地表变形计算系统使用手册

地表变形计算及预计系统使用手册

一．系统功能简介

地表变形计算及预计系统程序包括了“三下采煤“中的所有内业计算，主要包括地表移动观测站的内业计算和变形预计两大功能。

1、地表观测站的内业计算包括：

(1)、检查水准记录本。

(2)、水准标高计算，同时建立标高数据库。

(3)、检查边长测量记录本。

(4)、计算各个点之间的边长，同时建立边长数据库。

(5)、计算每次的下沉值。

(6)、计算综合变形。

(7)、汇总每一次的下沉值。

(8)、计算下沉曲线数据。

(9)、自动生成实测下沉曲线。

2、变形预计计算包括：

(1)、单点变形预计，自动生成计算成果表。

(2)、显示、打印变形预计成果表。

(3)、计算下沉、倾斜、水平变形、曲率、水平移动等值曲线数据。

(4)、生成下沉、倾斜、水平变形、曲率、水平移动等值曲线。

二．系统具体菜单使用说明

程序运行以后屏幕上显示如下：

一、观测站

观测站有以下4个子菜单:

1、选择观测站名称

观测站名称是系统计算的主要参数,一个观测站只有一个名称，只有选择了观测站名称才能选择观测站走向线、倾向线名称、才能进行标高计算菜单、边长计算菜单、才能进行下沉计算、变形计算。只有选择了观测站的走向线、倾向线名称才能建立边长数据库，才能计算综合变形。因此，在程序运行以后，如果不选择观测站名称就无法选择走向线、倾向线名称，也就造成本程序大部分菜单都是灰色的，菜单功能失效。

选择该子菜单出现以下选择框

在左列表框内选择观测站名称，如果选择“14307东“，在右列表框内则自动列出该观测站的所有走向线、倾向线名称供用户选择，屏幕显示如下：

在选择好以后按“确定“按钮。

添加观测站：在左边小方框内输入观测站名称，然后按左边方框的“添加 “按钮，一个新的观测站名称添加到数据库中。

添加走向、倾向线：先选择观测站名称，然后在右小方框内输入走向线名称或倾向线名称，然后按“添加“按钮，新的走向线名称或倾向线名称将添加到数据库中。

删除观测站：在左列表框内选择观测站名称，然后按“删除”按钮，该观测站名称将从数据库中删除。

删除走向、倾向线：在右列表框内选择走向线或倾向线名称，然后按“删除“按钮，该走向线或倾向线名称将从数据库中删除。

2、对新增观测站走向、倾向进行初始化编号

只有添加了新的观测站、添加了新观测站的走向线或倾向线名称以后，该菜单才能有效，否则，该菜单无效。该菜单只有在建立新观测站时才有用，日常观测不需要。该菜单必须在进行系统前，先设计好各点的编号及顺序，该菜单只在建立新的观测站时输入一次。

如图一所示，先对新增观测站走向线或倾向线进行编号，控制点作为 0 号，按1、2、3…顺序编号。(其中hi为各点的支距)

图一

在建立观测站时,埋设的桩点不可能完全在一条直线上,因此在观测站全面观测时,需要丈量各个点的支距,在输入编号时，同时将各个点的支距输入到数据库中,以便于在日常测量时改算边长。

鼠标在“对新增观测站走向、倾向进行初始化编号“按下，屏幕上显示如下：

逐个点输入,输入完“实际点号“以后,回车,开始输入”编号“,编号从0开始，然后回车，以后编号不再输入，系统自动进行编号，再输入该点的支距，不输入支距按系统按0自动输入，全部输入完以后按“结束”按扭。

3、检查走向、倾向的编号

按8先后检查，按3 先前检查，发现错误直接改正。检查完以后按“结束” 按扭。

4、建立观测时间进尺台帐

建立观测时间、进尺台帐有助于对整个观测站资料的综合分析和下沉速度的计算，是整个地表观测站必须收集的资料，观测时间必须输入正确，以备进行下沉速度的计算，在进行标高计算的同时，如没有进行边长观测，则边长观测次数不输。观测站名称系统自动显示，首次进行观测时间、进尺台帐输入，按“添加”按钮进行。

按“建立观测时间进尺台帐”子菜单，屏幕显示如下：

备注：时间格式为:????-??-??,年-月-日(例如:2000-04-09)。

二、标高计算

地表观测站的大部分工作是地表下沉观测,其内业计算就是先计算各个点的标高,然后在根据实测的标高计算下沉值。观测地表下沉采用精密水准仪，四等或三等水准观

测，记录簿检查繁琐，内业计算工作量大。内业计算包括检查水准记录簿、水准计算和建立标高数据库。屏幕显示如下：

1、输入水准路线名称

每一次水准观测，一条符合或支水准路线赋给一个名称编号，以便于标高计算。改水准路线不能重名，属于同一观测站的各水准路线点必须统一编号，各次观测数据必须齐全统一，在同一个观测站下的各水准路线上，不能有同名的点号。若直接建立标高数据库，则不需要选择水准路线，可在标高数据库子菜单下，根据观测站的统一点号，直接进行标高输入即可。

运行该子菜单屏幕显示如下：

对于已有的水准路线名称，从列表框内选择，然后按“确定“按钮即可。

对于未有的水准路线，从下方框内输入，按“添加“按钮即可。

2、水准记录

该菜单有五个子菜单

2．1选择观测方法

屏幕显示如下：

2.2、检查原始记录并将平均高差存入数据库

检查水准记录是一项繁琐的工作，利用该程序可直接检查水准记录本，同时将平均高差存人数据库，以便于下一步的标高计算。屏幕显示如下（选择变换仪器高方法时）：

每输入完一项以后,按回车输入下一站, 在输入完一站以后，上一站的前视点自动转化成下一站的后视点。输入完以后按“结束“按扭。

2.3、输入平均高差并存人数据库

如果水准记录簿已经检查完,可按以下表格直接输入平均高差。

输入完以后按“结束“按扭。

2.4、检查平均高差

对2.2和2.3子菜单输入的平均高差进行检查。屏幕显示如下：

检查完以后，单“结束“按扭。

2.4、删除该水准路线的所有记录

将该水准路线的所有原始记录删除。

3、计算标高

该菜单有三个子菜单

3.1、计算标高

屏幕显示如下：

说明：

a、符合水准正算和反算结果相同。

b、正、反算是与支水准路线的起始点的位置有关，若支水准路线的第一站的后视点为起始点，则为正算，若支水准路线的最后一站的前视点为起始点，则为反算。

c、完成水准计算配置和修改完起始数据以后，按“确定”按钮开始计算。

计算完成以后，生成bg1.txt和bg2.txt两个文本文件。

支水准路线时，附合标高删除即可。

3.2、显示标高计算成果表

显示标高计算成果表

3.2、打印标高计算成果表

打印标高计算成果表

4、建立标高数据库

建立标高数据库有三个子菜单。

4.1、输入标高数据库

首先按提示输入标高观测次数，然后按屏幕提示输入。

4.2、检查标高数据库

首先，按屏幕提示输入标高观测次数， 然后进行检查。

4.3、删除某一个观测站的所有标高

将某一个观测站的所有标高删除，有两次提示，一般不要使用。

三、边长计算

地表移动观测站的另一项重要工作是地表变形观测，即观测各个桩点之间的距离，目前，随着光电测距仪的发展，地表移动变形观测大都采用测距仪来测量地表的水平变形，因此，本程序只使用光电测距仪测量边长的情况,同时也增加了使用全站仪观测的数据输入情况。

边长计算需要加入气象改正数，并将边长改算到走向线上，因此，各个点之间的边长计算工作量大，综合变形计算工作量也比较繁琐。

屏幕显示如下：

1、选择边长观测区段

边长区段的编号：如图二所示。

710 709 708 707 706 705 704 703 702 701

（仪器站）

图二

假定仪器架在705，测量705-704，705-703，705-702，705-701的距离，那么705-701之间的区段必须编一个号，705-710之间必须编另外一个编号。

每一次边长观测，对每一个区段进行编号，以便于计算各个桩点之间的边长，建立边长数据库。程序运行以后，从下列列表框选择或输入边长观测区段。

对于已有的边长区段名称，从列表框内选择，然后按“确定”按钮即可。

对于未有的边长区段名称，从小方框内输入，按“添加”按钮即可。

2、边长记录

该菜单有三个子菜单

2.1、输入边长记录

对于添加的区段，输入第一个数据是仪器站名称、气压、温度，屏幕显示如下：

将仪器站的点号、气压和温度输入完以后，回车，屏幕显示如下：

如图二所示，前视点方框内输入704，距离方框内输入705-704的距离，倾角方框输入该边倾角，输入倾角时可以输入倾角，或直接输入观测值，例如：倾角观测值89度30分，在方框内可直接输入89.30或0.30都可以，程序计算时会自动判别，以减少边长记录簿的检查工作量。

然后，在输入 703，705-703的距离，705-703的倾角，依次类推，直到输入完701号的观测数据以后，然后按“结束”返回。

2.2、检查边长观测数据

运行该子程序以后，首先显示仪器站、气压和温度，屏幕显示如下：

向后翻一个数据以后，屏幕显示如下：

检查完以后，单击按“结束”命令结束。

2.3、删除该观测区段的所有记录

边长计算完以后，可以将该观测区段的所有记录删除。

3、建立边长数据库

该菜单有四个子菜单。

3.1、计算边长并建库

屏幕显示如下：

屏幕显示的测距仪气象改正公式和比长改正公式为程序的默认值，可以进行修改，修改时直接覆盖原来的数据即可。

修改完以后按“确定”计算边长，可将计算结果直接存入边长数据库。

3.2、输入边长

在选择了观测站走向线或倾向线名称以后，该子程序才能有效，在输入观测次数以后，屏幕显示如下：

输入完以后，按“结束”结束。

3.3、全站仪建库

该菜单主要是为使用全站仪测量边长而建的，通过输入坐标直接计算个各段边长，并将边长直接输入到数据库中。

该菜单屏幕显示如下：

注意：在每次输入端点2的y坐标后，必须回车，以进行边长的计算。

3.3、检查边长

在选择了观测站走向线或倾向线名称以后，该子程序才能有效，在输入观测次数以后，屏幕显示如下：

检查过程中，发现错误直接改正，检查完以后，按“结束”按扭。

四、计算下沉值

下沉值计算是地表观测站的日常工作，共有5个子菜单。

1、计算下沉值

该程序运行以后，先输入计算下沉值的次数，然后程序自动计算，计算结果保存在xch1.txt 和xch2.txt文本文件中，文件保存在c:\yanyi\txt 子目录中。

2、显示下沉值计算成果表

显示计算的下沉值成果表。

下沉值计算成果表的打印方法

A 方法1

直接打印

B 方法2

导出后再打印

C、方法3

将xch1.txt文本文件用word 打印，文件调入以后，利用“表格(A)“中的”文字转换成表格“功能，自动生成表格，然后打印输出。

D、方法4

将 xch2.txt 文本文件用附件中的写字板打印输出。

3、生成下沉折线图

程序运行以后，先输入计算次数，然后自动生成观测站的走向线或倾向线的下沉值折线图。

4、拟合下沉曲线图

程序运行以后，先输入计算次数，然后自动生成观测站的走向线或倾向线的下沉值曲线图。

5、打印下沉折线图、曲线图

将生成的图形打印输出。

常见错误处理：

若在计算下沉时，出现以下错误：

主要原因是输入的标高数据有问题，缺少数据和多输数据，或者是观测时间、进尺台帐输入有问题，需要重新检查数据。

五、计算水平变形

水平变形计算包括3个子菜单。

1、输入边长观测次数

只有选择了观测站名称、走向线或倾向线名称以后该菜单才有效，从下列列表框中选择选择水平变形计算次数。

2、变形综合计算

变形综合计算包括计算倾斜、曲率、水平移动和水平变形。

3、显示变形综合计算成果表

打印变形综合计算成果表方法同打印下沉表

也可以用附件中的写字板打印xch2.txt 。

六、变形预计

变形预计是“三下“采煤必不可缺少的一项重要工作，本程序不但能对单点进行变形预计，而且还能生成变形曲线数据，绘制下沉等值线、倾斜等值线、水平变形等值线、曲率等值线和水平移动等值线，能直观看出破坏等级。变形预计方法有概率积分法、负指数函数法和威布尔函数法。该菜单有以下8个子菜单。

1、输入概率积分法预计参数

程序运行以后，屏幕显示如下：

说明：

1.1、变形预计默认图纸中的真坐标系, 也可采用任意坐标系。

1.2、左下角点 X、Y是指所要预计的区域的左下角坐标。（面向上山方向，工作面的左下角。实际高斯坐标系）

1.3、指向上山方向方位角与工作面走向方位角的关系：

在地理坐标系中，指向上山方向方位角 + 90 = 工作面走向方位角

例：如：工作面走向方位角=23

则：指向上山方向方位角=293或者113

1.4、可以添加工作面预计参数或删除工作面预计参数。

1.5、变形预计参数输入完以后，按“选择参加预计的工作面”命令，从列表框中选择参加预计的工作面。（此处可以多选，按CTRL+工作面名称）

2、输入负指数函数法预计参数

同概率积分法

3、输入威布尔函数法预计参数

同概率积分法

4、单个点的变形预计

只有输入各种变形预计参数以后，该子菜单才有效。输入预计点的坐标就可以了。当X输入999时，程序运行结束。预计结果保存在程序安装目录下，文件名为bxyj.txt 和bxyj1.txt。

对于任意坐标系，输入的是预计点的计算方位角。

5、生成变形曲线数据

屏幕显示如下：选取整个工作面，在选择了变形曲线点间距以后，可直接计算。如果选取了预计范围，必须输入预计范围的两个角点坐标，这两个角点的坐标差值能被点间距整除。

选择变形曲线点间距的大小只与程序本身生成的等值线原始数据有关，距离越小，生成的原始数据间距越小，数据越多，程序运行时间越长。一般要根据所要预计的采区走向、倾向长来选取。（一般选择100）

共生成W.txt 、Iq.txt 、Iz.txt 、Uq.txt、Uz.txt、Kq.txt、 Kz.txt、Eq.txt 、Ez.txt 9个文件，其中，W-代表下沉值，I-代表倾斜， U-代表水平移动， K-代表曲率，E-代表水平变形，q-代表工作面倾向方向，z-代表工作面走向方向。文件保存在“预计结果”子目录中。

6、绘制变形曲线图

变形曲线的绘制采用平面图形系统绘制，具体见图形系统使用说明。

7、生成剖面预计曲线图。

根据预计成果可以生成剖面线下沉、倾斜、曲率、水平变形和水平移动曲线图。

8、显示变形预计成果表

显示变形预计成果表，同时可以打印变形预计成果