàng)

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

2）實(shí)測(cè)礦脈位置應(yīng)當(dāng)與取樣平面圖上礦脈位置對(duì)照檢查，如發(fā)現(xiàn)出入較大，應(yīng)分析原因后重新確定。當(dāng)實(shí)地剖面線上因地表覆蓋等原因無(wú)法準(zhǔn)確確定礦脈位置時(shí)，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(zhǎng)度為“0.00 m”處 (基線點(diǎn)或剖控點(diǎn))必須有坐標(biāo)值。

5）設(shè)計(jì)鉆孔傾角，當(dāng)其傾向小于 180°時(shí)為正,反之為負(fù)。

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

7）責(zé)任表中比例尺一欄只需輸入比例尺分母。

8）當(dāng)在CASS中成圖后，認(rèn)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(dòng)生成的“鉆孔孔位測(cè)定通知書(shū)”打印交付測(cè)量人員。

4 成 圖

4.1 CASS中成圖過(guò)程

打開(kāi) CASS7.0軟件，點(diǎn)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(zé)任表中一致的比例尺分母，此時(shí)屏幕顯示“輸入 CASS交換文件名”對(duì)話框，選定文件，點(diǎn)擊“打開(kāi)”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(diǎn)擊“保存”按鈕，輸入保存路徑及文件名，至此，勘探線設(shè)計(jì)剖面圖制作完成。（另存為x.DXF文件，可導(dǎo)入MapGIS軟件進(jìn)一步添加地質(zhì)內(nèi)容。）

4.2 與傳統(tǒng)成圖方式的精度對(duì)比分析

1）本方法與傳統(tǒng)成圖方式相比，沒(méi)有了坐標(biāo)網(wǎng)格誤差；

2）本方法有效地消除了制圖過(guò)程中的人為錯(cuò)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(shè)計(jì)誤差。前者只包含了測(cè)量誤差，后者還包括繪圖誤差(誤差的主要來(lái)源)。在不計(jì)測(cè)量誤差的前提下，由式(3)、式(6)可推導(dǎo)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(shè)計(jì)精度提高了約1.0～2.0 m。

5 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工作中筆者將本方法與傳統(tǒng)方法進(jìn)行了對(duì)比應(yīng)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(shí)用性強(qiáng)，適合在地質(zhì)勘查部門(mén)推廣應(yīng)用。

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

[2] 楊云保，唐永虎，徐惠長(zhǎng).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(cè)量[M].北京：測(cè)繪出版社，1988

[4] 彭福坤，彭慶.土木工程施工測(cè)量手冊(cè)[M].北京：中國(guó)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(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2006

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

[7] 王成春，蕭雅云.Excel VBA 2003程序設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：中國(guó)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(cè)量工作。