提升全站儀在礦山測(cè)繪中測(cè)量精度的研究

艾高克

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司五礦，河南 平頂山 467000）

一、全站儀的特點(diǎn)

全站儀，即全站型電子測(cè)距儀（ElectronicTotalStation），是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。全站儀目前是測(cè)量的主流儀器，根據(jù)用途不同，有各種不同精度的產(chǎn)品，一般城市測(cè)量中2秒級(jí)儀器使用較為普遍。本文主要利用全站儀的測(cè)角測(cè)距功能，對(duì)RTK所做的施工控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢核。全站儀屬于測(cè)量設(shè)備，相較于人工測(cè)量設(shè)備，全站儀具有顯著的自動(dòng)化特點(diǎn)。同時(shí)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，全站儀還具有明顯的智能化特點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，全站儀能夠自主實(shí)施數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、修正、傳輸以及存儲(chǔ)。借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全站儀能夠以開(kāi)放性與全面性特征，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)比對(duì)校正數(shù)據(jù)、自動(dòng)更新數(shù)據(jù)等。借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，全站儀能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，將測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸?shù)接?jì)算機(jī)終端，并完成存儲(chǔ)。此外，智能化全站儀軟件通過(guò)與測(cè)繪軟件的配合，通過(guò)遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離測(cè)量，進(jìn)一步解放人力，提高測(cè)量效率。

二、電子全站儀測(cè)量

（一）導(dǎo)線測(cè)量

井下導(dǎo)線點(diǎn)一般布置在巷道頂板，礦山處于回采階段，首采階段各水平下盤運(yùn)輸巷與上盤回風(fēng)巷復(fù)合導(dǎo)線網(wǎng)已經(jīng)形成，由于井下礦房爆破或巷道支護(hù)的破壞，個(gè)別導(dǎo)線點(diǎn)遭到破壞或掉落，故在回采測(cè)量作業(yè)前，需對(duì)上下盤導(dǎo)線控制網(wǎng)進(jìn)行修復(fù)，并進(jìn)行復(fù)測(cè)，使其滿足測(cè)量精度要求，為回采施工測(cè)量打下基礎(chǔ)。

1.配備全站儀一臺(tái)，三腳架一架，垂球3個(gè)，反光片2個(gè)。

2.在儀器點(diǎn)C安置全站儀，整平對(duì)中，在后視點(diǎn)A和前視點(diǎn)B接下線繩懸掛垂球作為覘標(biāo)。

3.在后視點(diǎn)A和前視點(diǎn)B線繩上懸掛反射片后，穩(wěn)定線繩，保證其不晃動(dòng)[3]。

4.使用全站儀定向功能，依次輸入后視點(diǎn)A和儀器點(diǎn)C的坐標(biāo)，進(jìn)行定向，并與計(jì)算后視方位進(jìn)行比較，確保輸入后儀器點(diǎn)坐標(biāo)正確。

5.瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)A，瞄準(zhǔn)時(shí)應(yīng)先用望遠(yuǎn)鏡筒外的準(zhǔn)星大致照準(zhǔn)覘標(biāo)處的燈光，再調(diào)焦對(duì)光，并用礦燈照明十字絲，確保線繩中心與十字絲豎絲完全重合，即可進(jìn)行后視點(diǎn)A定向。

6.使用全站儀測(cè)量功能，瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)A，將十字絲對(duì)準(zhǔn)反射片，進(jìn)行后視點(diǎn)A坐標(biāo)測(cè)量。所測(cè)A點(diǎn)坐標(biāo)（X1,Y1）與A點(diǎn)復(fù)測(cè)坐標(biāo)（X,Y）進(jìn)行比對(duì)，滿足X-X1≤|3|mm,Y-Y1≤|3|mm。如不滿足精度，需穩(wěn)定線繩，并重復(fù)（5）和（6）項(xiàng)。

7.穩(wěn)定待測(cè)點(diǎn)B線繩，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)B，確保線繩中心與十字絲豎絲完全重合。

8.上下移動(dòng)照準(zhǔn)部，使十字絲與反射片中心位置重合，使用全站儀測(cè)距功能可直接測(cè)出B點(diǎn)坐標(biāo)。

9.為保證測(cè)量精度，需多次測(cè)量B點(diǎn)坐標(biāo)，取測(cè)量B點(diǎn)坐標(biāo)（X2,Y2)3mm以內(nèi)數(shù)值為有效數(shù)值，并取其算數(shù)平均數(shù)作為最終坐標(biāo)。

（二）施工放樣

施工放樣是井下巷道掘進(jìn)的重要工作，井下中段較多，作業(yè)面多，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，有時(shí)放設(shè)一趟中線需要多個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，往往一個(gè)礦山只配備一臺(tái)全站儀，所以在礦山回采加速階段，使用原有全站儀配棱鏡的方法，無(wú)法滿足施工需求，如若在精度要求內(nèi)，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行中線放設(shè)，可以采用反射片代替棱鏡，使用全站儀免棱鏡功能進(jìn)行中線點(diǎn)放設(shè)，不僅可以節(jié)省時(shí)間和人力，也可以靈活地進(jìn)行頂板或兩幫的點(diǎn)位放樣。

1.配備全站儀一臺(tái)，三腳架一架，垂球2個(gè)、反光片2個(gè)。

2.在一支點(diǎn)C安置全站儀，整平對(duì)中，在后視點(diǎn)A線繩懸掛垂球作為覘標(biāo)。

3.在后視點(diǎn)A懸掛反光射片后，穩(wěn)定線繩，保證其不晃動(dòng)。

4.使用全站儀放樣功能，依次輸入后視點(diǎn)A和儀器點(diǎn)C的坐標(biāo)，進(jìn)行定向，并與計(jì)算后視方位進(jìn)行比較，確保輸入后儀器點(diǎn)視點(diǎn)坐標(biāo)正確。

5.瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)A，先用望遠(yuǎn)鏡筒外的準(zhǔn)星大致照準(zhǔn)覘標(biāo)處的燈光，再調(diào)焦對(duì)光，并用礦燈照明十字絲，確保線繩中心與十字絲豎絲完全重合，即可進(jìn)行后視點(diǎn)A定向。

6.瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)A，將十字絲對(duì)準(zhǔn)反光片，進(jìn)行后視點(diǎn)A坐標(biāo)測(cè)量。所測(cè)A點(diǎn)坐標(biāo)（X1,Y1）與A點(diǎn)復(fù)測(cè)坐標(biāo)（X,Y）進(jìn)行比對(duì)，滿足X-X1≤|3|mm,Y-Y1≤|3|mm。如不滿足精度，需重復(fù)（5）和（6）項(xiàng)。

7.轉(zhuǎn)動(dòng)全站儀水平度盤至目標(biāo)點(diǎn)B的設(shè)計(jì)方位和距離，即可進(jìn)行B點(diǎn)放樣。

8.如放樣過(guò)程中需要布設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，使用鉛筆畫點(diǎn)并以根部作為覘標(biāo)進(jìn)行定向后，以反射片根部配合全站儀測(cè)量功能，即可測(cè)取轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo)。

三、全站儀貫通測(cè)量方案優(yōu)化

為了提升全站儀在應(yīng)用過(guò)程中的測(cè)量精確性，在分析全站儀測(cè)量誤差的基礎(chǔ)上優(yōu)化測(cè)量方案。具體如下：(1)針對(duì)井下測(cè)量環(huán)境復(fù)雜、不同測(cè)量人員專業(yè)技術(shù)能力差異導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差的問(wèn)題，測(cè)量部門規(guī)范煤礦井下測(cè)量方案。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)規(guī)定必須先布設(shè)高級(jí)導(dǎo)線然后再布設(shè)低級(jí)導(dǎo)線，利用高級(jí)導(dǎo)線對(duì)低級(jí)導(dǎo)線的布設(shè)情況進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)導(dǎo)線網(wǎng)在布設(shè)時(shí)采用多網(wǎng)交叉布設(shè)的方案，從而有效地減小橫向測(cè)量誤差。(2)針對(duì)煤礦井下風(fēng)量大、粉塵濃度大、能見(jiàn)度低的情況，采用在全站儀棱鏡處設(shè)置大重量的防震球，在下側(cè)設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，在測(cè)量前需要對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)才能進(jìn)行測(cè)量，從而有效地降低井下環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。(3)在測(cè)量時(shí)為了降低人員測(cè)量水平對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，采用多次測(cè)量求平均值的方法，同時(shí)采用盤左、盤右測(cè)量數(shù)值的平均值作為測(cè)量結(jié)果，降低測(cè)量人員對(duì)測(cè)試效果的影響。(4)針對(duì)對(duì)中偏心距對(duì)測(cè)量結(jié)果影響大的現(xiàn)狀提出了采用偏距法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，同時(shí)建立測(cè)量的起始測(cè)量坐標(biāo)系，確保測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。

四、結(jié)語(yǔ)

各礦山開(kāi)采企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)現(xiàn)階段礦山測(cè)繪工作中存在的問(wèn)題，通過(guò)借鑒先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)、完善管理等措施，不斷提升礦山測(cè)繪效率及測(cè)繪質(zhì)量，從而提升礦山開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益。