露天矿日常测量软件系统
付国荣
（鞍钢集团矿业公司，辽宁 鞍山 114000）
摘要：基于GIS 平台的三维矿山测量和地质软件普遍存在实施繁琐、软件价格高、需要高素质的使用人员等问题。所以很多采矿单位并没有购进三维模型软件，而是使用AutoCAD 二维平面的方式处理矿山测量及地质图，本文通过一个实例来探讨怎样以AutoCAD 为平台二次开发露天矿日常测量软件系统。
关键字：二次开发 AutoCAD 露天矿日常测量 软件系统
0 概述
当前处理采矿最流行的软件系统都是基于GIS 思想的三维模型软件，其中，有处理矿山测量和地质的模块。虽然三维模型软件是当前的趋势，但也有其缺点，一是实施相当繁琐；二是软件价格高；三是需要高素质的使用人员；四是遇到问题使用单位很难解决。所以很多采矿单位并没有购进三维模型软件，而且使用的都是使用AutoCAD 二维平面的方式处理矿山测量及地质图，软件没有成系统，使用起来只能简单地做一做图而已，自动化程度不高，且没有管理功能。而矿山测量特别是露天矿测量有别于其它地形图测绘及工程测量的特点：地形变化快，施测周期短，图形更新频繁，地形相对简单（一般都为平台和坡面）。所以应该根据矿山特点开发一套使用简便，成本低廉而实用的矿山测量软件系统，AutoCAD 都是大家所熟悉和使用的软件，基于AutoCAD 为平台的二次开发就是最好的选择。
当前AutoCAD 的二次开发工具主要有：VisualLisp 、VBA 、ObjectARX 和.NET API等。其中，VisualLisp 与VBA 较为简单，特别是VisualLisp ，使用方便且开发速度较快，但其功能相比ObjectARX 有所不足，尤其是不支持面向对象的功能。而ObjectARX 是基于VC 平台，在C++的支持下，其功能非常强大，可以很好地运用各种面向对象技术，但其缺点是开发速度比较慢，同时对开发人员的能力要求较高。矿山测量软件系统的开发可根据自已人员的掌控软件能力来选择开发工具，最高级的开发是基于VC 平台的ObjectARX 开发。本人就是用基于VC 平台的ObjectARX 开发为鞍钢齐大山铁矿开发了一套露天矿日常测量软件系统，它是集数据采集、绘图、计算、管理、报表于一体的系统。下面就通过齐大山铁矿的日常测量系统为例对露天矿日常测量软件开发进行探讨。 1 系统开发的一般过程
软件系统开发的一般过程大致分为五个步骤：一软件需求分析；二软件设计；三软件编码；四软件测试；五系统维护。
1.1. 软件的需求分析：就是要确定要解决的问题，建立软件的逻辑模型，按需求说明书的要求，设计建立相应的软件系统的体系结构，并将整个系统分解成若干个子系统或模块，定义子系统或模块间的接口关系，对各子系统进行具体设计定义。
1.2. 软件设计的主要任务就是将软件分解成模块是指能实现某个功能的数据和程序说明、可执行程序的程序单元。可以是一个函数、过程、子程序、一段带有程序说明的独立的程序和数据，也可以是可组合、可分解和可更换的功能单元、模块，然后进行模块设计。
1.3. 软件编码是指把软件设计转换成计算机可以接受的程序，即写成以某一程序设计语言表示的“源程序清单”。
1.4. 软件测试的目的是以较小的代价发现尽可能多的错误。可以把实际数据放入系统中运行来发现其中的错误。
1.5．系统维护是根据软件运行的情况，对软件进行适当修改，以适应新的要求，以及纠正运行中发现的错误。
要开发一个大型的软件系统就要遵循以上的步骤，不要急于编写代码，这样才能开发出的逻辑性好、可扩展的系统来。
2露天矿日常测量系统的创建
2.1 露天矿日常测量工作流程
齐大山铁矿日常测量的工作主要是爆破测量和验收测量，还有其它一些地形测量和工程测量及放样等。其工作流程如下图：
图1 露天矿日常测量工作流程
爆破测量每天都要进行，验收测量每月进行一次。爆破测量的工作流程是：爆破技术人员下达爆破测量任务；测量人员、地质人员、采样人员共同到达现场的，测量人员进行采集数据，地质人员素描地质界线，采样人员进行炮孔采样；回到室内测量人员进行绘制爆破图；地质人员根据素描进行矿岩分界，并初步进行预计爆破量计算；预计爆破图传至爆破技术人员进行爆破设计；地质人员把炮孔化验品位增绘到预计爆破图上并计算平均品位和重新计算预计爆破量；带有品位的爆破图传至质量调度进行综合配矿。验收测量的工作流程是：每月的固定日期（中旬）进行验收测量，外业进行采场地形和矿岩界线数据采集；内业进行采场综合平面图的绘制；按阶段把爆破范围线绘制到综合平面图上；按阶段计算采场验收量；生成采场验收量报表。
3 模块的实现
根据齐大山铁矿的工作流程编写以下模块：
数据下载及转换模块；展绘测量点及连线模块；爆破范围线的生成与存储模块；段高的计算；炮孔品位的注记与计算模块；地质界线的绘制与预计爆破量的计算模块；爆破图的打印模块；采场综合平面图的生成模块；阶段验收图的生成模块；本期爆破量的读取模块；阶段验收量的计算模块；阶段验收图的打印模块；综合平面图的更新模块；验收报表的生成模块；辅助功能模块。这些模块相互之间联系密切，它们使用统一的数据结构，统一命名规则，统一的存储规则，构成齐大山铁矿日常测量系统。
下面介绍各功能模块的功能：
（1）、数据下载及转换模块：现在矿山使用的测量仪器大都是全站仪和GPS RTK法，GPS RTK法存储的数据是坐标值不用计算直接下载就可以展绘，但由于全站仪的厂家不同和其先进程度的差别，就需要根据特定的全站仪存储的数据来编写相应的下载程序和数据转换程序，如天宝的5600全站仪它自带方向后方交汇程度不能解算三角高程，这就需要编写解算方向后方交汇和解算三角高程的程序，有的单位用的全站仪还存在着人工记录的情况，这样还得编写数据录入程序。数据下载及计算后应形成统一规则的数据文件。
（2）、展绘测量点及连线模块：外业的数据下载处理后，需要展绘到AutoCAD 中，如果是特定的地物点可以直接展绘成符号或连成特殊的线形，如炮孔的孔位可能展成一个圆，坡顶线可能直接连成示坡线。
（3）、爆破范围线的生成与存储模块：爆破范围线包括本区爆破后冲线和本阶段已爆破的前期
后冲线，构成本区完整爆破范围线，以便地质人员计算预计爆破量和爆破技术人员计算爆破抵抗线等，所以本区的爆破范围线也需要存储到本阶段的爆破后冲线文件中，以便绘制下区爆破范围线使用。
（4）、段高的计算：段高的计算是为预计爆破量计算准备，它通过炮孔的高程计算，也可以根据孔位的平台的平台高来计算。
（5）、炮孔品位的注记与计算模块：炮孔取样化验后其品位应标注在爆破图上，并计算平均品位，以便综合配矿使用，同时也是地质矿岩分界的依据。
（6）、地质界线的绘制与预计爆破量的计算模块：地质界线可以根据现场的素描和炮孔的品位来绘制出，根据矿岩界线和段高自动计算出本区爆破的预计爆破矿岩量。
（7）、爆破图的打印模块：爆破图需要打印成图，给不同的部门使用和存档，本模块自动配置绘图机的打印参数和打印范围。
（8）、采场综合平面图的生成模块：将上期采场综合平面图转换成本期的采场综合平面图，并根据采场验收数据修改成当前的采场现状图，并调入各阶段的爆破范围线。
（9）、阶段验收图的生成模块：形成阶段的露天采场的验收量计算一般都是按阶段进行，本模块的功能就是在综合平面图中数据提取出来形成新的阶段验收图。
图2 阶段图生成界面
（10）、本期爆破量的读取模块：阶段验收量的计算是按公式：上期结存爆破量+本期爆破量-本期结存爆破量，计算验收量需要从爆破图中读取本期的爆破量，本模块就是实现这个功能。
（11）、阶段验收量的计算模块：本模块是计算本期结存爆破量，调取上期结存爆破量，生成本阶段验收量报表。
（12）、阶段验收图的打印模块：本模块自动生成网格，生成详细计算表，自动配置绘图机参数和打印范围。
（13）、综合平面图的更新模块：阶段验收量计算结束后，需要将阶段的数据上传到综合平面图中，更新综合平面图中本阶段的数据。
（14）、验收报表的生成模块：本模块的功能是采场各阶段的验收计算结束后并更新了综合平面图后，就可以在综合平面图中生成验收报表。
图3 生成报表界面
（15）、辅助功能模块：本模块中是一些辅助功能，如计算数据的合值和平均值、线段的转向、
批量修改数据、图形文件中多余数据的清理等。
5 结束语
这套系统在齐大山铁矿从2003年以来一直在使用，经过多年的验证，这套软件是非常实用，齐大山铁矿年采剥总量在6000万吨以上，日常测量工作相当繁重，而且在配备测量人员少的情况下，能及时准确地完成日常测量任务，这套软件系统起到了很大作用。而且这套软件还有很大的扩展空间，如爆破设计、生产计划等。
使用AutoCAD 为平台开发的程序实施特别快，由于采用的是二维系统，所以开发相对简单，只要掌握一些软件开发知识的测量人员就可以进行开发，经过开发后，就可大降低测量人员的劳动强度，提高效率，而且比起三维模型软件几乎没有什么成本，如果基于自身的工作开发的软件，实用性更强，而且开发出来的系统更能接近工作实际，只要懂得一些CAD 知识的人经过简单的培训就很容易学会和掌握。
参考文献
AutoCAD 2000 ObjectARX 编程指南 （爱尔兰） Charles McAuley 著 李世国 潘建忠 平雪良 译
露天矿日常测量软件系统
付国荣
（鞍钢集团矿业公司，辽宁 鞍山 114000）
摘要：基于GIS 平台的三维矿山测量和地质软件普遍存在实施繁琐、软件价格高、需要高素质的使用人员等问题。所以很多采矿单位并没有购进三维模型软件，而是使用AutoCAD 二维平面的方式处理矿山测量及地质图，本文通过一个实例来探讨怎样以AutoCAD 为平台二次开发露天矿日常测量软件系统。
关键字：二次开发 AutoCAD 露天矿日常测量 软件系统
0 概述
当前处理采矿最流行的软件系统都是基于GIS 思想的三维模型软件，其中，有处理矿山测量和地质的模块。虽然三维模型软件是当前的趋势，但也有其缺点，一是实施相当繁琐；二是软件价格高；三是需要高素质的使用人员；四是遇到问题使用单位很难解决。所以很多采矿单位并没有购进三维模型软件，而且使用的都是使用AutoCAD 二维平面的方式处理矿山测量及地质图，软件没有成系统，使用起来只能简单地做一做图而已，自动化程度不高，且没有管理功能。而矿山测量特别是露天矿测量有别于其它地形图测绘及工程测量的特点：地形变化快，施测周期短，图形更新频繁，地形相对简单（一般都为平台和坡面）。所以应该根据矿山特点开发一套使用简便，成本低廉而实用的矿山测量软件系统，AutoCAD 都是大家所熟悉和使用的软件，基于AutoCAD 为平台的二次开发就是最好的选择。
当前AutoCAD 的二次开发工具主要有：VisualLisp 、VBA 、ObjectARX 和.NET API等。其中，VisualLisp 与VBA 较为简单，特别是VisualLisp ，使用方便且开发速度较快，但其功能相比ObjectARX 有所不足，尤其是不支持面向对象的功能。而ObjectARX 是基于VC 平台，在C++的支持下，其功能非常强大，可以很好地运用各种面向对象技术，但其缺点是开发速度比较慢，同时对开发人员的能力要求较高。矿山测量软件系统的开发可根据自已人员的掌控软件能力来选择开发工具，最高级的开发是基于VC 平台的ObjectARX 开发。本人就是用基于VC 平台的ObjectARX 开发为鞍钢齐大山铁矿开发了一套露天矿日常测量软件系统，它是集数据采集、绘图、计算、管理、报表于一体的系统。下面就通过齐大山铁矿的日常测量系统为例对露天矿日常测量软件开发进行探讨。 1 系统开发的一般过程
软件系统开发的一般过程大致分为五个步骤：一软件需求分析；二软件设计；三软件编码；四软件测试；五系统维护。
1.1. 软件的需求分析：就是要确定要解决的问题，建立软件的逻辑模型，按需求说明书的要求，设计建立相应的软件系统的体系结构，并将整个系统分解成若干个子系统或模块，定义子系统或模块间的接口关系，对各子系统进行具体设计定义。
1.2. 软件设计的主要任务就是将软件分解成模块是指能实现某个功能的数据和程序说明、可执行程序的程序单元。可以是一个函数、过程、子程序、一段带有程序说明的独立的程序和数据，也可以是可组合、可分解和可更换的功能单元、模块，然后进行模块设计。
1.3. 软件编码是指把软件设计转换成计算机可以接受的程序，即写成以某一程序设计语言表示的“源程序清单”。
1.4. 软件测试的目的是以较小的代价发现尽可能多的错误。可以把实际数据放入系统中运行来发现其中的错误。
1.5．系统维护是根据软件运行的情况，对软件进行适当修改，以适应新的要求，以及纠正运行中发现的错误。
要开发一个大型的软件系统就要遵循以上的步骤，不要急于编写代码，这样才能开发出的逻辑性好、可扩展的系统来。
2露天矿日常测量系统的创建
2.1 露天矿日常测量工作流程
齐大山铁矿日常测量的工作主要是爆破测量和验收测量，还有其它一些地形测量和工程测量及放样等。其工作流程如下图：
图1 露天矿日常测量工作流程
爆破测量每天都要进行，验收测量每月进行一次。爆破测量的工作流程是：爆破技术人员下达爆破测量任务；测量人员、地质人员、采样人员共同到达现场的，测量人员进行采集数据，地质人员素描地质界线，采样人员进行炮孔采样；回到室内测量人员进行绘制爆破图；地质人员根据素描进行矿岩分界，并初步进行预计爆破量计算；预计爆破图传至爆破技术人员进行爆破设计；地质人员把炮孔化验品位增绘到预计爆破图上并计算平均品位和重新计算预计爆破量；带有品位的爆破图传至质量调度进行综合配矿。验收测量的工作流程是：每月的固定日期（中旬）进行验收测量，外业进行采场地形和矿岩界线数据采集；内业进行采场综合平面图的绘制；按阶段把爆破范围线绘制到综合平面图上；按阶段计算采场验收量；生成采场验收量报表。
3 模块的实现
根据齐大山铁矿的工作流程编写以下模块：
数据下载及转换模块；展绘测量点及连线模块；爆破范围线的生成与存储模块；段高的计算；炮孔品位的注记与计算模块；地质界线的绘制与预计爆破量的计算模块；爆破图的打印模块；采场综合平面图的生成模块；阶段验收图的生成模块；本期爆破量的读取模块；阶段验收量的计算模块；阶段验收图的打印模块；综合平面图的更新模块；验收报表的生成模块；辅助功能模块。这些模块相互之间联系密切，它们使用统一的数据结构，统一命名规则，统一的存储规则，构成齐大山铁矿日常测量系统。
下面介绍各功能模块的功能：
（1）、数据下载及转换模块：现在矿山使用的测量仪器大都是全站仪和GPS RTK法，GPS RTK法存储的数据是坐标值不用计算直接下载就可以展绘，但由于全站仪的厂家不同和其先进程度的差别，就需要根据特定的全站仪存储的数据来编写相应的下载程序和数据转换程序，如天宝的5600全站仪它自带方向后方交汇程度不能解算三角高程，这就需要编写解算方向后方交汇和解算三角高程的程序，有的单位用的全站仪还存在着人工记录的情况，这样还得编写数据录入程序。数据下载及计算后应形成统一规则的数据文件。
（2）、展绘测量点及连线模块：外业的数据下载处理后，需要展绘到AutoCAD 中，如果是特定的地物点可以直接展绘成符号或连成特殊的线形，如炮孔的孔位可能展成一个圆，坡顶线可能直接连成示坡线。
（3）、爆破范围线的生成与存储模块：爆破范围线包括本区爆破后冲线和本阶段已爆破的前期
后冲线，构成本区完整爆破范围线，以便地质人员计算预计爆破量和爆破技术人员计算爆破抵抗线等，所以本区的爆破范围线也需要存储到本阶段的爆破后冲线文件中，以便绘制下区爆破范围线使用。
（4）、段高的计算：段高的计算是为预计爆破量计算准备，它通过炮孔的高程计算，也可以根据孔位的平台的平台高来计算。
（5）、炮孔品位的注记与计算模块：炮孔取样化验后其品位应标注在爆破图上，并计算平均品位，以便综合配矿使用，同时也是地质矿岩分界的依据。
（6）、地质界线的绘制与预计爆破量的计算模块：地质界线可以根据现场的素描和炮孔的品位来绘制出，根据矿岩界线和段高自动计算出本区爆破的预计爆破矿岩量。
（7）、爆破图的打印模块：爆破图需要打印成图，给不同的部门使用和存档，本模块自动配置绘图机的打印参数和打印范围。
（8）、采场综合平面图的生成模块：将上期采场综合平面图转换成本期的采场综合平面图，并根据采场验收数据修改成当前的采场现状图，并调入各阶段的爆破范围线。
（9）、阶段验收图的生成模块：形成阶段的露天采场的验收量计算一般都是按阶段进行，本模块的功能就是在综合平面图中数据提取出来形成新的阶段验收图。
图2 阶段图生成界面
（10）、本期爆破量的读取模块：阶段验收量的计算是按公式：上期结存爆破量+本期爆破量-本期结存爆破量，计算验收量需要从爆破图中读取本期的爆破量，本模块就是实现这个功能。
（11）、阶段验收量的计算模块：本模块是计算本期结存爆破量，调取上期结存爆破量，生成本阶段验收量报表。
（12）、阶段验收图的打印模块：本模块自动生成网格，生成详细计算表，自动配置绘图机参数和打印范围。
（13）、综合平面图的更新模块：阶段验收量计算结束后，需要将阶段的数据上传到综合平面图中，更新综合平面图中本阶段的数据。
（14）、验收报表的生成模块：本模块的功能是采场各阶段的验收计算结束后并更新了综合平面图后，就可以在综合平面图中生成验收报表。
图3 生成报表界面
（15）、辅助功能模块：本模块中是一些辅助功能，如计算数据的合值和平均值、线段的转向、
批量修改数据、图形文件中多余数据的清理等。
5 结束语
这套系统在齐大山铁矿从2003年以来一直在使用，经过多年的验证，这套软件是非常实用，齐大山铁矿年采剥总量在6000万吨以上，日常测量工作相当繁重，而且在配备测量人员少的情况下，能及时准确地完成日常测量任务，这套软件系统起到了很大作用。而且这套软件还有很大的扩展空间，如爆破设计、生产计划等。
使用AutoCAD 为平台开发的程序实施特别快，由于采用的是二维系统，所以开发相对简单，只要掌握一些软件开发知识的测量人员就可以进行开发，经过开发后，就可大降低测量人员的劳动强度，提高效率，而且比起三维模型软件几乎没有什么成本，如果基于自身的工作开发的软件，实用性更强，而且开发出来的系统更能接近工作实际，只要懂得一些CAD 知识的人经过简单的培训就很容易学会和掌握。
参考文献
AutoCAD 2000 ObjectARX 编程指南 （爱尔兰） Charles McAuley 著 李世国 潘建忠 平雪良 译