地铁隧道施工测量与检测程序

卡西欧计算器程序系列地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY（fx-FD10Pro计算器版）王中伟编著二〇一四年十二月印刷目录1．程序简介……………………………………………………………11.1程序功能与特点…………………………………………………………11.2程序开发与运行设备……………………………………………………21.3程序的发送与安装……………………………………………………42．程序清单……………………………………………………………62.1主程序……………………………………………………………………72.2数据初始化程序…………………………………………………………92.3功能子程序…………………………………………………………103．数据库子程序的编制……………………………………………283.1数据库子程序格式…………………………………………………283.2实例1：东莞轨道交通R2线………………………………………313.3实例2：成都地铁7号线……………………………………………333.4数据库的初始化………………………………………………………364．程序的典型应用………………………………………………394.1路线与隧道DTA三维坐标计算………………………………………404.2管片中心（隧道中心）位置检测………………………………………454.3盾构机姿态计算…………………………………………………………484.4空间圆位置计算…………………………………………………………535．地铁隧道工程案例设计参数图表………………………………575.1东莞轨道交通R2线下桥站~天宝站区间左线………………………575.2成都地铁7号线9标茶店子站~九里堤站区间左线………………60参考文献……………………………………………………………65地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950771地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY1．程序简介1.1程序功能与特点地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY的主要针对地铁隧道盾构施工中常见的计算，主要功能和特点有：（1）计算任意桩号的路线设计坐标、高程、切线方位角、弯道偏移量、隧道轴线DTA的坐标、高程等几何要素；（2）根据环片中心（即隧道中心）的三维坐标测量结果计算对应里程、相对隧道轴线DTA的水平/竖直偏移量；（3）根据盾构机参考点的测量结果，计算盾构机的位置和姿态参数（盾首/尾的三维坐标、对应里程、水平/竖直偏移量、水平/竖直趋势、机身方位角、机身旋滚角/仰俯角）；（4）根据空间圆的测量结果，拟合计算空间圆圆心三维坐标、半径；（5）程序在手持设备上开发和运行，适用于现场随时计算和查询的需要；（6）程序支持数据库，每条路线建立一个数据库，路线数量不限；（7）程序的用户数据库与计算数据库分开，用户数据库数据简洁，数据量少，用户数据库通过初始化计算转化成计算数据库，中间结果可检查，便于查错；（8）程序可以处理断链，一条路线如设断链无需分段计算，断链数量不限。程序的运行流程简图见图1。地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950772图1地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY运行流程简图1.2程序开发与运行设备地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY，在卡西欧fx-FD10Pro计算器上开发与运行。该计算器于2014年面市，号称是为工程测量量身定做的一款新型计算器，其抗冲击、防水、防尘、按键屏幕夜间背光照明功能都非常适合地下工程中使用。卡西欧fx-FD10Pro计算器的外形与构造见图2。卡西欧fx-FD10Pro计算器的主要参数和规格见表1。地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950773正面背面图2卡西欧fx-FD10Pro计算器示意图表1卡西欧fx-FD10Pro计算器主要参数与规格序号名称参数与规格备注1计算精度内部15位，显示10位2程序容量62000字节3永久存储器容量1M4外存储器SD卡、SDHC卡，最大容量32G5电源6V使用4节7号电池6功耗0.8W7工作环境温度-5℃~45℃8数据通信miniUSB端口USB1.1标准9尺寸高177.5×宽88.5×厚21单位：mm显示屏按键miniUSB数据接口侧边按键（向上）侧边按键（向下）侧边按键（EXE键）重新启动按钮电池仓盖锁定旋钮电池仓功能键SD卡槽挂绳孔地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950774序号名称参数与规格备注10重量250g含电池11屏幕127×64像素，显示21字符×8行12内置程序语言类BASIC结构化程序13背光照明屏幕、按键均有14防水等级IPX415防尘等级IP5X16抗冲击1.22m自由跌落17变量28个单变量，A~Z，r，θ18矩阵26个矩阵存储器，MatA~MatZ，每个矩阵维数最大999×99919列表6个列表文件，File1~File6，每个列表文件含26个列表，List1~List26，每个列表最大999个元素1.3程序的发送与安装地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY以g2m文件格式通过网络、邮件、移动存储设备进行发送或传播，文件名为SUBWAY.g2m。通过授权合法获取SUBWAY.g2m文件后，需要将其复制安装到卡西欧fx-FD10Pro计算器上，方法有两种：（1）通过SD卡复制安装。将SUBWAY.g2m先复制到一张SD卡上，将SD卡插入计算器后，再从SD卡上复制安装到计算器主存储器（MainMemory）中。（2）通过电脑复制安装。通过USB数据线连接计算器与电脑，将SUBWAY.g2m先复制到计算器永久存储器（StorageMemory）中，再从永久存储器复制安装到计算器主存储器中。两种方法，大同小异。以第二种为例，具体操作步骤如下：首先，打开fx-FD10Pro计算器顶部的USB端口盖，使用USB数据线连接计算器与电脑（图3）。地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950775图3卡西欧fx-FD10Pro计算器通过USB数据线连接电脑这时，计算器屏幕会出现选择连接模式的提示（SelectConnectionMode），按F1键，即USB闪存模式（USBFlash），此时屏幕提示：不要断开USB连接（DonotdisconnectUSB）（图4）。计算器与电脑连接成功，电脑将计算器的永久存储器（StorageMemory）视为一个可移动磁盘，并分配一个盘符，这样可以通过电脑访问计算器的主存储器数据，进行复制、移动、删除等文件操作。图4卡西欧fx-FD10Pro计算器连接电脑的屏幕提示将电脑上的SUBWAY.g2m文件复制到可移动磁盘（即计算器的永久存储器）中，再按键断开计算器与电脑的连接。按菜单键，在主菜单中选择5（MEMORY），出现存储器管理器界面（MemoryManager）（图5）。此时，视SUBWAY.g2m文件存储的位置，如永久存储器中，或者SD卡中，按F2或者F3键继续。图5卡西欧fx-FD10Pro计算器主菜单与存储器管理器界面之前我们是将SUBWAY.g2m文件存储在永久存储器中，因此按F2键，出现永久存储地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950776器中的文件清单，按上下方向键移动到SUBWAY.g2m文件处，按F1键选择，再按F2键复制，此时屏幕出现目标位置选择，按1键选择复制到主存储器（MainMem）即可完成程序的复制安装。此时从主菜单进入程序模式，即可看到程序列表（ProgramList）中的程序清单（图6）。图6卡西欧fx-FD10Pro计算器复制安装SUBWAY程序的屏幕界面2．程序清单地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY由1个主程序、1个数据初始化程序、18个功能子程序组成，各个程序名称、功能见表1。表1地铁隧道施工测量与检测程序清单简表类型序号程序名占用字节程序功能主程序1SUBWAY916主程序，调用各功能模块进行选择、计算数据初始化程序1SWINI528选择工程项目，对数据库子程序进行初始化计算功能子程序1SYDGZT2384计算盾构首、尾坐标及其趋势、倾角等姿态参数2SYDLINI580路线断链数据初始化计算3SYGCJS228计算路线任一桩号的设计高程4SYINPTK200输入待计算的桩号5SYINPTXY120输入待计算点的坐标和高程6SYINTER100根据相关参数计算某一数值的插值7SYKJY1092空间圆的拟合，计算圆心坐标和半径8SYLINI204线元数据初始化计算9SYLIST124交点计算后以线元数据格式另存到串列地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950777类型序号程序名占用字节程序功能10SYLXK160根据名义桩号计算连续桩号11SYNEZ128计算线路三维坐标和隧道DTA三维坐标12SYPMINI1460平面数据初始化计算13SYTODMS72将十进制度分解为度分秒14SYXYCAL116用积分函数计算线元任一点的坐标和切线方位角15SYYHK112根据连续桩号计算名义桩号16SYZBFS188根据坐标反算对应里程与偏距（坐标反算）17SYZBJS300计算路线任意桩号的坐标和切线方位角18SYZMINI748路线纵断面（变坡点）数据初始化计算此外，地铁线路设计参数与盾构机测量参考点坐标等数据，也以程序形式保存在计算器中供主程序调用，称为数据库子程序，后面将单独介绍其格式和用法。2.1主程序主程序名为：SUBWAY，在对选择路线的数据库子程序初始化后，执行该程序即可调用各功能模块进行选择、计算和显示结果。程序清单见表2。表2地铁隧道施工测量与检测程序（主程序：SUBWAY）行号程序说明1Deg:Fix3基本设置2Lbl0:ClrText:MenuWORKTYPE?,Str1,1,Str2,2,Str3,3,Str4,4显示计算模式菜单3Lbl1线路与隧道DTA坐标与高程计算模式4ProgSYINPTK输入桩号512Q6Lb1A:List1[Q]K:ProgSYNEZ调用三维坐标计算程序7ClrText:Norm1:K::Locate3,1,List1[10]:Locate20,1,List1[Q-1]显示桩号地铁隧道施工测量与检测程序SUBWAY作者：王中伟，18670330002，QQ5950778行号程序说明8Fix3:X=:Locate3,2,RePList1[15]:Y=:Locate3,3,ImPList1[15]显示路线中桩坐标9Norm1:List1[16]:ProgSYTODMS:Z=:A=:Locate3,5,List4[1]:Locate7,5,List5[1]:Fix1:Locate10,5,List6[1]显示切线方位角10Fix3:Locate15,2,RePN-1000Int(RePN1000):Locate15,3,ImPN-1000Int(ImPN1000)显示隧洞中心坐标（简化坐标，仅到百位数）11d=:Locate3,6,List1[18]显示隧洞偏移值12Locate3,4,H:Locate15,4,List1[20]计算并显示设计高程和隧洞中心高程13IfQ=12AndList1[13]0:Then14Q:GotoA:IfEnd如果存在长链的重复桩号，则再次对重复桩号进行计算14Goto115Lbl2管片检测计算模式16ProgSYINPTXY:ProgSYZBFS输入三维坐标，调用坐标反算程序17ClrText:Fix3:List1[7]F:X::Locate3,1,RePF:Y::Locate3,2,ImPF:Z::Locate3,3,List1[8]清屏，回显测点坐标和高程18K=:Locate3,4,List1[10]:Locate20,4,List1[11