CN105138775A - 勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法 - Google Patents
勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，步骤包括：(1)建立原始数据文件，上述原始数据文件的信息包括勘探钻孔的开孔坐标、测点数量、各测点的孔斜参数；(2)计算各测点坐标或各中点坐标，并输出获得水平投影图的DXF格式文件；(3)使用绘图工具调用(2)获得的DXF格式文件，即获得水平投影图。本发明的有益效果在于，该方法步骤简单、思路明确，避免了人工绘制时存在的效率低下、容易出错的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，主要应用在矿产勘查的技术领域。
背景技术
勘探钻孔发生偏斜是一种通常现象。勘探钻孔，是指在地质勘查工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小深度较大的柱状圆孔；在钻进过程中，由于地质、钻探技术和操作等方面的原因，使钻孔发生弯曲，与原设计的钻孔天顶角和方位角发生了偏斜，这种现象称之为钻孔偏斜，简称孔斜。勘探钻孔发生偏斜是一种常见的现象，应该予以重视并加以研究。
水平投影图是反映钻孔偏斜的重要方式之一。要了解勘探钻孔是否发生偏斜以及发生偏斜的程度，就需要知道钻孔的空间轨迹；在钻探过程中，通常每隔一段距离，就测量一次钻孔偏斜的情况，从而获得各个测点的孔斜资料，包括天顶角、方位角和孔深。根据钻孔各测点的天顶角、方位角和孔深这三个基本要素，不仅可以通过多种不同方式计算出各测点的空间坐标，而且可以采用图形这种直观方式，如钻孔偏斜的勘探线剖面图、钻孔偏斜的水平投影图，来表达钻孔的空间位置。其中，钻孔偏斜的水平投影图是反映钻孔偏斜的重要方式之一，它可以一目了然地表达出到某个深度时，钻孔偏斜的方向和位置。
以往对自动成图的研究是十分广泛的。在地质勘探、岩土勘察中，钻孔柱状图的自动成图是研究最多的，如花卫华(2006)发表的《一种通用钻孔柱状图的自动生成技术》、宋金星(2011)发表的《基于MapInfo的钻孔柱状图的绘制》、罗晓霞(2012)发表的《基于MapGIS的钻孔柱状图自动生成方法》，等。地质剖面图或勘探线剖面图的自动成图是研究较多的，如陈建宏(2005)发表的《基于钻孔数据的勘探线剖面图自动生成方法》、熊德清(2009)发表的《基于MAPGIS平台工程地质剖面图自动生成系统的设计及实现》，等。其它，还有钻孔平面布置图自动成图方面的研究，如刘太(2001)发表的《在AutoCAD中绘制钻孔平面布置图》；地质平面图自动成图方面的研究，如杨丽(2013)的《地质平/剖面图自动成图系统研究与实现》。
尚没有钻孔偏斜的水平投影图自动绘制的报道。在钻孔偏斜空间轨迹的数学表达方面，既有查阅孔斜校正表的方法，如方文祥(1975)发表的《斜孔计算与投影方法改进》，又有采用EXCEL来进行计算的方法，如胡文龙(2008)发表的《钻孔孔斜测算方法新探讨》，还有编制计算机程序进行计算的方法，如才向军(2013)发表的《ExcelVBA在孔斜计算中的应用》。在钻孔偏斜空间轨迹的图形表达方面，有投影到勘探线剖面图上如何自动绘制的研究，如刘柏根(2013)发表的《勘探线剖面图斜孔投影及绘制》；对于水平投影图的绘制，已经有手工绘制方法的表达形式，如郝永真(2001)发表的《利用Excel快速建立孔斜资料计算分析表》，也有采用ACAD绘图的表达方式，如左中将(2005)发表的《EXCEL与ACAD相结合在钻孔偏斜数据处理中的应用》，但缺少钻孔偏斜的水平投影图自动绘制的报道。
综上，钻孔偏斜具有普遍性，需要对钻孔的空间轨迹进行表达；钻孔偏斜的水平投影图是反映钻孔偏斜的重要方式之一，但缺少钻孔偏斜水平投影图自动绘制的报道。以往对钻孔柱状图、地质剖面图、平面布置图等方面自动成图的研究经验，为偏斜钻孔水平投影图的自动绘制提供了重要的参考和借鉴。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，步骤包括：
(1)建立原始数据文件，上述原始数据文件的信息包括勘探钻孔的开孔坐标、测点数量、各测点的孔斜参数；
(2)计算各测点坐标或各中点坐标，并输出获得水平投影图的DXF格式文件；
(3)使用绘图工具调用(2)获得的DXF格式文件，即获得水平投影图。
进一步地，(2)运用平均天顶角方位角法计算各测点坐标，步骤包括：
1)读入开孔坐标x(0)，y(0)，z(0)；
2)变量i从1到n循环，读入n组孔斜参数；
3)读取第i个测点的天顶角a(i)，方位角b(i)，测点深z(i)；
4)对a(i-1)和a(i)求平均，获得第i个平均天顶角averangle1(i)；
5)对b(i-1)和b(i)求平均，获得第i个平均方位角averangle2(i)；
6)z(i)减去z(i-1)，获得第i个孔段长度L(i)；
7)对averangle1(i)取余弦，乘以L(i)，获得第i个测点的垂距增量z1(i)；
8)把z1(i)与第(i-1)个垂距累积Tz1(i-1)相加，获得垂距累积Tz1(i)；
9)对averangle1(i)取正弦，乘以L(i)，获得第i个测点的水平增量d(i)；
10)对averangle2(i)取正弦，乘以d(i)，获得第i个测点的经距增量y1(i)；
11)把y1(i)与第(i-1)个经距累积Ty1(i-1)相加，获得经距累积Ty1(i)；
12)对averangle2(i)取余弦，乘以d(i)，获得第i个测点的纬距增量x1(i)；
13)把x1(i)与第(i-1)个纬距累积Tx1(i-1)相加，获得纬距累积Tx1(i)；
14)按DXF格式，输出(Ty1(i-1)，Tx1(i-1))与(Ty1(i)，Tx1(i))之间的连线；
15)按DXF格式，输出各个测点深度的标注；
16)按DXF格式，输出XY轴、N方向的标注、水平投影图范围。
进一步地，(2)运用平均孔段距法计算各中点坐标，步骤包括：
1)读入开孔坐标x(0)，y(0)，z(0)；
2)变量i从1到n循环，读入n组孔斜参数；
3)读取第i个测点的天顶角a(i)，方位角b(i)，测点深z(i)；
4)z(i)减去z(i-1)，获得第i个孔段长度L(i)；
5)z(i+1)减去z(i)，获得第(i+1)个孔段长度L(i+1)；
6)对L(i)和L(i+1)求平均，获得平均孔段长度AL(i)；
7)对a(i)取余弦，乘以AL(i)，获得第i个点的垂距增量z2(i)；
8)把z2(i)与第(i-1)个垂距累积Tz2(i-1)相加，获得垂距累积Tz2(i)；
9)对a(i)取正弦，乘以AL(i)，获得第i个点的水平增量d(i)；
10)对b(i)取正弦，乘以d(i)，获得第i个点的经距增量y2(i)；
11)把y2(i)与第(i-1)个经距累积Ty2(i-1)相加，获得经距累积Ty2(i)；
12)对b(i)取余弦，乘以d(i)，获得第i个点的纬距增量x2(i)；
13)把x2(i)与第(i-1)个纬距累积Tx2(i-1)相加，获得纬距累积Tx2(i)；
14)按DXF格式，输出(Ty2(i-1)，Tx2(i-1))与(Ty2(i)，Tx2(i))之间的连线；
15)按DXF格式，输出各中点深度的标注；
16)按DXF格式，输出XY轴、N方向的标注、水平投影图范围。
进一步地，(3)绘图工具使用AutoCAD。
本发明的有益效果：
运用平均天顶角方位角法计算各测点坐标、平均孔段距法计算各中点坐标，输出平均天顶角方位角法的DXF格式文件、平均孔段距法的DXF格式文件；AutoCAD调用DXF文件，得到水平投影图，从而实现了水平投影图的自动绘制；该方法步骤简单、思路明确，避免了人工绘制时存在的效率低下、容易出错的问题。
附图说明
图1为本发明勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法的流程图；
图2为本发明实施后自动绘制的偏斜钻孔水平投影图；
图3为自动绘制的偏斜钻孔水平投影图的局部放大示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法的流程图，参照图1，本发明，勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，步骤包括：
第一步：建立原始数据文件，上述原始数据文件的信息包括勘探钻孔的开孔坐标、测点数量、各测点的孔斜参数。
第二步：计算各测点坐标或各中点坐标，并输出获得水平投影图的DXF格式文件。
各测点坐标是运用平均天顶角方位角法计算获得的，其步骤：
1)读入开孔坐标x(0)，y(0)，z(0)；
2)变量i从1到n循环，读入n组孔斜参数；
3)读取第i个测点的天顶角a(i)，方位角b(i)，测点深z(i)；
4)对a(i-1)和a(i)求平均，获得第i个平均天顶角averangle1(i)；
5)对b(i-1)和b(i)求平均，获得第i个平均方位角averangle2(i)；
6)z(i)减去z(i-1)，获得第i个孔段长度L(i)；
7)对averangle1(i)取余弦，乘以L(i)，获得第i个测点的垂距增量z1(i)；
8)把z1(i)与第(i-1)个垂距累积Tz1(i-1)相加，获得垂距累积Tz1(i)；
9)对averangle1(i)取正弦，乘以L(i)，获得第i个测点的水平增量d(i)；
10)对averangle2(i)取正弦，乘以d(i)，获得第i个测点的经距增量y1(i)；
11)把y1(i)与第(i-1)个经距累积Ty1(i-1)相加，获得经距累积Ty1(i)；
12)对averangle2(i)取余弦，乘以d(i)，获得第i个测点的纬距增量x1(i)；
13)把x1(i)与第(i-1)个纬距累积Tx1(i-1)相加，获得纬距累积Tx1(i)；
14)按DXF格式，输出(Ty1(i-1)，Tx1(i-1))与(Ty1(i)，Tx1(i))之间的连线；
15)按DXF格式，输出各个测点深度的标注；
16)按DXF格式，输出XY轴、N方向的标注、水平投影图范围。
各中点坐标是运用平均孔段距法计算获得的，其步骤：
1)读入开孔坐标x(0)，y(0)，z(0)；
2)变量i从1到n循环，读入n组孔斜参数；
3)读取第i个测点的天顶角a(i)，方位角b(i)，测点深z(i)；
4)z(i)减去z(i-1)，获得第i个孔段长度L(i)；
5)z(i+1)减去z(i)，获得第(i+1)个孔段长度L(i+1)；
6)对L(i)和L(i+1)求平均，获得平均孔段长度AL(i)；
7)对a(i)取余弦，乘以AL(i)，获得第i个点的垂距增量z2(i)；
8)把z2(i)与第(i-1)个垂距累积Tz2(i-1)相加，获得垂距累积Tz2(i)；
9)对a(i)取正弦，乘以AL(i)，获得第i个点的水平增量d(i)；
10)对b(i)取正弦，乘以d(i)，获得第i个点的经距增量y2(i)；
11)把y2(i)与第(i-1)个经距累积Ty2(i-1)相加，获得经距累积Ty2(i)；
12)对b(i)取余弦，乘以d(i)，获得第i个点的纬距增量x2(i)；
13)把x2(i)与第(i-1)个纬距累积Tx2(i-1)相加，获得纬距累积Tx2(i)；
14)按DXF格式，输出(Ty2(i-1)，Tx2(i-1))与(Ty2(i)，Tx2(i))之间的连线；
15)按DXF格式，输出各中点深度的标注；
16)按DXF格式，输出XY轴、N方向的标注、水平投影图范围。
第三部：使用绘图工具AutoCAD调用(2)获得的DXF格式文件，即获得水平投影图。
针对一种勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法的上述详细说明，择如下一实施方式举例说明。
某钻孔开孔坐标(x＝0.00；y＝0.00，z＝0.00)，共有8个测点，获得每个测点的天顶角、方位角和孔深，见原始数据文件：
采用本发明，通过运行程序，读入原始数据，输出DXF文件，用AutoCAD软件调用DXF文件，实现水平投影图的自动绘制。平均天顶角方位角法的水平投影图见图2，局部放大的偏斜钻孔水平投影图见图3；图2或图3可以一目了然地表达出，当到达某个深度时，钻孔偏斜的方向和位置。
本发明，勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，步骤包括：运用平均天顶角方位角法计算各测点坐标、平均孔段距法计算各中点坐标，输出平均天顶角方位角法的DXF格式文件、平均孔段距法的DXF格式文件；AutoCAD调用DXF文件，得到水平投影图，从而实现了水平投影图的自动绘制；该方法步骤简单、思路明确，避免了人工绘制时存在的效率低下、容易出错的问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，其特征在于，步骤包括：
(1)建立原始数据文件，所述原始数据文件的信息包括勘探钻孔的开孔坐标、测点数量、各测点的孔斜参数；
(2)计算各测点坐标或各中点坐标，并输出获得水平投影图的DXF格式文件；
(3)使用绘图工具调用(2)获得的DXF格式文件，即获得水平投影图。
2.根据权利要求1所述的勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，其特征在于，(2)运用平均天顶角方位角法计算各测点坐标，步骤包括：
1)读入开孔坐标x(0)，y(0)，z(0)；
2)变量i从1到n循环，读入n组孔斜参数；
3)读取第i个测点的天顶角a(i)，方位角b(i)，测点深z(i)；
4)对a(i-1)和a(i)求平均，获得第i个平均天顶角averangle1(i)；
5)对b(i-1)和b(i)求平均，获得第i个平均方位角averangle2(i)；
6)z(i)减去z(i-1)，获得第i个孔段长度L(i)；
7)对averangle1(i)取余弦，乘以L(i)，获得第i个测点的垂距增量z1(i)；
8)把z1(i)与第(i-1)个垂距累积Tz1(i-1)相加，获得垂距累积Tz1(i)；
9)对averangle1(i)取正弦，乘以L(i)，获得第i个测点的水平增量d(i)；
10)对averangle2(i)取正弦，乘以d(i)，获得第i个测点的经距增量y1(i)；
11)把y1(i)与第(i-1)个经距累积Ty1(i-1)相加，获得经距累积Ty1(i)；
12)对averangle2(i)取余弦，乘以d(i)，获得第i个测点的纬距增量x1(i)；
13)把x1(i)与第(i-1)个纬距累积Tx1(i-1)相加，获得纬距累积Tx1(i)；
14)按DXF格式，输出(Ty1(i-1)，Tx1(i-1))与(Ty1(i)，Tx1(i))之间的连线；
15)按DXF格式，输出各个测点深度的标注；
16)按DXF格式，输出XY轴、N方向的标注、水平投影图范围。
3.根据权利要求1所述的勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，其特征在于，(2)运用平均孔段距法计算各中点坐标，步骤包括：
1)读入开孔坐标x(0)，y(0)，z(0)；
2)变量i从1到n循环，读入n组孔斜参数；
3)读取第i个测点的天顶角a(i)，方位角b(i)，测点深z(i)；
4)z(i)减去z(i-1)，获得第i个孔段长度L(i)；
5)z(i+1)减去z(i)，获得第(i+1)个孔段长度L(i+1)；
6)对L(i)和L(i+1)求平均，获得平均孔段长度AL(i)；
7)对a(i)取余弦，乘以AL(i)，获得第i个点的垂距增量z2(i)；
8)把z2(i)与第(i-1)个垂距累积Tz2(i-1)相加，获得垂距累积Tz2(i)；
9)对a(i)取正弦，乘以AL(i)，获得第i个点的水平增量d(i)；
10)对b(i)取正弦，乘以d(i)，获得第i个点的经距增量y2(i)；
11)把y2(i)与第(i-1)个经距累积Ty2(i-1)相加，获得经距累积Ty2(i)；
12)对b(i)取余弦，乘以d(i)，获得第i个点的纬距增量x2(i)；
13)把x2(i)与第(i-1)个纬距累积Tx2(i-1)相加，获得纬距累积Tx2(i)；
14)按DXF格式，输出(Ty2(i-1)，Tx2(i-1))与(Ty2(i)，Tx2(i))之间的连线；
15)按DXF格式，输出各中点深度的标注；
16)按DXF格式，输出XY轴、N方向的标注、水平投影图范围。
4.根据权利要求1所述的勘探钻孔偏斜水平投影图自动绘制的方法，其特征在于，(3)绘图工具使用AutoCAD。
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Granted publication date: 20190412 Termination date: 20190821 |