工程測量中礦區變形監測作業方法

勞文斌

（廣東省有色金屬地質局水文地質隊，廣東 廣州 510800）

我國對礦區變形程度的監測，多使用人工測量，通過常規的正、倒垂引張線的方式進行變形監測作業。人工監測方法雖能完成對礦區結構變形程度的計算，但測量結構不精準，且耗費大量的人力、物力、財力，嚴重限制了我國礦區監測作業的進一步發展[1]，為此提出工程測量中礦區變形監測作用方法的研究。本文通過引入極坐標差分法，對礦區變形監測點的斜距、水平角、天頂距分別進行計算，根據對監測點數據采集的分析，利用觀測值計算監測點的三維坐標和位移量，對監測點的變形斜距進行調整計算，實現變形監測方法的設計。通過實驗論證分析的方式，確定本文設計的引入極坐標差分法的變形監測方法的有效性，進行對礦區結構的變形監測作業時，能夠提升測量結果的精準性，并且節省監測費用，降低整體成本。

1 礦區變形監測作業方法設計

礦區變形監測作業的意義在于保證礦區結構的穩定性，因此，引入極坐標差分法，對礦區內的監測點進行數據采集與點位調整，實現對礦區的位移情況和變形規律的準確監測。

1.1 極坐標差分法的引入

在礦區變形區域內相對穩定的地方建立工作基點，嚴格按照極坐標原理的測量周期進行采集活動，對參考基準點的斜距、水平角、天頂距分別進行采集，將采集到的測量值與真實值進行對比[2]，其差異就是受到各種外界因素影響的結果，包括氣溫、降雨及儀器誤差等。將參考基準點的差異性加到變形點的觀測值上，計算變形點的實際坐標。極坐標監測結構如圖1所示。

圖1 極坐標監測結構圖

在變形監測點設置儀器架設點、參考點和目標點，參考點的選取以變形量為基準，目標點的確定視變形體的變形程度而定。極差坐標差分法的引入，就是在監測控制儀內設置觀測站，通過對參考點和目標點的觀測值進行分析，得出變形體的變形程度和趨勢，采用監測控制儀和計算機對變形點的形變量進行選定，再對參考點和變形點的持續周期進行觀測比較，得出變形點的三維變量，對三維變量進行穩定性分析，得出穩定性能較強的數據成果。

1.2 監測點數據采集

對各監測點進行人工觀測后，建立三維坐標數據庫，坐標函數值的單位越精確，其自動觀測的速度就越快。當監測點的形變程度累積到最大限度時，監測控制系統就會自動修正三維坐標數據庫。觀測過程中，選擇離監測點最近的基站作為參考點，將監測控制儀設置在基站的觀測臺上，為了保證觀測數據的準確性，技術人員要在觀測前，設置好觀測點的順序和數據點的個數，保證監測控制儀內的數據點的坐標與三維坐標數據庫的坐標單位相同，打開開關后，監測控制儀就會對監測點的數據進行目標判斷、精確照準，并測量其方位角、天頂距和斜距的變化，并將采集到的數據存儲于數據庫中。由于變形監測作業受外界條件的影響較大，因此避免在強光下進行監測作業，強光下監測的數據點離散性大，有時還不能使監測控制儀準確獲取目標中心。

因此為了提高采集數據點的精準度，選擇氣溫、日照均在合理范圍內的時段進行監測作業[3]，能夠使監測控制儀準確獲取目標中心，對變形監測點的數據進行準確采集。

1.3 監測點位的調整

對存儲庫內監測點的斜距、天頂距和水平角進行轉存，根據觀測值計算監測點的三維坐標和位移量，將監測點與參考點間的水平距離反算后，得出變形基點和參考基點的斜距。斜距S的函數表達式如下：

式中，D2代表水平距離；ΔH2代表高度差。

式中，Si1代表斜距觀測值。

利用極坐標差分法，對觀測點的斜距進行采集與計算，結合采集時對變形點數據的實時反饋，對觀測點數據的斜距進行調整，實現對礦區變形點的準確監測。

2 實驗論證分析

表1 實驗論證結果對比

為保證本文設計的礦區變形監測作業方法的有效性，進行實驗論證，實驗論證采用相同礦區的，具有相同變形程度的數據點進行變形監測論證實驗。為保證實驗的嚴謹性，采用傳統變形監測方法，即人工監測法作為實驗論證的對比。由于對監測點變形程度的測量，就是對監測點斜距的測量，因此對兩種方法測量的變形點的斜距進行統計，便可分析兩種監測方法的準確性。其實驗論證結果如表1所示。

根據對表1的分析可知，本文提出的引入極坐標差分法的變形監測方法其對監測點斜距的測量更具穩定性，其斜距范圍都保持在3～4之間；但傳統監測法，由于受人工誤差的影響，其斜距測量范圍在4～7之間，波動性較大。因此可以得出結論，本文提出的引入極坐標差分法的變形監測作業方法，對礦區變相點的監測具備有效性，能夠提高監測結果的精準性。通過加權分析，本文提出的引入極坐標差分法的變形監測方法能夠提升監測精度的29.68%。

3 結語

本文對工程測量中礦區變形監測作業的方法進行分析與設計，通過引入極坐標差分法，對礦區變形監測點的數據進行采集與計算，根據數據點的變形程度和范圍，對監測點的斜距進行調整計算，實現本文設計。

實驗論證表明，本文設計的引入極坐標差分法的變形監測方法具備有效性。希望本文的研究能夠為礦區變形監測的方法提供理論依據。