全站儀常數引起的測量事故及其常數測定①

摘 要:在全站儀測量過程中，作為配件的棱鏡是最容易被忽視的一個環節，本文通過測量事故案例分析，說明棱鏡常數的重要性;并通過棱鏡常數公式的理論推導和實踐操作步驟，來闡述棱鏡常數的測定原理和方法，旨在提高對全站儀測量方法的認識，降低測量事故的發生率。

關鍵詞:事故案例原因分析棱鏡常數測定公式測定方法

中圖分類號:TD1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0046-01

隨著全站儀的推廣使用和普及，有關全站儀測量的事故也隨之增加。在日常工作中，我們發現許多測量人員對全站儀和棱鏡間的測距工作原理不了解，認為所有棱鏡都是一樣的，或者不懂如何進行棱鏡常數的測定，而忽視全站儀棱鏡常數設置，從而造成不必要的測量事故。

1測量事故案例及事故原因分析

案例一:某單位參加集團公司測量行業技術大比武進，在17支參賽隊伍中，該單位的理論考試和觀測速度均取得第一名，內業計算經二人分別核算無誤，大家都認為穩得第一名，但經評審后發現測量精度很低，最后未能進入名次。

事故原因分析:在進行三架法閉合導線測量過程中，由于儀器自帶的配套棱鏡只有一個，便使用一個其它廠家的棱鏡，又忽略了棱鏡常數的設置，導致每一站的距離都比實際短，使得導線測量的精度大大降低。

案例二:某礦在井下巷道貫通時，經測算貫通相距未達到20m，因此未下達貫通前的預防措施通知。但一個工作面的放炮卻導致另一個工作面的石頭飛起，砸傷三名施工人員，測量數據明顯有誤，導致貫通時造成傷害事故。

事故原因分析:由于在做貫通測量時，使用了不配套的棱鏡，并且沒有對這個棱鏡進行常數測算，導致距離觀測有誤，直到貫通前，距離誤差已累計幾十米而未被發現，最終導致貫通時另一工作面的人員在無防備的情況下，受到石子沖擊受傷。

一般來說，是否設置了棱鏡常數和棱鏡常數的設置是否正確，在缺少導線檢核手段的礦山測量中一般是很難發現的，因此在使用新的棱鏡前一定要采用正確的測定手段對棱鏡常數進行必要的測定，在確定了正確的棱鏡常數后方可進行測量工作。

2全站儀棱鏡常數產生的原因

全站儀在利用棱鏡作為反射物進行測距時，棱鏡在接收到全站儀發出的電磁光波后，又將其按照原路反射回全站儀。全站儀就根據電磁波往返的相位差，間接測定往返時間，然后再根據電磁波在空氣中的傳播速度和時間，計算得出全站儀到棱鏡的距離。

因為在全站儀和棱鏡之間存在玻璃和空氣兩種傳播介子，使得電磁波在通過空氣和玻璃時的速度不一樣，所以按照電磁波在空氣中的速度所計算的距離和實際距離會產生距離差，如何消除這個距離差，就需要對棱鏡設置一個常數來改正。由于不同廠家所生產的棱鏡厚度、玻璃材質、加工工藝等不同，所以棱鏡常數也就不同，因此再更換棱鏡時，一定要加以測定。

3全站儀棱鏡常數的測定方法

3.1 測定棱鏡常數公式

選擇一條直線段AB，在AB線上選一點O。

分別測出它們的距離:SAO、SBO、SAB。

假設它們的實際距離分別為LAO、LBO、LAB，棱鏡常數為Δ，則有:

LAB=LAO+LBO其中:LAB=SAB+Δ，LAO=SAO+Δ，LBO=SBO+Δ

即:(SAB+Δ)=(SAO+Δ)+(SBO+Δ)

得:棱鏡常數Δ=SAB－(SAO+SBO)

3.2 測定步驟

選擇一個天氣晴朗的日子，最好在早上太陽還沒有出來或黃昏太陽落山前1小時，在一平坦場地上，選擇一條近似水平的邊長約100m的直線AB，釘入大頭針確定A點;在A點安置全站儀，按約100米的距離放樣B點，釘入大頭針確定B點;后視B點，按AB連線方位角精確放樣O點，確保O點在直線AB上，釘入大頭針確定O點。

在確定好A點、B點、O點位置后，將全站儀的棱鏡常數設置為0。

(1)在A點架設全站儀、B點架設棱鏡，精確測定AB間的水平距離10次，計算其平均值SAB。

(2)B點棱鏡不動，將全站儀移至O點，精確測定BO間的水平距離10次，計算其平均值SBO。

(3)O點全站儀不動，將棱鏡移至A點，精確測定AO間的水平距離10次，計算其平均值SAO。

(4)按棱鏡常數公式Δ=SAB－(SAO+SBO)，計算出棱鏡常數Δ。

(5)重復以上操作2次，若三次計算所得棱鏡常數Δ的互差均在±3mm之內，取平均值作為最后結果。

3.3 棱鏡常數的驗證

在全站儀中把棱鏡常數設置為我們所求得的棱鏡常數，利用礦區四等導線網來進行驗證，驗證的數據如表1所示。

驗證結果的差值在2mm范圍內，能夠滿足礦區的施工精度要求，因此我們可以放心的使用。

4結語

隨著各單位不同型號的全站儀、棱鏡的增加和損耗等因素，全站儀和棱鏡之間混用時，沒有測算棱鏡常數事件時有發生，大大降低了測量數據的精度，易發生測量事故。我們采用此種方法測定的棱鏡常數，方法比較簡易，數據比較接近真值，能夠滿足一般的日常施工需要，完全可以避免因棱鏡常數問題而發生的測量事故。

參考文獻

[1]高紹偉.測量儀器與檢修[M].北京:煤炭工業出版社，2008.

[2]李青岳，陳永奇.工程測量學[M].北京:測繪出版社，2008.