畢業(yè)設計__兩種貫通方法誤差預計程序設計

1、山東科技大學本科畢業(yè)論文（設計）摘要 現在市場上沒有一款正式發(fā)布的軟件明確支持地下貫通誤差預計，并且實際工作中使用圖解法或者Excel計算繁瑣復雜，在特大型貫通中又有些力所不足?；诖耍疚闹饕褂肅+語言，設計井下兩種貫通方法（一井貫通和兩井貫通）誤差預計程序。程序直接讀取點數據文件和按約定原則的貫通信息數據文件（txt文本格式文件），計算貫通點在重要方向上的誤差值，極大的減少處理數據和計算繁瑣度。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，使貫通測量設計提高效率。整個使用的誤差預計公式，為現在貫通誤差預計中使用最久最成熟的導線法誤差預計公式。程序主要由兩個大類，

2、一是支導線誤差預計類，二是加測陀螺定向邊的方向附合導線誤差預計類組成。通過main主函數的調用，簡單組合，實現程序最大的靈活性。而每個類由主要的五個成員函數構成，使程序簡明。最后以文本格式輸出貫通誤差預計詳細結果和預計處理過程的相關數據。不僅對實際誤差預計工作有現實意思，也為編制測量程序積累了經驗。關鍵字：導線法 貫通 誤差預計 程序 AbstractNowadays,We cant find a software that released officially supporting estimation of through error underground in the surveyi

3、ng 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 ways(single shaft orientation and two s

4、haft 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 the situation where need to a large scal

5、e 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 parts: error prediction of branch con

6、ductor 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 and related data of error prediction pr

7、ocess.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國內外研究現狀21.3研究的內容與方法42貫通誤差預計公式62.1支導線誤差公式62.2方向附合導線誤差公式92.3導線最遠點高程中誤差的誤差預計公式123貫通誤差預計程序總體設計133.1數據格式設計13

8、3.2貫通情況討論與程序靈活性設計173.3預計過程可視性設計244程序詳細設計274.1讀入數據類設計274.2支導線誤差預計類設計314.3加測陀螺定向邊誤差預計類設計364.4 main主函數體現程序靈活簡單特性395程序在實際案例中應用415.1 某煤礦開采面最弱點誤差預計415.2某煤礦兩井貫通誤差預計456結論與展望47參考文獻50致謝52附錄53531. 緒論1.1研究背景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)展改革委、外交部、商務部2015年3月28日聯(lián)合發(fā)布了推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動。不

9、難看出國內基礎建設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。地下隧道是在基礎建設過程中不可缺少的工程內容，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施中的主要構建角色。遂道的順利貫通是保障地下工程施工進度和質量的必要條件。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量。同時在現有的測量計算和實際的工程情況中，能選擇出最經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計又是核心內容，所以誤差預計舉足輕重?，F在最常用的誤差預計是根據測量的測邊測角中誤差計算，這樣得出的誤差結果一般比實際值大，能保證測量成

10、果的質量。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計中，經常要反復計算大量數據也非常麻煩。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?；诖司幹瞥鲆粋€靈活多用，簡單的一井貫通和兩井貫通誤差預計程序是本次畢業(yè)設計的主要內容。1.2國內外研究現狀傳統(tǒng)的貫通誤差預計采用圖解法， 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。雖然有貫通誤差預計比較直觀的優(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

11、， 貫通距離較長時， 需要加測陀螺定向邊的誤差預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，誤差預計常常通過改變誤差公式中的參數或者加測陀螺定向邊，來使設計的測量方案滿足工程需要，這樣需要反復計算。使用Excel輔助計算是測量工作者常用的手段，特別在支導線誤差預計中，方便簡單。但是在加測陀螺定向邊的大型貫通誤差預計中還是顯得繁瑣復雜。也有學者對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貫通誤差預計程序設計，極大解決了貫通誤差預計圖解法和使

12、用Excel計算的難題。卻靈活性不足，并且誤差預計過程對外是封閉的，不利于為測量方案的選擇服務。貫通工程中，測量方案制定的合理與否與貫通誤差預計方法的合理性是緊密相關的。 目前，在貫通誤差預計中還多采用傳統(tǒng)的預計方法。貫通后實測的貫通偏差多比預計偏差小的多，能在很大程度上保證工程質量。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。如直伸隧道內的導線簡化公式，把洞內導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，測角誤差與邊長成正比，且與平均邊長有關，平均邊長越長，則導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導線來說，有參考價值。

13、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。所謂控制網平均相對誤差，實際上只考慮了邊長的相對誤差，且控制網的邊長非常懸殊。邊長的相對誤差

14、與邊長有關，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。早期就有鄭文華、王德遠在利用模擬觀側值進行貫通誤差預計中就提出利用電子計算機模擬的隨機數所構成的模擬觀測值, 采用導線計算公式直接推出貫通點偏差的貫通誤差預計方法。該方法所得偏差比傳統(tǒng)誤差預計方法所得預計位更為接近于實際貫通偏差。并且提高了一種基于現代電子技術的測量誤差預計思路。近期很多學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計。如付宏平，郭際明，張正祿等在特長隧道貫通誤差預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用研究了加測陀

15、螺邊在大型貫通中的實際應用。在網上搜索“隧道貫通誤差預計”也有很多資料，包括很多關于程序設計文獻。在實際工作中設計簡單程序進行誤差預計和其他測量資料處理已經是提高工作效率的常用手段。1.3研究的內容與方法本次設計的內容主要是通過使用C+語言設計出直接讀取在南方CASS中直接提取的預選點的坐標（txt格式）數據文件，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)導線法誤差預計公式實現一井貫通和兩井貫通最弱點誤差預計。最后在輸出的結果的文本文件中詳細輸出誤差預計計算的各類數據，以此實現誤差預計過程的可視性。為了確保程序簡單靈活，將同名的函數封裝在兩個主要的支導線和加測陀螺邊的支導線類中，通過調用

16、不同類成員函數實現一井兩井貫通誤差預計，極大的減少主函數的復雜度。不僅僅為貫通誤差預計設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驗。主要方法是，通過系統(tǒng)的研究貫通測量相關的知識。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方法。分析收集的相關資料，閱讀相關書籍文獻，外文資料，撰寫開題報告確定設計思路。比較VB、MATLAB、C+程序設計語言，結合自己掌握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

17、圖1.1所示，為編程主界面。圖1.1 編程主界面在編寫程序過程中，主要從程序簡單明了，實際運用方便出發(fā)確定編程代碼。程序編寫完成并測試無誤后，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計算的誤差結果與程序計算結果相比較。2. 貫通誤差預計公式 本次誤差預計程序設計采用的是導線法誤差預計公式，一是因為導線法誤差預計公式經典成熟，二是使用廣泛，并且還長期在地下工程中使用。下面就支導線和方向附合導線的平面誤差和高程誤差預計公式做簡要說明。2.1支導線誤差預計公式 如下支導線誤差示意圖2.1所示，支導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線終點的位置

18、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線終點位置誤差。下面分別討論。圖2.1 支導線誤差預計2.1.1由測角量邊誤差所引起的支導線終點的位置誤差 測角和量邊誤差，必然會使導線點的位置產生誤差。 支導線中，其終點k的坐標為：（2-1） xk=x1+l1cos1+l2cos2+lncosn yk=y1+l1sin1+l2sin2+lnsinn （2-2）而導線任一邊lj的坐標方位角是所測角度i的函數，即 j=0+i±j180式中 1，2，n所測導線各左角； l1，l2，ln所測導線各邊水平邊長1，2，n所測導線各邊坐標方位角；0所測導線起始堅強邊坐標方位角；x1，y1

19、起始堅強點1的平面坐標；根據誤差傳播定律，和相關的計算推導，得到由測角量邊誤差所引起的支導線終點的位置誤差。1）對于光電測距導線，最后得到K點的點位誤差為：（2-3）Mxk2 = (1/2)Ryi2mi2+cos2imli2Myk2 = (1/2)Rxi2mi2+sin2imli2Mk2 = (1/2)Ri2 mi2+mli22）對于鋼尺量距導線，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m

20、1=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；Rxi導線終點k與各導線點i的連線在x坐標軸上的投影；Ryi導線終點k與各導線點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；b鋼尺量距系統(tǒng)誤差影響系數。式中：上面2-3式，2-4式，2-5式構成支導線測角量邊造成最遠的誤差預計公式

21、。2.1.2 由起算邊坐標方位角誤差和起算點位置誤差引起的支導線終點位置誤差 通過誤差傳播定律和推導，起算邊的坐標方位角0的誤差引起的支導線終點的點位誤差為：（2-6） Mx0k = Ry1 *m0 / My0k = Rx1 *m0 /M0k = R1 *m0 /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上面式構成支導線起始點和起始方向誤差造成最遠的誤差預計公式。2.2 方向附合導線誤差預計公式2.2.1

22、 方向附合導線終點誤差單一導線的兩端均有堅強方向控制時，稱為方向附合導線，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方向附合導線示意圖方向附合導線經角度平差后，導線點的坐標是水平角平差值和實測邊長的函數。依條件觀測平差求平差值函數中誤差的方法，當不考慮起算數據誤差的影響時，方向附合導線終點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線各點的平均坐標點(即重

23、心)上(見上圖中的O點)，可得導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誤差系數已知時，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)。 上式構成方向附合導線測角量變導致的終點誤差，下面進一步討論

24、加測陀螺定向邊導線終點誤差。2.2.2加測陀螺定向邊的導線終點誤差若導線起算邊采用陀螺經緯儀定向，并在支導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，而將整個導線分為N段方向附合導線，各段導線的重心分別為O、O、，ON(參閱下圖2.3)。 圖2.3中間加測陀螺定向邊的導線終點誤差則當角度按方向附合導線平差后，同時顧及陀螺定向邊本身的誤差影響時，導線終點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

25、 +m20/2 -x 0) 2+m2/2 (x 0 -x0) 2+ + m2N/2 (xk-x0N) 2+m2lisin2 i M2k=M2xk+M2yk 式中 ， 各導線點至本段導線重心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 M2xk=Mx2+ Mx2t+ Mx2l同理 M2yk=My2+ My2t+ My2l 上式，為導線加測陀螺定向邊最遠的誤差預計基本公式。在支導線誤差

26、預計中但是未考慮起始點對最遠點的誤差影響。2.3導線最遠點高程中誤差的誤差預計公式導線最遠點高程中誤差的誤差預計公式，主要使用的單位長度的高差中誤差推算計算。假定水準線路全長為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構成實際導線最遠點高程中誤差預計公式，不論采用水準測量還是三角高程測量。只需要根據確定的 和導線長度就可以求得測量導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. 貫通誤差預計程序總體設計3

27、.1數據格式設計因為程序處理數據是按照一種提前設置的固定模式讀取文件，處理文件，并不會自動識別隨意組織的數據。同樣，程序需要有效、簡單、容易識別的數據文件支持。數據格式設計主要是輸入數據的格式設計，包括導線點數據格式設計，貫通信息數據設計和加測陀螺定向邊數據設計。3.1.1點數據格式設計獲取點數據流程為：南方CASS打開圖形工程應用>指定點生產數據文件地物編輯>坐標轉換改變文件后綴dat>CSV刪除多余數據列>txt直接用CASS在CAD圖中提取點的數據經過上圖的適當修改后形成程序讀取的點數據文件。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

28、輸入法。同時為了方便程序循環(huán)次數的確定，點名統(tǒng)一使用數字，不能使用英文字母和漢字。最后形成的點數據格式為圖3.1：圖3.1 點數據格式示意圖3.1.2貫通信息數據格式設計根據導線誤差預計理論可以知道，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可能不盡相同，量邊可能是鋼尺量距也有可能是光電測距。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據與點數據相互匹配。我們約定貫通信息數據為文本文件格式，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

29、始點Y誤差起始點高程誤差，獨立測角次數，獨立量邊次數測角中誤差，平巷量邊偶然誤差系數，平巷量邊系統(tǒng)誤差采用測距方式，斜巷量邊偶然誤差系數，斜巷量邊系統(tǒng)誤差按平斜巷分導線段數，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情況：一是全過程采用鋼尺量距，并且誤差系數保持不變；二是巷道分為平斜巷，全程采用鋼尺測距，誤差系數平斜巷不同；三是全程采用光電測距。分別用數字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。其中平巷用數字0代表，斜巷用數字1代表。后面緊隨每一段

30、平斜巷的起始和結束點號。例如圖3.2所示：圖3.2 貫通信息格式示意圖代表，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0.000015，系統(tǒng)誤差系數0.00005；測距方式為巷道分為平斜巷，全程采用鋼尺測距，誤差系數平斜巷不同，斜巷量邊偶然誤差系數0.000025，斜巷量邊系統(tǒng)誤差系數0.000005；導線分為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

31、陀螺定向邊的格式設計支導線和方向附合導線在貫通中對于數據要求差異在于，方向附合導線多了加測陀螺定向邊。如果導線需要顧及起始邊方位角時，也將起始方位角看做一個陀螺邊。加測陀螺定向邊的數據格式為圖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計貫通可能出現圖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測量的種類有分為：（1）一井內巷道貫通；（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，一井貫

32、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線，其重心分別為O1和O2，而E-k和F-k兩段是支導線，導線獨立施測兩次。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）由導線量邊測距引起K點在x方向上的誤差為：（1）鋼尺量距時，Mx'l2=12a2lcos2'（2）光電測距時，Mx'l2=12ml2c

33、os2'式中 導線各邊與x軸間的夾角；a鋼尺量邊的偶然誤差系數；ml光電測距的量邊誤差ml=±（A+Bl）。 (二) 由井下導線測角誤差引起k點在x方向上的誤差Mx'2=m222AB2+CD2+EKRy'2+FKRy'2(三) 由陀螺定向誤差引起的k點在重要方向x上的誤差Mx'02=12m12y'k-y'O1+m22y'O1-y'O2+m32y'O2-y'K而 Mx'=±Mx'l2+Mx'2+Mx'02貫通相遇點K在水平重要方向x上的預計誤差為：Mx

34、9;預=2Mx'3.2.2兩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支導線。支導線測角中誤差為m上，支導線量邊中誤差為ml上，導線獨立施測兩次。井下用陀螺經緯儀測定5條導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，井下導線被分成AE，EM，Mk，BC，CN，Nk六段，其中Mk，BC，Nk三段為支導線，AE，EM，CN三段為方向附合導線，井下導線獨立測量兩次，測角中誤差為m下，量邊中誤差為ml下。圖3.6 兩井貫通示意圖貫通相遇點k在水平重要方向x上的誤差預計

35、方法如下：(一) 由地面導線測量引起的k點在x方向上的誤差Mx'上2=m上222PARy'2+PBRy'2+12PAml上2cos2+PBml上2cos2式中 Ry地面導線各點與井下起始點A和B（視為近井導線的終點）的連線在y軸上的投影長；地面導線各邊與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 Mx'02=12m12y'1-y'O1+m22y'O1-y'O2+m32y'O2-y'Ok+m42y'OB-y'3+m52y'O3-y'K(三) 由井下導線測角誤差引起k

36、點在x方向上的誤差Mx'2=m222A82+E162+23292+MKRy'2+NKRy'2+CBRy'2式中 各導線點至本段導線重心O的距離在y軸上的投影長；Ry支導線段終點K與該段支導線上各點連線在y軸上的投影。(四) 由井下量邊誤差引起的k點在x方向上的誤差Mx'l2=12mli2cos2i'(五) k點在x方向上的總中誤差Mx'k=±Mx'上2+Mx'02+Mx'l下2+Mx'下2(六) 貫通相遇點k在水平重要方向x上的預計誤差Mx'預=2Mx'3.2.3高程測量誤差水準測

37、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=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計貫通誤差MH預計=2MHk平從上面的貫通情況和誤差公式我們可以看出，一井貫

38、通整個貫通誤差預計都可以看做由支導線或者加測陀螺定向邊的支導線組成。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線構成。地面測量現在多采用GPS測量和GPS加導線邊成無定向邊導線，誤差預計簡單。K點高程誤差預計，不論一井貫通還是兩井貫通誤差預計方法一樣，需要考慮地面測量誤差或者聯(lián)系測量誤差時，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，基于數據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，二是支導線誤差預計類，三是加測陀螺定向邊誤差預計類。main主函數通過調用類的對象，實現誤差預計。main主函數支導線

39、誤差預計類（ZDX_wu_cha）獲得點數據函數：get_point_data()獲得貫通信息數據函數：get_information()誤差預計函數：wu_cha_yu_ji()結果輸出函數：input_result()保存詳細成果函數：save_data()加測陀螺邊差預計類（ZDXT_wu_cha）獲得點數據函數：get_point_data()獲得貫通信息數據函數：get_information()獲得加測陀螺邊信息數據函數：get_informationT()誤差預計函數：wu_cha_yu_ji()結果輸出函數：input_result()保存詳細成果函數：save_data()文

40、件讀入類獲取點數據和貫通信息數據（cinfile）讀取點數據函數：point_file(char * filename)讀取貫通信息函數：information_file(char *filename)圖3.7 程序主要結構3.3預計過程的可見性預計過程的可見性主要是起到數據的檢核和便于對誤差預計方案的修改作用。在第二章差預計公式中推導中，和第三章第二節(jié)貫通誤差預計公式運用中可以看出，要使程序誤差預計過程對于用戶可視需要輸出相關數據。如圖3.8所示，支導線誤差預計相關數據。支導線誤差預詳細計結果測角誤差：MX ，My ；量邊誤差：MXl ，Myl ；起始方位角導致的K點誤差：MX0 ，My0

41、；起始點為導致的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 ；各導線點到終點在x方向和y方向距離：R_x ，R_y ；各導線邊的邊長和方位角：L_i ，A_i ；各導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

42、要的和或者平方和。圖3.8 支導線誤差預計可視化輸出文件如圖3.9所示，加測陀螺定向邊誤差預計相關數據。加測陀螺定向邊誤差預詳細計結果測角誤差：MX ，My ；量邊誤差：MXl ，Myl ；起始方位角導致的K點誤差：MX0 ，My0 ；起始點為導致的K點誤差：MX0 ，My0 ；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點誤差為預計誤差：MX預，My預；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點高程誤差為預計誤差：MH預；加測陀螺定向邊得到的重心坐標

43、：Oxi ，Oyi ；方向附合導線上各導線點到重心點O，在x方向和y方向距離：x ， y；各支導線導線點到終點在x方向和y方向距離：R_x ，R_y ；各導線邊的邊長和方位角：L_i ，A_i ；各導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 加測陀螺定向邊誤差預計可視化輸出文件以上兩個輸出文件的內容，以文本格式輸出保

44、存，方便對誤差結果檢驗和多種測量方案測量結果比較。也以此實現誤差預計過程的各數據是可見的。同時為了有時候main主函數需要調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。具體功能將在程序詳細設計是討論。4程序詳細設計4.1 讀入數據類設計 在支導線誤差預計類和加測陀螺定向邊誤差預計類中都需要讀入點數據和貫通信息數據。如下圖，用UML（統(tǒng)一建模語言）類圖表示讀入數據文件類：cinfile- p : Point *=NULL- num : int=0- t : double *=NULL+ point_file(char * filename) : Point*+input_po

45、int() : void+ information_file(char *filename) : double*+ input_information() : void+get_point_num() : int圖4.1 讀入文件類圖4.1.1點數據讀入函數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（字符數據）存儲到臨時創(chuàng)建的字符數組中。并點數據文件的行數獲得點的個數，同時也就需

46、要在數據文件中沒有多余的字符：while(infile.get(ch) str_tempi=ch; i+; if(ch='r') len+; 根據點的個數（len的值）申請點的空間，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)語句將保存數據的字符數組，存儲到申請的動態(tài)點數據空間（這一步是整個程序讀入文件的基本原理）：for( i=0;i<len;i+) char char_temp20; int k;for(k=0;j<strlen(str_temp)&&str_tempj!=' '&&

47、;str_tempj!=','j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk='0' strcpy(pi.point_name,char_temp); for(j=j+1,k=0;j<strlen(str_temp)&&str_tempj!=' &str_tempj!=','j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk='0' sscanf(char_temp, "%lf", &pi.point_X)

48、; for(j=j+1,k=0;j<strlen(str_temp)&&str_tempj!='r'j+,k+)char_tempk=str_tempj; char_tempk='0' sscanf(char_temp, "%lf", &pi.point_Y); j=j+2;最后函數返回指針P指向的地址：return p;4.1.2貫通信息讀入函數information_file(char *filename)貫通信息讀入函數和點數據讀入函數基本相同，代碼如下：double * cinfile:informati

49、on_file(char * filename) ifstream infile(filename,ios:binary); if(!infile) cout<<endl<<"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 d

50、oublelen*3; int j=0; for( i=0;i<len;i+,j+) char char_temp20; int k; for(k=0;j<strlen(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;j<strlen(str_temp)&am

51、p;&str_tempj!=''&&str_tempj!=','j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk='0' sscanf(char_temp, "%lf", &ti*3+1); for(j=j+1,k=0;j<strlen(str_temp)&&str_tempj!='r'j+,k+) char_tempk=str_tempj; char_tempk='0' sscanf(char_temp, &q

52、uot;%lf", &ti*3+2); cout<<endl<<"貫通信息數據讀取成功！ "<<endl<<endl; return t;從代碼中可以看出t指向的是double類型的數據。也就是說，貫通信息數據最后都轉化成了浮點數類型，這主要一是比如起始方向誤差等數據是浮點數；二是方便利用貫通信息數據對貫通信息處理，如確定循環(huán)次數；三是便于在程序中起判斷作用，同時避免了自定義復雜結構體類型。其次還提供了兩個輸出顯示數據的成員函數，一是顯示讀入點數的input_point()函數和顯示貫通信息的input_in

53、formation()函數，主要是為了在界面直觀的顯示各項參數，也可以人工確認是否數據有誤。4.2支導線誤差預計類設計 如圖4.1所示，支導線誤差預計流程和UML支導線誤差預計類類圖。ZDX_wu_cha讀入點數據-M_a ：double =0-M_a0 ：double=0-p_point ：Point *=NULL-infor ：double *=NULL讀入貫通信息數據支導線誤差預計+get_point_data()：int+get_information()：int+wu_cha_yu_ji()：void+input_result()：int+save_data()：char *+get_data(string ch)：double*顯示誤差預計結果保存詳細誤差預計過程資料圖4.2 支導線誤差預計流程及類圖從流程圖和類圖可以得到支導線誤差預計主要需要的幾個函數和函數的功能。4.2.1獲得點數據及預處理點數據類get_point_data()點數據的讀入主要通過創(chuàng)建一個cinfiile類的對象實現，支導線中p_point指針指向cinfile類成員函數point_file返回的地址：cinfile c; char dian_name20; ch