一、序言
在共和国浩瀚版图的东北边陲，位于辽宁省东部桓仁县雅河乡弯弯川村，又一处堪称世界奇迹的胜境悄然而出，国家AAA级景区：桓仁县望天洞。洞内钟乳丛生晶莹剔透，如峰如柱、如林如笋、如塔如佛、如花如瀑。迷宫三层；洞中有洞，洞洞相通、门中有门，门门可行。迂回曲折，扑朔迷离。洞长累加距离约7公里。中国洞穴学会秘书长、洞穴专家朱学稳称之为“北国桓仁望天洞，规模迷道第一家”。通过中韩两国洞穴专家联合考察和综合研究证明；望天洞三项指标达到国内第一，两项达到北方第一。
三项国内第一的指标分别是：①微型石梯田数量及边石坝类型全国第一。在已开发的洞内，经不完全统计有各种类型的边石坝和石梯田4,534个，因为已开发洞穴的长度仅占洞穴总长度的1/3，据此推算，整个望天洞石梯田肯定超过10,000个。边石坝类型有：斜坡型、直立型、薄壁型、厚壁型、平顶型、复合型（边石坝的顶部和斜坡上具小型石梯田）等。②某些地点钟乳石生长速率国内第一，在1994年洞穴开发时修建的铁栏杆上发现我国生长速率最快的钟乳石。这些钟乳石（包括鹅管和下面的石笋）在最近14年间生长总长度达2厘米，平均每年生长达到1.667毫米，是桂林甄皮岩洞穴中钟乳石生长速度的1,389倍。这一发现表明：我国北方洞中钟乳石生长的速度要快于南方。③发现国内最长的迷宫洞穴。在洞中某处约10,000平方米的范围内分布有1,100米长，纵横交错迂回曲折，每个直线段最长不过10米，一般宽度不超过几米，最窄处人侧身才能通过。这样的迷宫状洞穴国内尚无报道。
两项北方第一分别是：①望天洞的规模和长度在我国黄河以北地区尚属第一，通过测量洞穴目前的主洞总长度为5,635米，地下暗河长度估计超过4千米，所以望天洞中长度是原来被称为“北方最长的洞穴”的本溪水洞（3,074.5米）长度的3倍有余。②发现我国北方最大的洞穴大厅——“万人大厅”。该大厅长170米，宽45米，高10余米，面积7,650平方米，比过去号称“北方最大的洞穴大厅”的本溪水洞“大雪山大厅”（3,768平方米）大一倍有余。
二、探察工作
1992年7月在桓仁县县委、县政府及桓仁县旅游局的协助下，中国科学院地质研究所研究员陈诗才同志经过近一个月的探察工作，获得了重要的结论性突破。该洞长约7000米，其中最为著名的是迷宫段，长度超过1000米，为国内典型的重要性居第一位的迷道。
此洞吸引了大量游人，给当地旅游业带来了生机。当时洞内建议开发2000余米。洞内的40阶梯、九九十八弯、清风送爽景点非常狭窄、行走极其困难，游人游到尽头—玉莲倒悬之处，恰是引人入胜之时，还渴望看到更好的景观。由于没有出口，只能原路返回，体力消耗很大，进出相向游人还需有秩序的避让方可通行。原路返回出口的游人兴致大减，毫无新鲜感，大大制约影响了望天洞景区的经济效益甚至影响了桓仁旅游业的发展。
鉴于此，急需开发规划设计出口，但是当时没有任何技术基础资料。.于是桓仁县旅游局委托中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队对望天洞进行基础测绘工作。
三、测绘工作
一九九八年笔者带领测绘人员开展了望天洞洞穴测量，当时开发资金严重不足，洞内工作环境很恶劣，为了扶持当地旅游业发展，测量人员克服重重困难，首期工程工作一个多月时间，由于作业环境的限制，很难满足技术要求。技术人员反复研究、进行精度估算。
1.景区地形测量：控制面积6平方公里,洞外二级光电测距闭合导线1514.086米.平均边长378.522米。
导线精度统计表
环线长 | 折 角 数 | 测角中误差 | 相对精度 | 图形条件闭合差 |
实测 | 限差 | 实测 | 限差 | 实测 | 限差 |
3978.8 | 8 | ±9″ | ±10″ | 1/32000 | 1/10000 | ±27″ | ±56.″6 |
望天洞景区两期测绘1：1000地形图2.0平方公里，等高线间距为2米；坐标系统为1954年北京坐标系，1956年黄海高程系统。
2.洞内测量:多处测段坡度大,20°—40°之间>15°规范规定;多处通道不足1米宽,高不足1.6米;有五个测段边长在2.04—2.08米,规范规定>15米.难以架设仪器和通视。
作业员观测时个别测段要屈身而卧，脸部紧贴洞壁，有时从脚架上面攀石崖而跃，时而又在脚架下象杂技演员钻圈一样爬行，时常在顶板较低的地方头部被撞出血包。作业条件艰苦，过去曾委托过其它测绘队伍，洞内也选了部分点，由于作业难度过大，便弃之而去……前期洞内测量我们克服了重重困难，夜以继日地外业工作28天，施测84个点,导线全长1025.874米,平均边长12.36米,导线相邻边长、天顶距严重超出规范之限差。
单一支导线无任何校核条件，精度指标很难达到。复测要花费约二个月时间，工作难度太大，只能想方设法提高观测精度。经设计论证决定：使用瑞士产组合式DM——502光电测距仪（1秒）进行观测；采用精确对中、照准，三联角架全圆测回法；水平角、天顶距、左右角两测回，距离精测三测回；仪器高、照准高均量至毫米。采集数据进行各项严格改正后，用导线严密平差程序进行计算。平差后成果按规范导线点终点点位中误差估算:
依下式：
M端=± n·ms2+（n+1.5）/3·（l·mβ/ρ″）2
计算得：
M端内=±0.794m M端外=±0.100m M综合=±2.007m
终点高程导线中误差精度估算：
依下式：
Mh=± 2〔(S·cosα·mα/ρ″)2+( ms·sinα)2+(S2·mh/(2R) ) 2〕·n
计算得：
Mh单内=±44.159mm Mh单外=±21.38mm Mh综单=±45.66mm
按规范规定导线点终点点位中误差±2.007米; 超限±0.5米;
终点高程导线中误差±45.66mm/km超限±17mm/km
经反复论证、技术资料核查估算，预计横向贯通问题不大，决定进行出口设计。
3.出口设计
在桓仁县委、县政府的支持下，当时主管旅游业副县长黄柏栋同志及旅游局领导同志与笔者进行踏勘设计，在洞内探察时，笔者不慎坠落十余米洞下，脚部伤损，险些丧生……
经实地考察论证，笔者设计了三个方案，前两个方案论证后，一是距离较长，贯通坡度在20度左右，倾角太大，工作量大、排渣困难，成本也高，不予采用。于是，笔者与县领导继续巡查，发现景区西祥凤沟中部有一处独立山峰，风景宜人，排渣修路、排水都具备良好施工条件，经研究决定出口设计在此处。
4.出口贯通
经研究设计计算，进口到贯通点259.074米，高差32.917米；坡度角- 07°07′26″。洞高2.0米，宽1.8米；坡降比为：1:7 .87 ；坡度较缓，用“四不象”柴油车运出石渣直接铺设路基，一举两得。
为了保证贯通，采取了设计贯通方向与洞穴走向交叉，贯通点高程抬高0.8米，贯通点顶板距底版约高20米，以防观测误差对贯通点的偏离过大，留有较大保险系数。
