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      隧道貫通測量仿真技術(shù)及軟件開發(fā)

      2020-08-06 08:07:56
      四川水泥 2020年8期
      關(guān)鍵詞:網(wǎng)平模擬系統(tǒng)陀螺

      (西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院,西安 710600)

      1 隧道貫通測量誤差模擬系統(tǒng)流程

      圖1 貫通誤差模擬系統(tǒng)流程圖

      1.1 模擬仿真軟件基本功能

      本隧道貫通誤差模擬系統(tǒng)大量運用于隧道貫通測量的模擬誤差計算,與測量控制網(wǎng)平差和圖形仿真模擬處理。

      1 隧道貫通計算與誤差模擬處理

      貫通誤差模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理分為方位角觀測值預處理,地下導線網(wǎng)平差計算,模擬貫通測量的動態(tài)計算,并根據(jù)模擬動態(tài)觀測條件變化,設(shè)計預算結(jié)果。繪制控制網(wǎng)的圖形圖像與誤差橢圓。以直觀的圖像方式將模擬貫通誤差結(jié)果呈現(xiàn)出來。

      2、控制網(wǎng)模擬仿真

      本模擬仿真軟件旨在平面控制網(wǎng)的平差解算以及誤差的動態(tài)模擬仿真。其中,平面控制網(wǎng)的平差解算包括:方向觀測數(shù)據(jù)與距離觀測數(shù)據(jù)的處理,與其平差計算。數(shù)據(jù)處理結(jié)果將以平面控制網(wǎng)文件、誤差橢圓、平差結(jié)果文件等形式展示出。誤差的動態(tài)模擬仿真可以在圖形顯示的模式下面進行動態(tài)增減觀測值,或者改變觀測值的條件,模擬平面控制網(wǎng)動態(tài)結(jié)果。

      隧道貫通誤差仿真系統(tǒng)主要由菜單、工作區(qū)、狀態(tài)欄、工具欄等組成。其中,菜單欄主要包括項目的新建、打開,數(shù)據(jù)保存、另存、打印等功能。工作區(qū)主要是進行模擬結(jié)果顯示,包括原始數(shù)據(jù)、平差結(jié)果、誤差橢圓等顯示。狀態(tài)欄主要顯示比例尺、點位坐標等信息。工具欄主要包含常用功能項。

      2 控制網(wǎng)平差程序設(shè)計

      2.1 控制網(wǎng)平差流程

      軟件各模塊運行關(guān)系如圖2所示。

      (1)數(shù)據(jù)錄入、計算點位坐標

      該部分主要功能為起算坐標輸入,基本觀測數(shù)據(jù)、網(wǎng)型信息等輸入,通過對輸入數(shù)據(jù)進行處理,解算待定點概略坐標,供其它模塊使用。

      (2)方向、邊長改正,條件檢驗

      該部分主要通過對輸入觀測值進行歸算,對存在的粗差進行檢測,查看數(shù)據(jù)是否具備平差基本條件,檢驗合格后可進行下一步計算。

      圖2 平面控制網(wǎng)平差基本流程

      (3)平差模塊

      該部分主要通過最小二乘原理[1],對觀測值進行處理。最終給出平差值,以及控制網(wǎng)的精度。

      2.2 貫通測量模擬系統(tǒng)檸條塔煤礦S1210 巷道的應用

      貫通測量系統(tǒng)設(shè)計完成后,在檸條塔超長巷道貫通測量誤差預計及陀螺定向測量數(shù)據(jù)處理中進行了應用。首先,在貫通誤差預計方面,可以使用該系統(tǒng)直觀的顯示出導線測量各個點位的誤差橢圓情況,反映出導線點的精度情況,為貫通測量方案選擇優(yōu)化提供便利,同時可以加入陀螺定向數(shù)據(jù)進行貫通誤差預計,并顯示加測陀螺邊后導線精度情況。其次,在陀螺定向數(shù)據(jù)計算方面,使用該軟件可以方便的計算陀螺定向數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的自動化。

      2.2.1 貫通測量誤差預計程序應用

      該系統(tǒng)的使用步驟如下:

      1、數(shù)據(jù)錄入??梢圆捎孟到y(tǒng)引導,逐步輸入方式,也可以采用直接編輯數(shù)據(jù)文件輸入方式。

      2、網(wǎng)平差、網(wǎng)圖顯示、誤差橢圓繪制。通過依次點擊快捷圖標,可以實現(xiàn)網(wǎng)平差、網(wǎng)圖顯示、誤差橢圓繪制,并輸出處理結(jié)果文件。同時輸入結(jié)束后可在導線上右擊,進行增刪觀測值等操作。

      3、加測陀螺定向數(shù)據(jù)。加測陀螺定向數(shù)據(jù)后的貫通誤差預計模擬[2],只需要在數(shù)據(jù)文件中加入固定觀測即可,加入后操作過程同過程1、2。

      以下圖3、圖4分別為加測2 條陀螺邊貫通誤差模擬和加測6 條陀螺邊貫通誤差模擬的處理情況,通過處理結(jié)果可以直觀的看出,加測陀螺定向邊后誤差橢圓明顯減小,提高了點位精度。

      圖3 加測2 條陀螺邊貫通誤差模擬

      圖4 加測6 條陀螺邊貫通誤差模擬

      2.2.2 陀螺定向測量程序應用

      通過該系統(tǒng)內(nèi)置的陀螺定向測量計算模塊,可以方便的計算陀螺定向成果,主要操作步驟如下:

      1、數(shù)據(jù)錄入??梢圆捎梦募斎敕绞捷斎霐?shù)據(jù)。

      2、陀螺定向測量數(shù)據(jù)計算。選擇工程數(shù)據(jù)計算選項后可自動進行陀螺定向成果計算。同時,可以使用輔助計算工具進行子午線收斂角計算及坐標反算。

      3、成果輸出。計算結(jié)束后測量成果顯示在主顯示區(qū),同時輸出數(shù)據(jù)計算結(jié)果文件,如圖5所示。

      圖5 成果輸出

      通過以上應用可見,貫通測量模擬系統(tǒng)可完成控制網(wǎng)平差計算與貫通測量動態(tài)模擬仿真計算??刂凭W(wǎng)平差計算可以處理方向觀測值、距離觀測值、以及方位角觀測值的平差問題,輸出結(jié)果包括控制網(wǎng)圖形文件(可選誤差橢圓)、平差結(jié)果文件等。系統(tǒng)中的陀螺定向測量計算模塊可以方便的進行陀螺定向測量計算,輸出計算結(jié)果文件。

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