勘探线设计剖面图的自动生成

朱向荣

（武警黄金第八支队，新疆乌鲁木齐830057）

勘探线设计剖面图的自动生成

朱向荣

（武警黄金第八支队，新疆乌鲁木齐830057）

探讨了基于Excel与南方CASS软件的勘探线设计剖面图的自动生成原理,并详细介绍了“Excel剖面图数据处理模板”的使用方法。

勘探线；剖面图；Excel；CASS；模板

勘探线设计剖面图是地质工作中常见的一种基础图件。一般来说，其制作过程是将测量人员实测剖面地形后的数据展绘于聚脂薄膜或其他载体上；然后由地质人员添加地质要素，进行钻孔设计；最后交由制图室扫描数字化成图。此方法内业成图过程繁琐、经手人员多，任何环节都存在质量隐患，成图精度较低，而本文所运用的方法只要在野外采集数据检核无误后，就可无误差成图，并同时给出设计孔位的坐标。

1 剖面图自动生成的软件基础

1.1 南方CASS 7.0交换文件

南方 CASS7.0交换文件包含了所要展绘图面内容的全部信息，只要将勘探线设计剖面图中的所有信息按其规定格式编辑好，打开 CASS软件，读入交换文件，1幅AutoCAD格式的勘探线设计剖面图即可制作完成。CASS7.0交换文件扩展名是“.CAS”，总体格式如下[1]：

CASS7.0 …

西南角坐标 Nil

东北角坐标 …

［层名］ ［层名］

实体类型 …

…［层名］

Nil …

实体类型 END

1.2 Excel 2003中文电子表格

Excel 2003中文电子表格具有强大的数据处理能力，使用者只要在其中事先按自身需要编制好计算过程，其后随时可导入原始数据完成相应计算、输出成果。据此，可设想将测量人员实测剖面地形数据导入Excel2003，通过事先编制的计算程序按CASS7.0交换文件的规定格式输出“勘探线设计剖面图.CAS”文件。

2 剖面图的数学模型

2.1 孔位的确定

从图1可看出有以下关系：

图1 孔位的确定

利用地形线上各点平距、高程及式 (3)的结果反算C点至各地形点的方位、边长，在所有地形点中必有相邻的A、B两点满足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)可得孔位处平距、高程为：

设 J0坐标为（X0，Y0，H0），则孔位平面直角坐标为：

2.2 坐标网的确定

勘探线设计剖面图的坐标网由高程线 (横线）及平面坐标线 (纵线)构成[3，5，6]。该坐标网的确定主要是确定网格间距及纵横线与基线点(或剖控点)J0的相互关系。设成图比例尺分母为 K，图面上方第一条横线高程为H，J0近侧纵线的平面坐标为X(或Y)（两者间距为d'），相邻横线间距为h，相邻纵线间距为d，则有如下关系：

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

当45°≤≤135°时有：

确定了起始坐标纵线至J0的距离后，可用内插法算得其与地形线交点处高程。

2.3 其他图面要素的确定

确定了钻孔位置及坐标网等基本要素后，可根据各单位的制图习惯按比例推算图面上其他要素的图面坐标，此处不一一列举。

3 Excel剖面图数据处理模板

3.1 Excel剖面图数据处理模板简介

根据以上设计思路，笔者利用 Excel内置函数及VBA设计了模板（其代码在此不予列出）[7]，其界面（见图2）基本与日常工作中所用的《剖面、勘探线测量成果表》相同，以便于数据输入。

图2 剖面图数据处理模板

表中白色部分为数据输入区域 (输入修改密码后可自由编辑)，黄色部分不可编辑。全部数据输入后，检查无误即可点击绿色按钮“导出CASS交换文件”导出数据（以文件名：“剖面CASS交换文件.CAS”保存在D盘根目录下）。

3.2 模板使用中的注意事项

1）在表格第一列中目标矿脉号前加“M”，如8号脉表示为“M 8”，其他矿脉号前不加“M”。在矿脉号右侧单元格处请输入矿脉产状，倾向小于180°为正，反之为负。

2）实测矿脉位置应当与取样平面图上矿脉位置对照检查，如发现出入较大，应分析原因后重新确定。当实地剖面线上因地表覆盖等原因无法准确确定矿脉位置时，建议从取样平面图上量取。

3）剖面起始端必须为方位大于或等于180°的方向。

4）长度为“0.00 m”处 (基线点或剖控点)必须有坐标值。

5）设计钻孔倾角，当其倾向小于 180°时为正,反之为负。

6）以上凡需输入角度处均无需输入角度单位，角度以“°.＇＂”形式输入，如“210.3000”表示210° 30＇0＂。

7）责任表中比例尺一栏只需输入比例尺分母。

8）当在CASS中成图后，认为孔位不适合，可在模板中调整钻孔倾角，重新输出交换文件。合适后可将模板中自动生成的“钻孔孔位测定通知书”打印交付测量人员。

4 成 图

4.1 CASS中成图过程

打开 CASS7.0软件，点击“数据”→“读入交换文件”(如图3所示)，下方命令框中显示“绘图比例尺1∶500”，在此输入与责任表中一致的比例尺分母，此时屏幕显示“输入 CASS交换文件名”对话框，选定文件，点击“打开”后，图件绘制完成。根据需要，在图中添加地质界线等要素，点击“保存”按钮，输入保存路径及文件名，至此，勘探线设计剖面图制作完成。（另存为x.DXF文件，可导入MapGIS软件进一步添加地质内容。）

4.2 与传统成图方式的精度对比分析

1）本方法与传统成图方式相比，没有了坐标网格误差；

2）本方法有效地消除了制图过程中的人为错误；

图3 读入交换文件

3）本方法消除了图纸变形及扫描、矢量化误差；

4）本方法与传统成图方式相比，消除了大部分孔位设计误差。前者只包含了测量误差，后者还包括绘图误差(误差的主要来源)。在不计测量误差的前提下，由式(3)、式(6)可推导出传统成图方式中的钻孔孔位误差为：

综上所述，利用本方法至少将设计精度提高了约1.0～2.0 m。

5 结语

在实际工作中笔者将本方法与传统方法进行了对比应用，得到的结果是本方法极大地提高了制图效率与精度，成果可靠，实用性强，适合在地质勘查部门推广应用。

[1] 刘宇轩，马春林，程俊，等.南方测绘CASS7.0参考手册[M].广州：南方测绘仪器有限公司，2006

[2] 杨云保，唐永虎，徐惠长.固体矿产勘查技术[M].北京：地质出版社，2007

[3] 季斌德，邵自修.工程测量[M].北京：测绘出版社，1988

[4] 彭福坤，彭庆.土木工程施工测量手册[M].北京：中国建材工业出版社，2002

[5] 赵鹏大，池顺都，李志德，等.矿产勘查理论与方法[M].武汉：中国地质大学出版社，2006

[6] GB/T 18341-2001.地质矿产勘查测量规范[S].

[7] 王成春，萧雅云.Excel VBA 2003程序设计实例导航[M].北京：中国铁道出版社，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

朱向荣，工程师，主要从事工程测量工作。