摘要:本文结合笔者多年在煤矿的测图经验,介绍了使用CASS测图软件绘制煤矿工业广场及井下采掘系统的数字地形图的方法,文中对常用的野外碎部点的施测记录、简编码的应用、引导码的编写有较详细的介绍,并将CASS等高线的自动绘制功能应用到煤层底板等高线的绘制。
关键词:CASS 编码引导文件 自动绘制
  南方CASS绘图软件是一款基于AutoCAD平台二次开发的数字化测绘系统,较多的应用于地形图的绘制、地籍成图、工程测量等领域。由于其具备与全站仪、GPS等测绘仪器数据互传、简编码、引导码、交互绘图、多种土方量计算模式、自动生成等高线等诸多简单实用的功能,并且具备与GIS无缝接口等技术,已成为大多数测量人员使用的重要成图系统。
  中国煤炭行业的快速规范发展,需要大量的测图工作,并绘制成数字地图,方便使用和资料的保存,本文以陕西咸阳某煤矿的实测数据为例,介绍了在测绘煤矿工业广场及井下采掘系统数字地形图过程中CASS软件的操作方法,并有针对性的说明了CASS中不同的成图方法的使用技巧。
  1、外业施测
  矿区中采用导线法布设控制点,使用全站仪的坐标测量功能进行测量,控制点的选取、人员的配备、草图法测图等熟知的内容在此不做赘述,只是大家感兴趣的简编码和引导码,在进行碎部测量时,需谨慎选择;两种编码方法都是CASS软件具备的功能,为了方便绘图人员可以使用计算机自动绘制地形图,但两者各有利弊。
  1.1 碎步点施测过程中简编码与引导码的应用
  1.1.1 简编码
  简编码就是在野外操作时输入简单的提示性编码,经内业简码识别后,自动转换为程序内部码,再由软件自动绘图。该编码是由全站仪键盘输入产生,随坐标数据文件传入计算机。
  简编码由野外地物码和连接码构成,容易记忆、操作方便,地物码以地物名称第一个字的生母开头,后再加上此类地物的小类别,用阿拉伯数字表示,例如:F1表示房屋类的普通房屋,D1表示电力线类的高压线等,需要特别指出的是,在地物码中,CASS还区别了拟合线和不拟合线,这个功能虽好,但建议陡坎不要使用拟合线的地物码(U开头),因为在等高线的自动生成时,由于等高线的拟合算法,容易与拟合的陡坎相交,产生不必要的麻烦,如果真的要使用拟合陡坎,建议在测陡坎时将曲线简单测成折线段,这样成图既简单又不影响使用。地物码中还有一类独立地物码,但由于种类较多,独立地物的点号相互之间又没有太大的连续性,所以这类码通常很少用,不如草图来得方便,常使用引导码绘制独立地物。
  连接码一共四种符号:+、-、+A$、P,最常用的为“n+”和“n-”,假设本测点点号为N,则“n-”表示本测点与点号为“N-n-1”的测点与相连,“n+”表示点号为“N-n-1”的测点与本点相连。这个功能较强大,用“+”、“-”表示画线的方向,在处理坎、围墙等有附加线的图形时,能画出正确的坎毛指向,这里需要说明的是,诸如有附加线的坎、围墙,它们的附加线出现在画线方向的左边。由于系统有时会出现“找不到简编码”的情况,并且+A$、P、n+、n-在实际中较难掌握,因此在使用简编码自动绘制地形图时,只针对线状地物使用即可,并且最好只是用“+”和“-”,不要使用“n+”和“n-”。
  1.1.2 引导码
  引导码是根据草图在内业成图时由计算机编辑形成,可先新建文本文档,引导码编辑完之后,将后缀名*txt改为*yd,配合对应的坐标文件使用。如(图1)所示,每行代表一个地物,第一个代码为地物类别码,后边按照地物各点的连接顺序依次输入各点点号,代码和点号之间用逗号隔开。
  引导码这种方法也要区别对待:在外业施测时,毫不相关的独立地物(有线相连的的电杆除外)不用画草图,只需在草图旁边备注哪些点是什么独立地物即可,在内业成图时,将这些点编辑成引导文件,能够快速正确的成图,既避免了简编码中独立地物码难以记忆的缺点,又省去了人机交互绘图时在屏幕上难以找点的麻烦;引导码可以将房屋等闭合的面状地物绘制出,就是在编辑引导文件时,使第一个点号和最后一个点号相同,这样一来,在外业施测房屋时,就必须把所有的房屋角点全测,这是不实际的,实际中对于四点房屋,只需测三点(或两点并量取对边宽度)即可,所以面状地物不用引导码自动绘图;对于线状地物,引导码和简编码并没有优劣之分。(图2)是这次野外采点过程中使用的简编码和引导码所成的数字图。图中,独立地物使用引导码文件引导,线状地物使用简编码,房屋用人机交互绘图绘制。
  1.2 坎与高程点的施测
  南方CASS绘图软件在自动生成等高线时,对于陡坎的处理会提示用户:考虑陡坎和不考虑陡坎,这也是CASS软件处理陡坎的方式。其实在外业测坎时,有两种最常用的处理方式,一:坎上测点,量坎高;二:坎上下都测点,不用量坎高。对于第一种方式,在测完坎上的特征点后,一定要量取坎高,记录在草图上,在进行内业成图时,使用“逐个修改坎高”的功能进行坎高的修改,还需在坎的两端和坎下一定距离(碎部点施测平均距离)测点,在软件自动生成DTM时,选择“考虑陡坎”,软件能自动在每个坎上点顺坎下方向加一个点,此点距离坎上点非常近,高度为坎上点高程减去坎高。
  对于第二种方式,坎上下都测点,这样坎高就是坎上下点所测高程之差,在软件自动生成不规则三角网的时候选择考虑陡坎或不考虑陡坎并无区别。在使用成图软件绘制陡坎的时候,建议不要使用软件的自动拟合功能,这样会和后来绘制的等高线发生冲突,所以在测陡坎的时候要在每一个转折点都要施测,这样用软件绘制出来的陡坎才真实可信。
  高程点的施测其实更为简单,以山为例:山脚测一圈,山脊走一遍,山腰补一下,基本上这个山的等高线就可以较为正确的绘制出来了;另外在山上行走的时候,“边走边测”;在施测地物点的同时,记录下来高程等,这样的施测习惯会带来很好的效果。
  2、内业处理
  内业成图处理的步骤和方法有多种多样,有草图法、引导码法、简编码法,也可以看成是数据初处理和数据成图。数据初处理就是将采集到的数据整理一下,删除无用数据,软件自带的“数据批量处理”功能较为好用,如果需要其他处理,也可以结合excle和记事本来处理。
  再者,使用软件进行成图处理时,对等高线的绘制较为重要和复杂。等高线是由成图软件自动绘制,但人为的操作也是很重要的,比如等高线的范围选取。这次井上下数字对照图的绘制,由于对方要求除了绘制地面地形图,还要求在同一个图幅内绘制出煤层底板等高线,那么在操作软件绘制等高线的时候,就必须使用“选择高程点范围”这个功能,分块分区绘制等高线,可以避免等高线毫无章法的连接,也能保证不同要求、不同区域的等高线能够正确的绘制(图3)。在绘制等高线时,选择默认的曲线拟合方式即可。
  3、结语
  南方数字成图软件在煤矿数字成图中的应用,由于图形是CAD模式下的矢量数据,保证了井上下数字地图的精确性、时效性,易于修改和编辑成图,实现了煤矿所需地形图、巷道图、井上下对照图等图形的数字化,便于管理和使用;CAD矢量数据也能和GIS数据实现结合,为构建数字矿山提供较好的原始数据平台。
  参考文献
  [1]徐宇飞.数字测图技术[J].黄河水利出版社,2010.
  [2]南方测绘仪器有限公司.数字化地形地籍成图系统CASS7.0参考手册[M].南方测绘有限公司,2007.
  [3]郑杨琳.数字测图软件应用技巧与制图质量控制[J].山西建筑,2010(9).