畢業(yè)設(shè)計__兩種貫通方法誤差預(yù)計程序設(shè)計(共47頁)

1、兩種貫通方法誤差預(yù)計程序設(shè)計山東科技大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 摘要(zhiyo) 現(xiàn)在市場上沒有(mi yu)一款正式發(fā)布的軟件(run jin)明確支持地下貫通誤差預(yù)計，并且實際工作中使用圖解法或者Excel計算繁瑣復(fù)雜，在特大型貫通中又有些力所不足?；诖耍疚闹饕褂肅+語言，設(shè)計井下兩種貫通方法（一井貫通和兩井貫通）誤差預(yù)計程序。程序直接讀取點數(shù)據(jù)文件和按約定原則的貫通信息數(shù)據(jù)文件（txt文本格式文件），計算貫通點在重要方向上的誤差值，極大的減少處理數(shù)據(jù)和計算繁瑣度。并且改變了在增添或者刪除加測陀螺定向邊情況下就需要大規(guī)模重新計算的局面，使貫通測量設(shè)計提高效率。整個使用的誤差預(yù)計公式，

2、為現(xiàn)在貫通誤差預(yù)計中使用最久最成熟的導(dǎo)線法誤差預(yù)計公式。程序主要由兩個大類，一是支導(dǎo)線誤差預(yù)計類，二是加測陀螺定向邊的方向附合導(dǎo)線誤差預(yù)計類組成。通過main主函數(shù)的調(diào)用，簡單組合，實現(xiàn)程序最大的靈活性。而每個類由主要的五個成員函數(shù)構(gòu)成，使程序簡明。最后以文本格式輸出貫通誤差預(yù)計詳細結(jié)果和預(yù)計處理過程的相關(guān)數(shù)據(jù)。不僅對實際誤差預(yù)計工作有現(xiàn)實意思，也為編制測量程序積累了經(jīng)驗。關(guān)鍵字：導(dǎo)線法 貫通 誤差預(yù)計 程序 AbstractNowadays,We cant find a software that released officially supporting estimation of th

3、rough error underground in the surveying and mapping market.Besides,using graphical method or Excel to calculate during the practical work is complicated.Its inefficient in the large-scale break through survey.Therefore,this article will design program to solve error prediction of two back through w

4、ays(single shaft orientation and two shaft orientation).The program can directly read data files and break through information data files (.txt) according to the contract.It can calculate the error value of holing point on the important direction which greatly simplify the process. It also change th

5、e situation where need to a large scale recalculate in the case of adding or deleting gyroscopic directed edges which can improve efficiency in through survey.The error prediction formula the program use is the most longer and mature formula in break through error prediction.The program conclude two

6、 parts: error prediction of branch conductor and direction-connecting traverse which has gyroscopic directed edges.By calling main function,simply combining,the program achieve great flexibility.Each class has five member function makes the program simple and clear.Finally it can output the result a

7、nd related data of error prediction process.This article is not only meaningful to the actual work,but also a useful experience for measurement program writing.Keywords: Wire ; error prediction ; through ; software目錄1緒論11.1研究的背景及意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3研究的內(nèi)容與方法42貫通誤差預(yù)計公式62.1支導(dǎo)線誤差公式62.2方向附合導(dǎo)線誤差公式92.3導(dǎo)線最遠點高程

8、中誤差的誤差預(yù)計公式123貫通誤差預(yù)計程序總體設(shè)計133.1數(shù)據(jù)格式設(shè)計133.2貫通情況討論與程序靈活性設(shè)計173.3預(yù)計過程可視性設(shè)計244程序詳細設(shè)計274.1讀入數(shù)據(jù)類設(shè)計274.2支導(dǎo)線誤差預(yù)計類設(shè)計314.3加測陀螺定向邊誤差預(yù)計類設(shè)計364.4 main主函數(shù)體現(xiàn)程序靈活簡單特性395程序在實際案例中應(yīng)用415.1 某煤礦開采面最弱點誤差預(yù)計415.2某煤礦兩井貫通誤差預(yù)計456結(jié)論與展望47參考文獻50致謝52附錄531. 緒論(xln)1.1研究(ynji)背景(bijng)及意義隨著國際隧道協(xié)會（IAT）提出“大力發(fā)展地下空間，開始人類新的穴居時代“的倡議和中國國家發(fā)展改革

9、委、外交部、商務(wù)部2015年3月28日聯(lián)合發(fā)布了推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動。不難看出國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)又將迎來一次大力發(fā)展的機遇，特別是高速特路、地鐵、高速公路的發(fā)展。地下隧道是在基礎(chǔ)建設(shè)過程中不可缺少的工程內(nèi)容，并且也是當今城市地鐵、地下商業(yè)街以及城市排水管線等設(shè)施中的主要構(gòu)建角色。遂道的順利貫通是保障地下工程施工進度和質(zhì)量的必要條件。地下隧道貫通需要測量工作的認真和準確，而提前制定的測量方案必將會影響整個工程進度和質(zhì)量。同時在現(xiàn)有的測量計算和實際的工程情況中，能選擇出最經(jīng)濟合理的測量方案是考察測繪工作者的一項重要能力。測量方案中貫通誤差預(yù)計又是核心內(nèi)容，所以誤差預(yù)計

10、舉足輕重?，F(xiàn)在最常用的誤差預(yù)計是根據(jù)測量的測邊測角中誤差計算，這樣得出的誤差結(jié)果一般比實際值大，能保證測量成果的質(zhì)量。但是傳統(tǒng)圖解法工作量大，即使使用Excel在加測陀螺邊后的貫通誤差預(yù)計中，經(jīng)常要反復(fù)計算大量數(shù)據(jù)也非常麻煩。而且隨著大型隧道越來越多，圖解法一井顯得力所不足。同時每個隧道的情況不一樣，固定的貫通程序難以靈活多用。基于此編制出一個靈活多用，簡單的一井貫通和兩井貫通誤差預(yù)計程序是本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)的貫通誤差預(yù)計采用圖解法， 通過畫圖求解出地上地下各點到貫通點的距離在貫通任意坐標系x、y軸方向上的投影和與y軸方向的夾角，以此計算K點在重要方向上的誤差值。

11、雖然有貫通誤差預(yù)計比較直觀的優(yōu)點， 但這種方法過于繁瑣， 需要繪圖、量取點的坐標最后還要計算。當貫通工程較大， 貫通距離較長時， 需要加測陀螺定向邊的誤差預(yù)計中增加或者刪除一條定向邊又得進行大規(guī)模重新計算。并且如果繪圖比例太大則圖紙過大使量取坐標難度增加。如果繪圖比例太小則量取的誤差較大。在制定貫通測量方案時，誤差預(yù)計(yj)常常通過(tnggu)改變誤差公式中的參數(shù)(cnsh)或者加測陀螺定向邊，來使設(shè)計的測量方案滿足工程需要，這樣需要反復(fù)計算。使用Excel輔助計算是測量工作者常用的手段，特別在支導(dǎo)線誤差預(yù)計中，方便簡單。但是在加測陀螺定向邊的大型貫通誤差預(yù)計中還是顯得繁瑣復(fù)雜。也有學(xué)者對

12、CAD進行第二次開發(fā)研究，編寫貫通誤差程序，例如劉明武、雷培的基于AutoCAD VBA貫通誤差預(yù)計程序設(shè)計，極大解決了貫通誤差預(yù)計圖解法和使用Excel計算的難題。卻靈活性不足，并且誤差預(yù)計過程對外是封閉的，不利于為測量方案的選擇服務(wù)。貫通工程中，測量方案制定的合理與否與貫通誤差預(yù)計方法的合理性是緊密相關(guān)的。 目前，在貫通誤差預(yù)計中還多采用傳統(tǒng)的預(yù)計方法。貫通后實測的貫通偏差多比預(yù)計偏差小的多，能在很大程度上保證工程質(zhì)量。當然對于不同情況的隧道貫通也提出了不少簡化方法和更精確計算方法。如直伸隧道內(nèi)的導(dǎo)線簡化公式，把洞內(nèi)導(dǎo)線測量誤差所引起的隧道橫向貫通誤差完全由測角誤差所引起，測角誤差與邊長成

13、正比，且與平均邊長有關(guān)，平均邊長越長，則導(dǎo)線測量誤差所引起的隧道橫向貫通誤差越小，該方法計算更為簡便，對于直伸隧道的洞內(nèi)導(dǎo)線來說，有參考價值。鐵路工程測量規(guī)范( TB 101012009) 及高速鐵路工程測量規(guī)范( TB 106012009) 中洞外GPS 平面網(wǎng)測量誤差對隧道橫向貫通的影響采用誤差來源分析法，該方法使用了隧道兩端洞口定向點點位誤差和定向邊坐標方位角中誤差，這些值可以事先設(shè)計，因此，該方法適合在控制測量開始前對隧道貫通誤差進行預(yù)計。國外，歐洲隧道公司橫穿英法海峽的歐洲隧道采用按照隧道長度，用GPS 控制網(wǎng)平均相對誤差1 /T 估計隧道貫通誤差影響值，即的平均相對誤差估計法，該方

14、法過于簡單，沒有明確區(qū)分橫向和縱向貫通誤差影響值。所謂控制網(wǎng)平均相對誤差，實際上只考慮了邊長的相對誤差，且控制網(wǎng)的邊長非常懸殊。邊長的相對誤差與邊長有關(guān)，邊長越短，邊長的相對誤差越大; 邊長越長，邊長的相對誤差越小。早期(zoq)就有鄭文華(wn hu)、王德遠在利用模擬觀側(cè)值進行(jnxng)貫通誤差預(yù)計中就提出利用電子計算機模擬的隨機數(shù)所構(gòu)成的模擬觀測值, 采用導(dǎo)線計算公式直接推出貫通點偏差的貫通誤差預(yù)計方法。該方法所得偏差比傳統(tǒng)誤差預(yù)計方法所得預(yù)計位更為接近于實際貫通偏差。并且提高了一種基于現(xiàn)代電子技術(shù)的測量誤差預(yù)計思路。近期很多學(xué)者也提出了許多新的理論方法，特別是對特大型隧道貫通誤差預(yù)

15、計。如付宏平，郭際明，張正祿等在特長隧道貫通誤差預(yù)計方法研究提出的坐標差統(tǒng)計法、坐標中誤差法以及微分公式法。陳春芝，王秉君等在多邊陀螺定向在軌道大巷大型貫通測量中的應(yīng)用研究了加測陀螺邊在大型貫通中的實際應(yīng)用。在網(wǎng)上搜索“隧道貫通誤差預(yù)計”也有很多資料，包括很多關(guān)于程序設(shè)計文獻。在實際工作中設(shè)計簡單程序進行誤差預(yù)計和其他測量資料處理已經(jīng)是提高工作效率的常用手段。1.3研究的內(nèi)容與方法本次設(shè)計的內(nèi)容主要是通過使用C+語言設(shè)計出直接讀取在南方CASS中直接提取的預(yù)選點的坐標（txt格式）數(shù)據(jù)文件，和按約定規(guī)則編寫的貫通信息文本格式文件。使用傳統(tǒng)導(dǎo)線法誤差預(yù)計公式實現(xiàn)一井貫通和兩井貫通最弱點誤差預(yù)計。

16、最后在輸出的結(jié)果的文本文件中詳細輸出誤差預(yù)計計算的各類數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)誤差預(yù)計過程的可視性。為了確保程序簡單靈活，將同名的函數(shù)封裝在兩個主要的支導(dǎo)線和加測陀螺邊的支導(dǎo)線類中，通過調(diào)用不同類成員函數(shù)實現(xiàn)一井兩井貫通誤差預(yù)計，極大的減少主函數(shù)的復(fù)雜度。不僅僅為貫通誤差預(yù)計設(shè)計出了實際的運用程序，更重要是為以后測量工作中使用編寫程序解決實際問題積累了經(jīng)驗。主要方法是，通過系統(tǒng)的研究貫通測量相關(guān)的知識。即是研究地面測量，聯(lián)系測量，貫通測量理論和深入了解實際工程中運用的技術(shù)方法。分析收集的相關(guān)資料，閱讀相關(guān)書籍文獻，外文資料，撰寫開題報告確定設(shè)計思路。比較VB、MATLAB、C+程序設(shè)計語言，結(jié)合自己掌握

17、的情況和使用的編程軟件情況。考慮到程序能容易的在任何平臺上使用。確定選擇C+編程語言，使用code klocks13.12軟件中的console application工程編寫。如圖1.1所示，為編程主界面。圖1.1 編程主界面(jimin)在編寫程序過程中，主要從程序簡單明了，實際運用方便出發(fā)確定(qudng)編程代碼。程序編寫完成(wn chng)并測試無誤后，再用程序計算兩個具體案例中的貫通點的誤差。并且和以往使用Excel計算的誤差結(jié)果與程序計算結(jié)果相比較。2. 貫通(guntng)誤差預(yù)計公式 本次誤差預(yù)計程序設(shè)計采用的是導(dǎo)線法誤差預(yù)計公式，一是因為導(dǎo)線法誤差預(yù)計公式經(jīng)典成熟，二是使

18、用廣泛，并且還長期(chngq)在地下工程中使用。下面就支導(dǎo)線和方向(fngxing)附合導(dǎo)線的平面誤差和高程誤差預(yù)計公式做簡要說明。2.1支導(dǎo)線誤差預(yù)計公式 如下支導(dǎo)線誤差示意圖2.1所示，支導(dǎo)線最遠點誤差主要來源可以分為兩大類：一是由測角量邊誤差所引起的支導(dǎo)線終點的位置誤差，二是由起算邊坐標方位角誤差和起算點位置誤差引起的支導(dǎo)線終點位置誤差。下面分別討論。圖2.1 支導(dǎo)線誤差預(yù)計2.1.1由測角量邊誤差所引起的支導(dǎo)線終點的位置誤差 測角和量邊誤差，必然會使導(dǎo)線點的位置產(chǎn)生誤差。 支導(dǎo)線中，其終點k的坐標為：（2-1） xk=x1+l1cos1+l2cos2+lncosn yk=y1+l1s

19、in1+l2sin2+lnsinn （2-2）而導(dǎo)線(doxin)任一邊lj的坐標(zubio)方位角是所測角度i的函數(shù)(hnsh)，即 j=0+ij180式中 1，2，n所測導(dǎo)線各左角； l1，l2，ln所測導(dǎo)線各邊水平邊長1，2，n所測導(dǎo)線各邊坐標方位角；0所測導(dǎo)線起始堅強邊坐標方位角；x1，y1起始堅強點1的平面坐標；根據(jù)誤差傳播定律，和相關(guān)的計算推導(dǎo)，得到由測角量邊誤差所引起的支導(dǎo)線終點的位置誤差。1）對于光電測距導(dǎo)線，最后得到K點的點位誤差為：（2-3）Mxk2 = (1/2)Ryi2mi2+cos2imli2Myk2 = (1/2)Rxi2mi2+sin2imli2Mk2 = (1

20、/2)Ri2 mi2+mli22）對于鋼尺量距導(dǎo)線，最后得到K點的點位誤差為：Mxk2 =(1/2)Ryi2mi2+a2licos2i+b2Lx2（2-4）Myk2 =(1/2)Rxi2mi2+ a2lisin2i + b2Ly2Mk2=(1/2)Ri2mi2+a2li+b2L2當測角精度相等時，即m1=m2= mn = m，則上式可寫成：（2-5） M2xk = (m2/2)R2yi +a2licos2i+ b2Lx2 M2yk = (m2/2)R2xi +a2lisin2i+ b2Ly2 Mk2=( m2/2)R2i +a2li+b2L2 mi為第i各角測角中誤差；=206265是已知常數(shù)

21、；Rxi導(dǎo)線終點k與各導(dǎo)線點i的連線在x坐標軸上的投影；Ryi導(dǎo)線終點k與各導(dǎo)線點i的連線在y坐標軸上的投影；mli光電測距的量邊誤差mli=（A+Bl）。a鋼尺量距偶然誤差影響系數(shù)；b鋼尺量距系統(tǒng)誤差影響系數(shù)。式中：上面(shng min)2-3式，2-4式，2-5式構(gòu)成支導(dǎo)線測角量邊造成(zo chn)最遠的誤差預(yù)計公式。2.1.2 由起算邊坐標(zubio)方位角誤差和起算點位置誤差引起的支導(dǎo)線終點位置誤差 通過誤差傳播定律和推導(dǎo)，起算邊的坐標方位角0的誤差引起的支導(dǎo)線終點的點位誤差為：（2-6） Mx0k = Ry1 *m0 / My0k = Rx1 *m0 /M0k = R1 *m0

22、 /若考慮起始點1的坐標誤差Mx1與My1時，則m0及Mx1和My1的共同影響為：（2-7）M2x0k=M2x1+( Ry1 *m0 /)2M2y0k=M2y1+( Rx1 *m0 /) 2M20k =M21+ ( R1 *m0 /) 2上面式構(gòu)成支導(dǎo)線起始點和起始方向誤差造成最遠的誤差預(yù)計公式。2.2 方向附合導(dǎo)線誤差預(yù)計公式2.2.1 方向附合導(dǎo)線終點誤差單一導(dǎo)線的兩端均有堅強方向控制時，稱為方向附合導(dǎo)線，如下圖2.2所示，其特點是只有一端有已知坐標點1，另一端n和k坐標未知，所以只對角度進行平差。圖2.2方向附合(f h)導(dǎo)線示意圖方向附合(f h)導(dǎo)線經(jīng)角度平差后，導(dǎo)線點的坐標是水平角

23、平差值和實測邊長的函數(shù)。依條件觀測平差求平差值函數(shù)中誤差的方法(fngf)，當不考慮起算數(shù)據(jù)誤差的影響時，方向附合導(dǎo)線終點k的點位誤差估算公式為： Mxk2=m22y2-y2n+1+m2cos2Myk2=m22x2-x2n+1+m2sin2Mk2=m22y2+x2-y2+x2n+1+m2式中 x=xk-xi ，y=yk-yi。如果把坐標原點移到導(dǎo)線各點的平均坐標點(即重心)上(見上圖中的O點)，可得導(dǎo)線終點的誤差在重心坐標系統(tǒng)中的公式為：M2xk=m2/22i+m2licos2iM2yk=m2/22i+m2lisin2 iM2k=m2/2 R20i +m2li當用鋼尺量邊，a、b誤差系數(shù)已知時

24、，上式可寫為： M2xk=m2/22i +a2licos2i+b2L2x（2-8） M2yk=m2/22i +a2lisin2 i+b2L2y M2k=m2/2R20i +a2li+b2L2 式中 i=yi-y0， i=xi-x0， R20i =2i+2i，而 x0=xi/(n+1)， y0=yi/(n+1)。 上式構(gòu)成方向附合(f h)導(dǎo)線測角量變(lingbin)導(dǎo)致的終點誤差，下面進一步討論(toln)加測陀螺定向邊導(dǎo)線終點誤差。2.2.2加測陀螺定向邊的導(dǎo)線終點誤差若導(dǎo)線起算邊采用陀螺經(jīng)緯儀定向，并在支導(dǎo)線中每隔一定距離加測陀螺定向邊，共加測了N條陀螺定向邊，而將整個導(dǎo)線分為N段方向附

25、合導(dǎo)線，各段導(dǎo)線的重心分別為O、O、，ON(參閱下圖2.3)。 圖2.3中間加測陀螺定向邊的導(dǎo)線終點誤差則當角度按方向附合導(dǎo)線平差后，同時顧及陀螺定向邊本身的誤差影響時，導(dǎo)線終點k的點位誤差估算公式為：M2xk=m2/2 2+2+2 N +m20/2 (yA-y 0) 2+ m2 /2 (y 0 - 0)2 +m2N/2 (yk-y0N) 2+m2licos2i （2-9）M2yk=m2/2 2 +2 +2N +m20/2 -x 0) 2+m2/2 (x 0 -x0) 2+ + m2N/2 (xk-x0N) 2+m2lisin2 i M2k=M2xk+M2yk 式中 ， 各導(dǎo)線點至本段導(dǎo)線重心

26、O的距離在y軸和x軸上的投影長。 可以令測角誤差為：Mx2=m2/2 2+2+2 N陀螺定向誤差 ：Mx2t=m20/2 (yA-y0)2+ m2/2 (y0- 0)2 +m2N/2 (yk-y0N) 2量邊誤差： Mx2l=m2licos2i（2-10）所以(suy) M2xk=Mx2+ Mx2t+ Mx2l同理 M2yk=My2+ My2t+ My2l 上式，為導(dǎo)線加測陀螺定向邊最遠的誤差預(yù)計(yj)基本公式。在支導(dǎo)線誤差(wch)預(yù)計中但是未考慮起始點對最遠點的誤差影響。2.3導(dǎo)線最遠點高程中誤差的誤差預(yù)計公式導(dǎo)線最遠點高程中誤差的誤差預(yù)計公式，主要使用的單位長度的高差中誤差推算計算。假

27、定水準線路全長為L， 為千米長度的水準線路的高差中誤差，稱為單位長度的高差中誤差。則路線最終點測量的高程誤差為計算公式為：（2-11） 式2-11構(gòu)成實際導(dǎo)線最遠點高程中誤差預(yù)計公式，不論采用水準測量還是三角高程測量。只需要根據(jù)確定的 和導(dǎo)線長度就可以求得測量導(dǎo)致的最遠點高程中誤差。并且在一段水準路線中將水準測量和三角高程測量，其實點高程中誤差看做和相互獨立量，由誤差傳播定律可以求得最終最遠點高程中誤差。3. 貫通(guntng)誤差預(yù)計程序總體設(shè)計3.1數(shù)據(jù)格式設(shè)計(shj)因為程序處理數(shù)據(jù)是按照一種提前設(shè)置的固定(gdng)模式讀取文件，處理文件，并不會自動識別隨意組織的數(shù)據(jù)。同樣，程序需

28、要有效、簡單、容易識別的數(shù)據(jù)文件支持。數(shù)據(jù)格式設(shè)計主要是輸入數(shù)據(jù)的格式設(shè)計，包括導(dǎo)線點數(shù)據(jù)格式設(shè)計，貫通信息數(shù)據(jù)設(shè)計和加測陀螺定向邊數(shù)據(jù)設(shè)計。3.1.1點數(shù)據(jù)格式設(shè)計獲取點數(shù)據(jù)流程為：南方CASS打開圖形工程應(yīng)用指定點生產(chǎn)數(shù)據(jù)文件地物編輯坐標轉(zhuǎn)換改變文件后綴datCSV刪除多余數(shù)據(jù)列txt直接用CASS在CAD圖中提取點的數(shù)據(jù)經(jīng)過上圖的適當修改后形成程序讀取的點數(shù)據(jù)文件。文件為文本格式（txt格式）也方便人為修改。但需要注意輸入方式一個是英文輸入法。同時為了方便程序循環(huán)次數(shù)的確定，點名統(tǒng)一使用數(shù)字，不能使用英文字母和漢字。最后形成的點數(shù)據(jù)格式為圖3.1：圖3.1 點數(shù)據(jù)格式示意圖3.1.2貫通

29、(guntng)信息數(shù)據(jù)格式設(shè)計根據(jù)導(dǎo)線誤差(wch)預(yù)計理論可以知道，最遠點的誤差來源主要有起始點誤差、起始方位角造成的誤差、測角量邊誤差。同時在平斜巷中量邊系數(shù)可能不盡相同，量邊可能是鋼尺量距也有可能(knng)是光電測距。高程測量可能采用水準也可以采用三角高程。此外還有測角量邊獨立進行的次數(shù)等。為了減少在程序運行時頻繁輸入信息，并且估計程序容易識別和貫通信息數(shù)據(jù)與點數(shù)據(jù)相互匹配。我們約定貫通信息數(shù)據(jù)為文本文件格式，按照下面的格式輸入貫通信息。起始方位角誤差，起始點X誤差，起始點Y誤差起始點高程誤差，獨立測角次數(shù)，獨立量邊次數(shù)測角中誤差，平巷量邊偶然誤差系數(shù)，平巷量邊系統(tǒng)誤差采用測距方式，

30、斜巷量邊偶然誤差系數(shù)，斜巷量邊系統(tǒng)誤差按平斜巷分導(dǎo)線段數(shù)，水準測量每公里中誤差，三角高程每公里中誤差平巷或者斜巷，起點，終點平巷或者斜巷，起點，終點平巷或者斜巷，起點，終點其中測距方式有三種(sn zhn)情況：一是全過程采用鋼尺量距，并且誤差(wch)系數(shù)保持不變；二是巷道分為平斜巷(xi xin)，全程采用鋼尺測距，誤差系數(shù)平斜巷不同；三是全程采用光電測距。分別用數(shù)字0，1，2代表上面三種方式，光電測距的固定誤差和比例誤差分別在輸入在平巷偶然誤差和量邊誤差的位置。其中平巷用數(shù)字0代表，斜巷用數(shù)字1代表。后面緊隨每一段平斜巷的起始和結(jié)束點號。例如圖3.2所示：圖3.2 貫通信息格式示意圖代表

31、，起始方位角誤差是10.33，起始點X值誤差0.056m，起始點Y值誤差0.056m；水準起始點高程中誤差0.02414m，測角單獨測量2次，距離單獨測量2次；測角中誤差7，平巷量邊偶然誤差系數(shù)0.000015，系統(tǒng)誤差系數(shù)0.00005；測距方式為巷道分為平斜巷，全程采用鋼尺測距，誤差系數(shù)平斜巷不同，斜巷量邊偶然誤差系數(shù)0.000025，斜巷量邊系統(tǒng)誤差系數(shù)0.000005；導(dǎo)線分為2段，水準測量每千米中誤差是0.02m，三角高程每千米中誤差0.032m；1號點到38號點式平巷，38號點到70號點式斜巷。3.1.3加測陀螺定向(dn xin)邊的格式設(shè)計支導(dǎo)線和方向附合導(dǎo)線在貫通中對于數(shù)據(jù)要

32、求差異在于，方向附合導(dǎo)線多了加測陀螺(tulu)定向邊。如果導(dǎo)線需要顧及(gj)起始邊方位角時，也將起始方位角看做一個陀螺邊。加測陀螺定向邊的數(shù)據(jù)格式為圖3.3：圖3.3 陀螺定向信息示意圖代表邊1-2的方位角誤差為10.33，邊30-31、邊40-41、邊60-61的方位角誤差是15。3.2 貫通情況討論程序靈活性設(shè)計貫通可能出現(xiàn)圖3.4三種情況：(1) 相向貫通 ；(2) 單向貫通； (3) 同向貫通或追隨貫通 。圖3.4 貫通情況示意圖貫通(guntng)測量的種類有分為(fn wi)：（1）一井內(nèi)巷道(hng do)貫通；（2）兩井間巷道貫通；（3）立井貫通。本次主要討論前兩種貫通方式

33、，一井貫通和兩井貫通有分為有無加測陀螺邊之分。下面對加測陀螺定向邊兩種貫通方式的誤差公式做簡要討論。3.2.1一井貫通加測陀螺定向邊如圖3.5所示，在貫通導(dǎo)線k-E-A-B-C-D-F-k中加測了三條陀螺定向邊1、2和3，將導(dǎo)線分成四段，其中A-B和C-D兩段是兩端附合在陀螺定向邊上的方向附合導(dǎo)線，其重心分別為O1和O2，而E-k和F-k兩段是支導(dǎo)線，導(dǎo)線獨立施測兩次。這時k點在水平重要方向x上的貫通誤差估算公式為：圖3.5 一井貫通示意圖（一）由導(dǎo)線量邊測距引起K點在x方向上的誤差為：（1）鋼尺量距時，Mxl2=12a2lcos2（2）光電測距時，Mxl2=12ml2cos2式中 導(dǎo)線(do

34、xin)各邊與x軸間的夾角(ji jio)；a鋼尺(n ch)量邊的偶然誤差系數(shù)；ml光電測距的量邊誤差ml=（A+Bl）。 (二) 由井下導(dǎo)線測角誤差引起k點在x方向上的誤差Mx2=m222AB2+CD2+EKRy2+FKRy2(三) 由陀螺定向誤差引起的k點在重要方向x上的誤差Mx02=12m12yk-yO1+m22yO1-yO2+m32yO2-yK而 Mx=Mxl2+Mx2+Mx02貫通相遇點K在水平重要方向x上的預(yù)計誤差為：Mx預(yù)=2Mx3.2.2兩井貫通加測陀螺定向邊如圖3.6所示，地面從近井點P開始，分別向一號井和二號井敷設(shè)支導(dǎo)線。支導(dǎo)線測角中誤差為m上，支導(dǎo)線量邊中誤差為ml上，

35、導(dǎo)線獨立施測兩次。井下用陀螺經(jīng)緯儀測定5條導(dǎo)線邊的坐標方位角誤差m1，m2，m5。在一號井和二號井中各掛一根垂球線(長鋼絲下懸重)，與井下定向邊A1和C23連測，以傳遞平面坐標，井下導(dǎo)線被分成AE，EM，Mk，BC，CN，Nk六段，其中Mk，BC，Nk三段為支導(dǎo)線，AE，EM，CN三段為方向附合導(dǎo)線，井下導(dǎo)線獨立測量兩次，測角中誤差為m下，量邊中誤差為ml下。圖3.6 兩井貫通(guntng)示意圖貫通(guntng)相遇點k在水平重要(zhngyo)方向x上的誤差預(yù)計方法如下：(一) 由地面導(dǎo)線測量引起的k點在x方向上的誤差Mx上2=m上222PARy2+PBRy2+12PAml上2cos2

36、+PBml上2cos2式中 Ry地面導(dǎo)線各點與井下起始點A和B（視為近井導(dǎo)線的終點）的連線在y軸上的投影長；地面導(dǎo)線各邊與x軸的夾角(二) 由陀螺定向誤差引起的k點在重要方向x上的誤差 Mx02=12m12y1-yO1+m22yO1-yO2+m32yO2-yOk+m42yOB-y3+m52yO3-yK(三) 由井下導(dǎo)線(doxin)測角誤差引起k點在x方向(fngxing)上的誤差Mx2=m222A82+E162+23292+MKRy2+NKRy2+CBRy2式中 各導(dǎo)線(doxin)點至本段導(dǎo)線重心O的距離在y軸上的投影長；Ry支導(dǎo)線段終點K與該段支導(dǎo)線上各點連線在y軸上的投影。(四) 由井

37、下量邊誤差引起的k點在x方向上的誤差Mxl2=12mli2cos2i(五) k點在x方向上的總中誤差Mxk=Mx上2+Mx02+Mxl下2+Mx下2(六) 貫通相遇點k在水平重要方向x上的預(yù)計誤差Mx預(yù)=2Mx3.2.3高程測量誤差水準測量和三角高程測量引起K點在高程的誤差：MH水準=mhL水準RMH三角=mhL三角L式中 mhL水準每千米長水準路線的高差中誤差；mhL三角每千米三角高程路線的高差中誤差；R平巷中水準測量路線總長度，以km為單位；L斜巷中三角高程總長度，以km為單位。K點高程上的誤差預(yù)計中誤差：MHK=MH水準2+MH三角2如果兩井在估計地面高程測量誤差和聯(lián)系測量誤差MHK2=

38、MH地面水準2+MH地下三角2+MH地下水準2+MH聯(lián)系測量2若獨立進行n次高程測量，則n次測量平均值中誤差為：MHK平=MHKnK點在高程上的誤差預(yù)計貫通誤差MH預(yù)計=2MHk平從上面(shng min)的貫通(guntng)情況和誤差(wch)公式我們可以看出，一井貫通整個貫通誤差預(yù)計都可以看做由支導(dǎo)線或者加測陀螺定向邊的支導(dǎo)線組成。而且對于兩井貫通除了考慮地上測量誤差影響和聯(lián)系測量誤差影響外，地下貫通可以看做是兩段支導(dǎo)線構(gòu)成。地面測量現(xiàn)在多采用GPS測量和GPS加導(dǎo)線邊成無定向邊導(dǎo)線，誤差預(yù)計簡單。K點高程誤差預(yù)計，不論一井貫通還是兩井貫通誤差預(yù)計方法一樣，需要考慮地面測量誤差或者聯(lián)系測

39、量誤差時，用誤差傳播定律當作獨立量進行計算就可以。如圖3.7所示，基于數(shù)據(jù)文件格式和貫通情況的研究，考慮到使程序簡單靈活。主要編寫三個類，一是文件讀取類，二是支導(dǎo)線誤差預(yù)計類，三是加測陀螺定向邊誤差預(yù)計類。main主函數(shù)通過調(diào)用類的對象，實現(xiàn)誤差預(yù)計。main主函數(shù)支導(dǎo)線誤差預(yù)計類（ZDX_wu_cha）獲得點數(shù)據(jù)函數(shù)：get_point_data()獲得貫通信息數(shù)據(jù)函數(shù)：get_information()誤差預(yù)計函數(shù)：wu_cha_yu_ji()結(jié)果輸出函數(shù)：input_result()保存詳細成果函數(shù)：save_data()加測陀螺邊差預(yù)計類（ZDXT_wu_cha）獲得點數(shù)據(jù)函數(shù)：get

40、_point_data()獲得貫通信息數(shù)據(jù)函數(shù)：get_information()獲得加測陀螺邊信息數(shù)據(jù)函數(shù)：get_informationT()誤差預(yù)計函數(shù)：wu_cha_yu_ji()結(jié)果輸出函數(shù)：input_result()保存詳細成果函數(shù)：save_data()文件讀入類獲取點數(shù)據(jù)和貫通信息數(shù)據(jù)（cinfile）讀取點數(shù)據(jù)函數(shù)：point_file(char * filename)讀取貫通信息函數(shù)：information_file(char *filename)圖3.7 程序主要(zhyo)結(jié)構(gòu)3.3預(yù)計(yj)過程的可見性預(yù)計過程的可見性主要是起到數(shù)據(jù)的檢核和便于(biny)對誤差預(yù)

41、計方案的修改作用。在第二章差預(yù)計(yj)公式中推導(dǎo)中，和第三章第二節(jié)貫通誤差預(yù)計公式運用中可以看出，要使程序誤差預(yù)計過程對于用戶可視需要輸出相關(guān)數(shù)據(jù)。如圖3.8所示，支導(dǎo)線誤差預(yù)計相關(guān)數(shù)據(jù)。支導(dǎo)線誤差預(yù)詳細計結(jié)果測角誤差：MX ，My ；量邊誤差：MXl ，Myl ；起始方位角導(dǎo)致的K點誤差：MX0 ，My0 ；起始點為導(dǎo)致的K點誤差：MX0 ，My0 ；最終計算的K點誤差：MX ，My ；起始點高程誤差：Mh0 ；水準測量引起K高程誤差：Mh1 ；三角高程測量引起K高程誤差：Mh2 ；K高程誤差：MH ；各導(dǎo)線點到終點在x方向和y方向距離：R_x ，R_y ；各導(dǎo)線邊的邊長和方位角：L_i

42、，A_i ；各導(dǎo)線邊的邊長和方位角正余弦平方的乘積值：L_i*sin2A_i ，L_i*cos2A_i值 ；（鋼尺量距是給出）；各導(dǎo)線邊的邊長誤差和方位角正余弦平方的乘積值：mli*sin2A_i ，mli *cos2A_i值 ；（光電測距時給出）；*其中需要區(qū)分平巷和斜巷，按平巷和斜巷分別輸出值，而且給出其需要的和或者平方和。圖3.8 支導(dǎo)線誤差預(yù)計可視化輸出文件如圖3.9所示，加測陀螺定向邊誤差預(yù)計(yj)相關(guān)數(shù)據(jù)。加測陀螺定向邊誤差預(yù)詳細計結(jié)果測角誤差：MX ，My ；量邊誤差：MXl ，Myl ；起始方位角導(dǎo)致的K點誤差：MX0 ，My0 ；起始點為導(dǎo)致的K點誤差：MX0 ，My0 ；

43、加測陀螺定向邊引起的K點誤差：MT ，MT ；最終計算的K點誤差：MX ，My ；取2倍計算的K點誤差為預(yù)計誤差：MX預(yù)，My預(yù)；起始點高程誤差：Mh0 ；水準測量引起K高程誤差：Mh1 ；三角高程測量引起K高程誤差：Mh2 ；K高程誤差：MH ；取2倍計算的K點高程誤差為預(yù)計誤差：MH預(yù)；加測陀螺定向邊得到的重心坐標：Oxi ，Oyi ；方向附合導(dǎo)線上各導(dǎo)線點到重心點O，在x方向和y方向距離：x ， y；各支導(dǎo)線導(dǎo)線點到終點在x方向和y方向距離：R_x ，R_y ；各導(dǎo)線邊的邊長和方位角：L_i ，A_i ；各導(dǎo)線邊的邊長和方位角正余弦平方的乘積值：L_i*sin2A_i ，L_i*cos2

44、A_i值 ；（鋼尺量距是給出）；各導(dǎo)線邊的邊長誤差和方位角正余弦平方的乘積值：mli*sin2A_i ，mli *cos2A_i值 ；（光電測距時給出）；*其中需要區(qū)分平巷和斜巷，按平巷和斜巷分別輸出值，而且給出其需要的和或者平方和。圖3.9 加測陀螺(tulu)定向邊誤差預(yù)計可視化輸出文件以上(yshng)兩個輸出文件的內(nèi)容，以文本格式輸出保存，方便對誤差結(jié)果檢驗和多種測量方案測量結(jié)果比較。也以此實現(xiàn)誤差預(yù)計過程的各數(shù)據(jù)是可見的。同時為了有時候main主函數(shù)需要調(diào)用其中一個類中某個值或者一組值，提供一get_dat的成員函數(shù)。具體功能將在程序詳細設(shè)計是討論。4程序(chngx)詳細設(shè)計4.1

45、 讀入數(shù)據(jù)(shj)類設(shè)計 在支導(dǎo)線誤差(wch)預(yù)計類和加測陀螺定向邊誤差預(yù)計類中都需要讀入點數(shù)據(jù)和貫通信息數(shù)據(jù)。如下圖，用UML（統(tǒng)一建模語言）類圖表示讀入數(shù)據(jù)文件類：cinfile- p : Point *=NULL- num : int=0- t : double *=NULL+ point_file(char * filename) : Point*+input_point() : void+ information_file(char *filename) : double*+ input_information() : void+get_point_num() : int圖4.1

46、 讀入文件類圖4.1.1點數(shù)據(jù)讀入函數(shù)point_file(char * filename)使用： ifstream infile(filename，ios:binary)語句打開文本格式文件；創(chuàng)建一個臨時字符數(shù)組：char str_tempmax_len；用while循環(huán)語句將打開的文本格式文件（字符數(shù)據(jù)）存儲到臨時創(chuàng)建的字符數(shù)組中。并點數(shù)據(jù)文件的行數(shù)獲得點的個數(shù)，同時也就需要在數(shù)據(jù)文件中沒有多余的字符：while(infile.get(ch) str_tempi=ch; i+; if(ch=r) len+; 根據(jù)(gnj)點的個數(shù)（len的值）申請(shnqng)點的空間(kngjin)，

47、使私有指針變量指向首地址：p=new Pointlen;利用下列代碼將通過循環(huán)語句將保存數(shù)據(jù)的字符數(shù)組，存儲到申請的動態(tài)點數(shù)據(jù)空間（這一步是整個程序讀入文件的基本原理）：for( i=0;ilen;i+) char char_temp20; int k;for(k=0;jstrlen(str_temp)&str_tempj!= &str_tempj!=,;j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk=0; strcpy(pi.point_name,char_temp); for(j=j+1,k=0;jstrlen(str_temp)&str_tempj!= &

48、str_tempj!=,;j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk=0; sscanf(char_temp, %lf, &pi.point_X); for(j=j+1,k=0;jstrlen(str_temp)&str_tempj!=r;j+,k+)char_tempk=str_tempj; char_tempk=0; sscanf(char_temp, %lf, &pi.point_Y); j=j+2;最后函數(shù)返回指針P指向的地址：return p;4.1.2貫通信息讀入函數(shù)information_file(char *filename)貫通信息讀入函數(shù)

49、和點數(shù)據(jù)讀入函數(shù)基本相同，代碼如下：double * cinfile:information_file(char * filename) ifstream infile(filename,ios:binary); if(!infile) coutendl打開貫通信息文件失??！endl; return NULL; char ch; int len=1; int i=0; char str_tempmax_len; while(infile.get(ch) str_tempi=ch; i+; if(ch=13) len+; infile.close(); str_tempi=0; t=new do

50、ublelen*3; int j=0; for( i=0;ilen;i+,j+) char char_temp20; int k; for(k=0;jstrlen(str_temp)&str_tempj!= &str_tempj!=,;j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk=0; sscanf(char_temp,%lf,&ti*3+0);for(j=j+1,k=0;jstrlen(str_temp)&str_tempj!=&str_tempj!=,;j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk=0; sscanf(ch

51、ar_temp, %lf, &ti*3+1); for(j=j+1,k=0;jstrlen(str_temp)&str_tempj!=r;j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk=0; sscanf(char_temp, %lf, &ti*3+2); coutendl貫通信息數(shù)據(jù)讀取成功！ endlendl; return t;從代碼(di m)中可以看出t指向(zh xin)的是double類型的數(shù)據(jù)(shj)。也就是說，貫通信息數(shù)據(jù)最后都轉(zhuǎn)化成了浮點數(shù)類型，這主要一是比如起始方向誤差等數(shù)據(jù)是浮點數(shù)；二是方便利用貫通信息數(shù)據(jù)對貫通信息處理，如確定循環(huán)次數(shù)

52、；三是便于在程序中起判斷作用，同時避免了自定義復(fù)雜結(jié)構(gòu)體類型。其次還提供了兩個輸出顯示數(shù)據(jù)的成員函數(shù)，一是顯示讀入點數(shù)的input_point()函數(shù)和顯示貫通信息的input_information()函數(shù)，主要是為了在界面直觀的顯示各項參數(shù)，也可以人工確認是否數(shù)據(jù)有誤。4.2支導(dǎo)線(doxin)誤差預(yù)計類設(shè)計 如圖4.1所示，支導(dǎo)線誤差(wch)預(yù)計流程和UML支導(dǎo)線(doxin)誤差預(yù)計類類圖。ZDX_wu_cha讀入點數(shù)據(jù)-M_a ：double =0-M_a0 ：double=0-p_point ：Point *=NULL-infor ：double *=NULL讀入貫通信息數(shù)據(jù)支導(dǎo)

53、線誤差預(yù)計+get_point_data()：int+get_information()：int+wu_cha_yu_ji()：void+input_result()：int+save_data()：char *+get_data(string ch)：double*顯示誤差預(yù)計結(jié)果保存詳細誤差預(yù)計過程資料圖4.2 支導(dǎo)線誤差預(yù)計流程及類圖從流程圖和類圖可以得到支導(dǎo)線誤差預(yù)計主要需要的幾個函數(shù)和函數(shù)的功能。4.2.1獲得點數(shù)據(jù)及預(yù)處理點數(shù)據(jù)類get_point_data()點數(shù)據(jù)的讀入主要通過創(chuàng)建一個cinfiile類的對象實現(xiàn)，支導(dǎo)線中p_point指針指向cinfile類成員函數(shù)point

54、_file返回的地址：cinfile c; char dian_name20; char yn; coutdian_name; strcat(dian_name,.txt); /默認txt格式 p_point=c.point_file(dian_name);len=c.get_point_num();R_x=new doublelen-1; R_y=new doublelen-1;L_i=new doublelen-1; A_i=new doublelen-1;for(int i=0;ilen-1;i+) R_xi=p_pointi.point_X-p_pointlen-1.point_X;s

55、um_R_x=sum_R_x+pow(R_xi,2); R_yi=p_pointi.point_Y-p_pointlen-1.point_Y; sum_R_y=sum_R_y+pow(R_yi,2); L_ii=FWJ.coor_len(p_pointi+1.point_X-p_pointi.point_X,p_pointi+1.point_Y-p_pointi.point_Y);A_ii=FWJ.coor_FWJ(p_pointi+1.point_X-p_pointi.point_X),(p_pointi+1.point_Y-p_pointi.point_Y);通過點的個數(shù)獲得導(dǎo)線邊的數(shù)量，

56、申請動態(tài)空間。計算各點到終點在x軸y軸上的投影長及投影長的平方和，計算各導(dǎo)線邊的長和方位角：4.2.2貫通信息(xnx)獲取和預(yù)處理函數(shù)get_information()函數(shù)需要完成把各項參數(shù)讀入程序(chngx)并賦值給各個變量，同時需要求解在平斜巷的路線長度和，以及平斜巷(xi xin)中各邊方位角的正弦余弦平方與導(dǎo)線邊長的乘積。部分代碼如下：k=0;for(i=0;iinfor12;i+) if(infor3*i+15=0) /平巷 for(j=0;jinfor3*i+17-infor3*i+16;j+,k+) sum_Li_p_cosA=sum_Li_p_cosA+L_ik*pow(c

57、os(A_ik),2); sum_Li_p_sinA=sum_Li_p_sinA+L_ik*pow(sin(A_ik),2); sum_l_p=sum_l_p+L_ik; if(infor3*i+15=1) / 斜巷 for(j=0;jinfor3*i+17-infor3*i+16;j+,k+) sum_Li_x_cosA=sum_Li_x_cosA+L_ik*pow(cos(A_ik),2); sum_Li_x_sinA=sum_Li_x_sinA+L_ik*pow(sin(A_ik),2); sum_l_x=sum_l_x+L_ik; 還需要考慮光電測距時，量邊導(dǎo)致的誤差計算與鋼尺量距不同

58、所以一下代碼獲得光電測距各段量邊中誤差與方位角正弦余弦的乘積。M_i_cosA=new doublepoint_number-1;M_i_sinA=new doublepoint_number-1;for(i=0;ipoint_number-1;i+) M_i_cosAi=(infor7+infor8*L_ii)*cos(A_ii); M_i_sinAi=(infor7+infor8*L_ii)*sin(A_ii); 4.2.3誤差(wch)預(yù)計函數(shù)wu_cha_yu_ji()通過上面兩個函數(shù)已經(jīng)得到了誤差預(yù)計(yj)所需要的所有參數(shù)，利用第二章誤差預(yù)計公式記性誤差預(yù)計計算。計算測角量邊誤差主

59、要代碼(di m)如下：if(infor9=2) /判斷是鋼尺量距還是固定測距for(i=0;ipoint_number-1;i+) M_lbx=M_lbx+pow(M_i_cosAi,2); M_lby=M_lby+pow(M_i_sinAi,2); else M_lbx=a1*a1*sum_Li_p_cosA+a2*a2*sum_Li_x_cosA+b1*b1*pow(R_x0,2); M_lby=a1*a1*sum_Li_p_sinA+a2*a2*sum_Li_x_sinA+b1*b1*pow(R_y0,2);/平斜巷分開計算M_lbx=M_lbx/num_lb;M_lby=M_lby/

60、num_lb;/獨立量邊進行num_lb次M_cjx=pow(M_a/206265,2)*(sum_R_y)/num_cj;M_cjy=pow(M_a/206265,2)*(sum_R_x)/num_cj;高程誤差包括水準測量誤差、三角高程誤差、起始點高程誤差，分別是相互數(shù)獨立量，計算的主要代碼：M_d_h=pow(M_l,2)*sum_l_p/1000+pow(M_l2,2)*sum_l_x/1000+pow(infor3,2);M_d_h=sqrt(M_d_h);4.2.4誤差預(yù)計成果顯示函數(shù)input_result()和獲得任意程序任意數(shù)據(jù)函數(shù)get_data(string ch)inp