GPT—3000LN型全站儀在礦山測量中的應(yīng)用

張洪超　王鴻波

【摘 要】本文簡要介紹了GPT-3002LN型全站儀的主要特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)， 闡述了其在礦山測量主要工作中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】免棱鏡全站儀；礦山測量；應(yīng)用

隨著科技的不斷進(jìn)步，測繪儀器設(shè)備迅速發(fā)展，新儀器不斷的出現(xiàn)。在全站儀方面的重要發(fā)展是長距離免棱鏡全站儀的出現(xiàn)，免棱鏡全站儀的免棱鏡視距由初期幾十米發(fā)展到當(dāng)前的一千米以上。目前長距離免棱鏡全站儀主要有徠卡（Leica）1200系列、拓普康GPT-3000LN系列和天寶5600系列，GPT —3000LN 型全站儀是2005年日本拓普康公司推出的 新一代全站儀 ，該儀器以其操作簡單 ，完備的測量功能 ，可靠的角度和距離測量數(shù)據(jù) ，以及堅(jiān)固的外殼和適用于全天候作業(yè)的結(jié)構(gòu)備受測量界人士的青睞 。特別是在礦山測量工作中，在現(xiàn)場布控、地形測量 、施工放樣等方面發(fā)揮得淋漓盡致 ，大大提高了測量工作效率 ，減輕了測量人員的內(nèi)外業(yè)工作強(qiáng)度。金渠金礦于2009年購置一臺該型儀器，主要用于工程 、放樣及大型工作面貫通測量，取得了良好成果。

1.GPT —3002LN 全站儀的特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)

1.1 主要技術(shù)指標(biāo)

測角精度 ： ±2″

測距精度 ： ±（3 mm + 2 ppm）

測程 ：3 km （單棱鏡）、250m（無棱鏡頭No Prism，簡稱NP）和1200m（LNP）。

1.2 主要特點(diǎn)

（1）無棱鏡測距和激光定線功能

望遠(yuǎn)鏡物鏡沿視準(zhǔn)線方向可發(fā)射兩束脈沖激光，其中測距用二極管發(fā)射的脈沖激光是對人眼無傷害的、不可見的1級激光，激光指示器用二極管發(fā)射的脈沖激光是光束非常窄的可見2級激光，它可以在被測物體表面形成一個(gè)直徑約5mm的激光光斑，用于近距離指示儀器視準(zhǔn)線位置，儀器標(biāo)配的定線指示器可用于100m范圍內(nèi)指示視準(zhǔn)線方向。

（2）雙光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精密測距

在有棱鏡測距模式下，儀器自動(dòng)使用寬測量光束，寬測量光束可以有熱閃爍條件下，保證長距離測量時(shí)測距光束的穩(wěn)定，達(dá)到精密測距的要求；在無棱鏡測距模式下，儀器自動(dòng)使用窄測量光束，窄測量光束可以保證從細(xì)密的鐵絲網(wǎng)間隙穿過時(shí)，準(zhǔn)確地測量出儀器至鐵絲網(wǎng)后墻的距離。

（3） 高精度的角度測量

儀器內(nèi)設(shè)雙軸補(bǔ)償器、補(bǔ)償精度為3′，在超出傾斜范圍且傾斜傳感器處于打開狀態(tài)時(shí)，屏幕將不顯示測量結(jié)果，需要重新整平儀器。

（4）高精度的距離測量

內(nèi)部設(shè)置氣象改正 （溫度 、氣壓） 、地球曲率改正以及棱鏡常數(shù)的輸入， 在野外碎部采集中可以把儀器加常數(shù)的整數(shù) （單位mm） 部分以棱鏡常數(shù)形式輸入，可以使 測距更準(zhǔn)確，計(jì)算更方便。

（5）豐富的內(nèi)置程序

①建站功能：以測站點(diǎn) 為原點(diǎn) （0 ，0 ，0） 或置入測站點(diǎn) （X ， Y，Z） 的坐標(biāo)測量；

②對邊測量功能 （ML M） ： 測量目標(biāo)之間的平距、斜距和相對高；

③懸高測量功能 （ R EM） ： 這個(gè)功能可測量遠(yuǎn)高于或低于棱鏡的目標(biāo)點(diǎn)的高度；

④放樣測量功能：根據(jù)輸入角度距離或者是輸入二維、三維坐標(biāo)進(jìn)行放樣 。

2.在礦山測量中的應(yīng)用

在礦區(qū)小范圍控制測量和地形測量，大型井巷貫通測量、工業(yè)廣場平面的測繪中多次使用GPT-3002LN 型全站儀，實(shí)踐證明，使用全站儀有傳統(tǒng)光學(xué)儀器所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，測量速度快，精度高 。

傳統(tǒng)的控制測量手段一般采用三角鎖控制法，現(xiàn)在大部分都采用GPS測設(shè)，但GPS有時(shí)受外業(yè)條件的限制無法布設(shè)，若采用該全站儀進(jìn)行控制測量 ，可使作業(yè)簡易 、速度快 、精度高 ，采用導(dǎo)線測量的方法即可滿足控制測量的要求 。

免棱鏡全站儀對于地形和工程測量也都具有重要作用，例如對于人們無法攀登的懸崖陡壁的地形測量、地下大型工程的斷面測量、建筑物的變形測量等，采用免棱鏡全站儀測量可以大大節(jié)約時(shí)間，提高勞動(dòng)效率。

2.1用邊角后方交會(huì)的方法

在井下掘進(jìn)工程中布設(shè)臨時(shí)控制點(diǎn)，可以將控制點(diǎn)布設(shè)洞壁上，避免了掌子頭放炮對控制點(diǎn)的破壞，用邊角后方布設(shè)控制點(diǎn)放樣可大大提高掌子面的放樣速度，明顯提高生產(chǎn)效率。

邊角后方交會(huì)導(dǎo)線測量原理如下：

如圖所示，已知 A、B 兩導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)，求 C 點(diǎn)的坐標(biāo)。把儀器架在與 A 、B、C 點(diǎn)通視的任意一 點(diǎn)D 處，把 A 、B、D、C 點(diǎn)看成是一條導(dǎo)線，只要知道β1、β3 、LBD、LDC，就能求出C 點(diǎn)的坐標(biāo)。

在 D 點(diǎn)架儀器可以觀測β2、β3 、 LDA、LBD、LDC，因 此只有β1待求。在△ABD 中求β1

求出β1后就可以按正常導(dǎo)線計(jì)算公式求出C點(diǎn)坐標(biāo)。圖1所示用右角公式，圖2所示用左角公式。

在 D 點(diǎn)架設(shè)儀器，C 點(diǎn)高程的推算可以用該全站儀內(nèi)置的對邊測量程序直接測出A、B、C三點(diǎn)之間的高差，據(jù)此可以很方便計(jì)算出C點(diǎn)高程。

由于上述方法不需在B點(diǎn)架設(shè)儀器，而該全站儀又具有免棱鏡功能，B點(diǎn)也不需架設(shè)棱鏡，因此在礦山井巷的測量中可以將臨時(shí)點(diǎn)布設(shè)洞壁上，極大提高了井下測量的自主性和靈活性。

2.2 測繪地形圖

在測繪地形圖的工作中 ，充分發(fā)揮了 GPT-3002LN型全站儀的自動(dòng)測量的功能 ，使測圖速度大大提高 ，在實(shí)踐過程中采用的方法為 ：

用全站儀數(shù)據(jù)采集功能采集碎部點(diǎn)，記錄者作好草圖，并記錄好各點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，回到室內(nèi)將實(shí)測結(jié)果傳輸至計(jì)算機(jī)內(nèi)，由相應(yīng)的成圖軟件直接成圖，使測圖的速度成倍地提高 。

使用上述方法施測金渠金礦0.9平方公里的尾礦庫地形圖，原計(jì)劃十天的工作三天就完成了，而且由于該全站儀具有免棱鏡測量功能，在尾礦庫中一些人不能到的地區(qū)也能直接測量到，使此次測圖的精度有了很大的提高，更能準(zhǔn)確地反映出尾礦庫的現(xiàn)狀。不僅如此，在以后尾礦庫日常的監(jiān)測中，該全站儀也發(fā)揮了獨(dú)特的作用。

2.3 豎井聯(lián)系測量

在金渠金礦豎井聯(lián)系測量中，使用該全站儀的免棱鏡功能，直接用它測量出井口聯(lián)系點(diǎn)與投點(diǎn)鋼絲之間的距離（緊貼鋼絲放置反光板），大大提高了工作效率，也提高了測量精度。

3.結(jié)束語

全站儀是目前外業(yè)生產(chǎn)最為普及、實(shí)用的儀器，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測量數(shù)字 化、自動(dòng)化能力的提高，對全站儀的應(yīng)用與開發(fā) 提出更高的要求 。廣大全站儀使用者應(yīng)通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，交流體會(huì)，共同開發(fā)，從而為全站儀應(yīng)用提供一個(gè)廣闊前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]覃 輝 徐衛(wèi)東 任沂軍編著 《測量程序與新型全站儀的應(yīng)用》第2版，機(jī)械工業(yè)出版社，2007.6.

[2]姚華，黃吉勇，李忠 EXCEL 在礦井全站儀自由設(shè)站中的應(yīng)用，采礦技術(shù)，2008.6.

作者簡介：

張洪超（1959- ）男，1981年畢業(yè)于長沙有色工業(yè)學(xué)校礦山測量專業(yè)，工程師，現(xiàn)任河南金渠黃金股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)部副主任工程師。

王鴻波（1972- ）男，1992年畢業(yè)于沈陽黃金學(xué)院工程測量專業(yè)，工程師，現(xiàn)任河南金渠黃金股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)部副主任。