全站儀三角高程測量在礦山測量中的問題及對策

侯金臣++石磊++蔡文慧

摘 要：依據(jù)三角高程測量精度分析，通過實(shí)例分析，對全站儀在礦山高程測量中的誤差分析，巷道斷面高度限定條件下，適當(dāng)加入實(shí)測改正量，提高精度，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：三角高程 全站儀 實(shí)測改正量 精度

中圖分類號：TD17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0025-02

高程測量根據(jù)使用儀器不同可分為三角高程測量和水準(zhǔn)測量，三角高程測量主要選用經(jīng)緯儀或者全站儀，水準(zhǔn)測量主要選用水準(zhǔn)儀。在現(xiàn)今礦山測量工作中，由于井下作業(yè)情況和儀器應(yīng)用情況，多采用全站儀代替經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀來進(jìn)行高程（差）測量，不僅工作效率大大提高，還能減小測量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和減小測量工作帶來的誤差。但在實(shí)際工作中，選用的方法和實(shí)際情況決定測量誤差的大小，因此眾多測量工作這關(guān)注這些問題。本研究從全站儀三角高程測量的誤差分析入手，通過全站儀在湖南玉嶺多金屬礦山施測數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)得到在此類情況下處理和減小誤差，提高精度的處理方法。

1 三角高程測量的精度分析

三角高程測量以測量豎直角δ和斜邊長L（或者平距D）來求取相鄰兩點(diǎn)間高程：

2 井下三角高程測量原理

礦山巷道測量時(shí)，根據(jù)巷道坡度的大小、采礦工程的要求等具體情況，選用水準(zhǔn)測量或三角高程測量測定。當(dāng)巷道傾角小于5°時(shí)采用水準(zhǔn)測量；傾角在5°～8°之間可采用水準(zhǔn)測量，也可采用三角高程測量，當(dāng)傾角大于8°時(shí)則采用三角高程測量。并根據(jù)測距與測傾角誤差的影響，在距離達(dá)到400 m和超過400 m以后，傾角加大誤差減??；當(dāng)傾角接近90°時(shí)測量高程的誤差受傾角誤差影響很小，可達(dá)到很高的精度[2]。傾角小，距離短，誤差小；傾角小，距離長，誤差大；傾角大；距離短，誤差相對?。粌A角大，距離長，誤差大。

巷道高程測量選用三角高程測量，由于本項(xiàng)目工程量較大，需要進(jìn)行巷道總長度10 km，為加快測量速度和精度的實(shí)用要求，采用全站儀的高程測量，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)線測量。

巷道導(dǎo)線點(diǎn)多選在頂板上，i和v為負(fù)值，在底板時(shí)為正值。這與地面測量的記錄又有不同：基本原理及測量數(shù)據(jù)如圖1。

圖中：L′為實(shí)測斜長，基本控制導(dǎo)線應(yīng)是經(jīng)三項(xiàng)改正后的斜長；δ為垂直角，仰角為正，俯角為負(fù)；i為儀器高，由測點(diǎn)量至儀器中心的高度；v為覘標(biāo)高，由測點(diǎn)量至照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的高度。

3 施測及數(shù)據(jù)整理

巷道測量采用三架法。附合導(dǎo)線水平角和垂直角各測一測回，閉合支導(dǎo)線水平角左右角各測一測回，變換儀器高后垂直角各測一測回。觀測時(shí)儀器和覘牌都嚴(yán)格整平、對中。水平角2C互差不大于13″，垂直角指標(biāo)差之差不大于15″。觀測數(shù)據(jù)秒不修改，分不連環(huán)改，觀測數(shù)據(jù)超限者，重新觀測，重新記錄。儀器高從標(biāo)面量至全站儀示高點(diǎn)的高度；棱鏡高從標(biāo)面量至棱鏡中心。平面和高程分開記錄整理，摘錄一部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1（只摘錄參與三角高程計(jì)算部分）。

4 平差檢測

巷道導(dǎo)線采用“清華三維Nasew2003”進(jìn)行嚴(yán)密平差，并進(jìn)行高程平差。

三角高程平差結(jié)果超限；按公式（4）編寫Excel簡易平差計(jì)算[3]，結(jié)果超限；加入氣象、加常數(shù)等項(xiàng)改正后超限，不能滿足要求，結(jié)果不可采用。

5 原因查找

檢查數(shù)據(jù)，豎直角接近90°，有個(gè)別傾角差15°～20°之間，誤差影響較?。捎杀碇锌闯觯Ｊy距離不大，對誤差影響不大。

仔細(xì)尋找原因，施測時(shí)，儀器高量多數(shù)取量為斜高，量取時(shí)操作結(jié)果如圖2。

由于井下巷道斷面平均高度在2 m左右，為使儀器能架設(shè)后便于測量，架設(shè)儀器后測得儀器高都在-0.5～-1.0 m左右。選取儀器平均寬度，根據(jù)圖2，由實(shí)際參與計(jì)算i，實(shí)際高度i（-0.5～-1.0 m），及計(jì)算后差值，歸算結(jié)果如表2。

計(jì)算比較得出，實(shí)測儀器高i，在-0.5～ -1.0 m之間，由于儀器寬度的影響使i值誤差加大，在此基礎(chǔ)上嘗試性加入均值差值5 mm后，進(jìn)行高程平差計(jì)算。平差計(jì)算結(jié)果優(yōu)良，達(dá)到實(shí)際精度要求。

6 結(jié)論

利用全站儀三角高程測量，工作效率提高，能同時(shí)進(jìn)行平面導(dǎo)線測量。特別在井下高程測量中，巷道斷面高度不大，傾角在90°附近時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)平差和改正計(jì)算，要考慮儀器寬度影響，根據(jù)實(shí)測情況和使用儀器情況，外業(yè)數(shù)據(jù)完全正確的前提下，加入由于傾斜測量儀器高引起的改正量，從而達(dá)到精度的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 張國良.礦山測量學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[2] 許紹文，段蔚平.全站儀在礦山測量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013（10）：79-80.

[3] 馬進(jìn)虎.EXCEL在礦山導(dǎo)線測量計(jì)算中的運(yùn)用[J].能源與科技，2013（11）：165-166.endprint

摘 要：依據(jù)三角高程測量精度分析，通過實(shí)例分析，對全站儀在礦山高程測量中的誤差分析，巷道斷面高度限定條件下，適當(dāng)加入實(shí)測改正量，提高精度，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：三角高程 全站儀 實(shí)測改正量 精度

中圖分類號：TD17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0025-02

高程測量根據(jù)使用儀器不同可分為三角高程測量和水準(zhǔn)測量，三角高程測量主要選用經(jīng)緯儀或者全站儀，水準(zhǔn)測量主要選用水準(zhǔn)儀。在現(xiàn)今礦山測量工作中，由于井下作業(yè)情況和儀器應(yīng)用情況，多采用全站儀代替經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀來進(jìn)行高程（差）測量，不僅工作效率大大提高，還能減小測量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和減小測量工作帶來的誤差。但在實(shí)際工作中，選用的方法和實(shí)際情況決定測量誤差的大小，因此眾多測量工作這關(guān)注這些問題。本研究從全站儀三角高程測量的誤差分析入手，通過全站儀在湖南玉嶺多金屬礦山施測數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)得到在此類情況下處理和減小誤差，提高精度的處理方法。

1 三角高程測量的精度分析

三角高程測量以測量豎直角δ和斜邊長L（或者平距D）來求取相鄰兩點(diǎn)間高程：

2 井下三角高程測量原理

礦山巷道測量時(shí)，根據(jù)巷道坡度的大小、采礦工程的要求等具體情況，選用水準(zhǔn)測量或三角高程測量測定。當(dāng)巷道傾角小于5°時(shí)采用水準(zhǔn)測量；傾角在5°～8°之間可采用水準(zhǔn)測量，也可采用三角高程測量，當(dāng)傾角大于8°時(shí)則采用三角高程測量。并根據(jù)測距與測傾角誤差的影響，在距離達(dá)到400 m和超過400 m以后，傾角加大誤差減??；當(dāng)傾角接近90°時(shí)測量高程的誤差受傾角誤差影響很小，可達(dá)到很高的精度[2]。傾角小，距離短，誤差?。粌A角小，距離長，誤差大；傾角大；距離短，誤差相對??；傾角大，距離長，誤差大。

巷道高程測量選用三角高程測量，由于本項(xiàng)目工程量較大，需要進(jìn)行巷道總長度10 km，為加快測量速度和精度的實(shí)用要求，采用全站儀的高程測量，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)線測量。

巷道導(dǎo)線點(diǎn)多選在頂板上，i和v為負(fù)值，在底板時(shí)為正值。這與地面測量的記錄又有不同：基本原理及測量數(shù)據(jù)如圖1。

圖中：L′為實(shí)測斜長，基本控制導(dǎo)線應(yīng)是經(jīng)三項(xiàng)改正后的斜長；δ為垂直角，仰角為正，俯角為負(fù)；i為儀器高，由測點(diǎn)量至儀器中心的高度；v為覘標(biāo)高，由測點(diǎn)量至照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的高度。

3 施測及數(shù)據(jù)整理

巷道測量采用三架法。附合導(dǎo)線水平角和垂直角各測一測回，閉合支導(dǎo)線水平角左右角各測一測回，變換儀器高后垂直角各測一測回。觀測時(shí)儀器和覘牌都嚴(yán)格整平、對中。水平角2C互差不大于13″，垂直角指標(biāo)差之差不大于15″。觀測數(shù)據(jù)秒不修改，分不連環(huán)改，觀測數(shù)據(jù)超限者，重新觀測，重新記錄。儀器高從標(biāo)面量至全站儀示高點(diǎn)的高度；棱鏡高從標(biāo)面量至棱鏡中心。平面和高程分開記錄整理，摘錄一部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1（只摘錄參與三角高程計(jì)算部分）。

4 平差檢測

巷道導(dǎo)線采用“清華三維Nasew2003”進(jìn)行嚴(yán)密平差，并進(jìn)行高程平差。

三角高程平差結(jié)果超限；按公式（4）編寫Excel簡易平差計(jì)算[3]，結(jié)果超限；加入氣象、加常數(shù)等項(xiàng)改正后超限，不能滿足要求，結(jié)果不可采用。

5 原因查找

檢查數(shù)據(jù)，豎直角接近90°，有個(gè)別傾角差15°～20°之間，誤差影響較小（可由表中看出）。施測距離不大，對誤差影響不大。

仔細(xì)尋找原因，施測時(shí)，儀器高量多數(shù)取量為斜高，量取時(shí)操作結(jié)果如圖2。

由于井下巷道斷面平均高度在2 m左右，為使儀器能架設(shè)后便于測量，架設(shè)儀器后測得儀器高都在-0.5～-1.0 m左右。選取儀器平均寬度，根據(jù)圖2，由實(shí)際參與計(jì)算i，實(shí)際高度i（-0.5～-1.0 m），及計(jì)算后差值，歸算結(jié)果如表2。

計(jì)算比較得出，實(shí)測儀器高i，在-0.5～ -1.0 m之間，由于儀器寬度的影響使i值誤差加大，在此基礎(chǔ)上嘗試性加入均值差值5 mm后，進(jìn)行高程平差計(jì)算。平差計(jì)算結(jié)果優(yōu)良，達(dá)到實(shí)際精度要求。

6 結(jié)論

利用全站儀三角高程測量，工作效率提高，能同時(shí)進(jìn)行平面導(dǎo)線測量。特別在井下高程測量中，巷道斷面高度不大，傾角在90°附近時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)平差和改正計(jì)算，要考慮儀器寬度影響，根據(jù)實(shí)測情況和使用儀器情況，外業(yè)數(shù)據(jù)完全正確的前提下，加入由于傾斜測量儀器高引起的改正量，從而達(dá)到精度的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 張國良.礦山測量學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[2] 許紹文，段蔚平.全站儀在礦山測量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013（10）：79-80.

[3] 馬進(jìn)虎.EXCEL在礦山導(dǎo)線測量計(jì)算中的運(yùn)用[J].能源與科技，2013（11）：165-166.endprint

摘 要：依據(jù)三角高程測量精度分析，通過實(shí)例分析，對全站儀在礦山高程測量中的誤差分析，巷道斷面高度限定條件下，適當(dāng)加入實(shí)測改正量，提高精度，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：三角高程 全站儀 實(shí)測改正量 精度

中圖分類號：TD17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0025-02

高程測量根據(jù)使用儀器不同可分為三角高程測量和水準(zhǔn)測量，三角高程測量主要選用經(jīng)緯儀或者全站儀，水準(zhǔn)測量主要選用水準(zhǔn)儀。在現(xiàn)今礦山測量工作中，由于井下作業(yè)情況和儀器應(yīng)用情況，多采用全站儀代替經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀來進(jìn)行高程（差）測量，不僅工作效率大大提高，還能減小測量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和減小測量工作帶來的誤差。但在實(shí)際工作中，選用的方法和實(shí)際情況決定測量誤差的大小，因此眾多測量工作這關(guān)注這些問題。本研究從全站儀三角高程測量的誤差分析入手，通過全站儀在湖南玉嶺多金屬礦山施測數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)得到在此類情況下處理和減小誤差，提高精度的處理方法。

1 三角高程測量的精度分析

三角高程測量以測量豎直角δ和斜邊長L（或者平距D）來求取相鄰兩點(diǎn)間高程：

2 井下三角高程測量原理

礦山巷道測量時(shí)，根據(jù)巷道坡度的大小、采礦工程的要求等具體情況，選用水準(zhǔn)測量或三角高程測量測定。當(dāng)巷道傾角小于5°時(shí)采用水準(zhǔn)測量；傾角在5°～8°之間可采用水準(zhǔn)測量，也可采用三角高程測量，當(dāng)傾角大于8°時(shí)則采用三角高程測量。并根據(jù)測距與測傾角誤差的影響，在距離達(dá)到400 m和超過400 m以后，傾角加大誤差減??；當(dāng)傾角接近90°時(shí)測量高程的誤差受傾角誤差影響很小，可達(dá)到很高的精度[2]。傾角小，距離短，誤差??；傾角小，距離長，誤差大；傾角大；距離短，誤差相對?。粌A角大，距離長，誤差大。

巷道高程測量選用三角高程測量，由于本項(xiàng)目工程量較大，需要進(jìn)行巷道總長度10 km，為加快測量速度和精度的實(shí)用要求，采用全站儀的高程測量，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)線測量。

巷道導(dǎo)線點(diǎn)多選在頂板上，i和v為負(fù)值，在底板時(shí)為正值。這與地面測量的記錄又有不同：基本原理及測量數(shù)據(jù)如圖1。

圖中：L′為實(shí)測斜長，基本控制導(dǎo)線應(yīng)是經(jīng)三項(xiàng)改正后的斜長；δ為垂直角，仰角為正，俯角為負(fù)；i為儀器高，由測點(diǎn)量至儀器中心的高度；v為覘標(biāo)高，由測點(diǎn)量至照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的高度。

3 施測及數(shù)據(jù)整理

巷道測量采用三架法。附合導(dǎo)線水平角和垂直角各測一測回，閉合支導(dǎo)線水平角左右角各測一測回，變換儀器高后垂直角各測一測回。觀測時(shí)儀器和覘牌都嚴(yán)格整平、對中。水平角2C互差不大于13″，垂直角指標(biāo)差之差不大于15″。觀測數(shù)據(jù)秒不修改，分不連環(huán)改，觀測數(shù)據(jù)超限者，重新觀測，重新記錄。儀器高從標(biāo)面量至全站儀示高點(diǎn)的高度；棱鏡高從標(biāo)面量至棱鏡中心。平面和高程分開記錄整理，摘錄一部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1（只摘錄參與三角高程計(jì)算部分）。

4 平差檢測

巷道導(dǎo)線采用“清華三維Nasew2003”進(jìn)行嚴(yán)密平差，并進(jìn)行高程平差。

三角高程平差結(jié)果超限；按公式（4）編寫Excel簡易平差計(jì)算[3]，結(jié)果超限；加入氣象、加常數(shù)等項(xiàng)改正后超限，不能滿足要求，結(jié)果不可采用。

5 原因查找

檢查數(shù)據(jù)，豎直角接近90°，有個(gè)別傾角差15°～20°之間，誤差影響較?。捎杀碇锌闯觯Ｊy距離不大，對誤差影響不大。

仔細(xì)尋找原因，施測時(shí)，儀器高量多數(shù)取量為斜高，量取時(shí)操作結(jié)果如圖2。

由于井下巷道斷面平均高度在2 m左右，為使儀器能架設(shè)后便于測量，架設(shè)儀器后測得儀器高都在-0.5～-1.0 m左右。選取儀器平均寬度，根據(jù)圖2，由實(shí)際參與計(jì)算i，實(shí)際高度i（-0.5～-1.0 m），及計(jì)算后差值，歸算結(jié)果如表2。

計(jì)算比較得出，實(shí)測儀器高i，在-0.5～ -1.0 m之間，由于儀器寬度的影響使i值誤差加大，在此基礎(chǔ)上嘗試性加入均值差值5 mm后，進(jìn)行高程平差計(jì)算。平差計(jì)算結(jié)果優(yōu)良，達(dá)到實(shí)際精度要求。

6 結(jié)論

利用全站儀三角高程測量，工作效率提高，能同時(shí)進(jìn)行平面導(dǎo)線測量。特別在井下高程測量中，巷道斷面高度不大，傾角在90°附近時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)平差和改正計(jì)算，要考慮儀器寬度影響，根據(jù)實(shí)測情況和使用儀器情況，外業(yè)數(shù)據(jù)完全正確的前提下，加入由于傾斜測量儀器高引起的改正量，從而達(dá)到精度的要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 張國良.礦山測量學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[2] 許紹文，段蔚平.全站儀在礦山測量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013（10）：79-80.

[3] 馬進(jìn)虎.EXCEL在礦山導(dǎo)線測量計(jì)算中的運(yùn)用[J].能源與科技，2013（11）：165-166.endprint