淺析全站儀測量技術在礦山測量中的應用

摘 要：隨著科學技術的日益完善，諸多新型測繪技術在礦山企業中得到了廣泛的使用，并慢慢取代了以往的測繪技術，獲得了顯著的效果。而全站儀測量技術在礦山測量中的具體應用不但確保了開采方案設計和工作人員的安全性，而且還起到了節約人力資源的作用，繼而從根本上促進礦山測量工作水平的全面提升。

關鍵詞：全站儀；礦山測量；應用方法

1.引言

礦山測量工作是指導煤礦生產、建設的一項重要工作，它與采礦、地質工作密切配合，構成煤礦一套完整、嚴密的生產技術體系，水準儀與經緯儀測量往往會出現測量時間過長、工作任務繁重、測量精度不準等一系列問題，所以建議礦山使用全站儀進行測量工作，本文簡要分析全站儀在礦山生產測量中的功能特點，測量方法，進而分析全站儀測量的優勢。

2.全站儀測量的功能特點

全站儀是一種將光、電、機結合在一起的高技術型測量儀，它將距離、垂直角、水平角、高差等測量功能進行綜合利用，在礦山測量時主要表現為如下幾個方面的功能特點：①測量追蹤。對測距與測角進行實時追蹤；②動態測量：在測量角度與測量距離方面達到同步連續測量；③坐標式測量。找到已知點，然后以此為基礎架設全站儀，按照測點及定向點位置，對于任意目標進行觀測，從而得到目標點坐標值；④懸高式測量。可以把反射鏡放到懸物垂點之下，先觀測棱鏡，再將望遠鏡抬高對懸物進行找準，從而得到地面與懸物之間的垂直距離；⑤對邊式測量。能夠很快求得棱鏡點與測站點間的水平距離及高差；⑥按距離放樣。把設計預期距離同實際距離的差值進行比較，然后將該距離放至實地；⑦以坐標放樣：按照已經明確的儀器坐標點及后視坐標點，就能實施三維坐標的放樣工作，如果礦山生產需要，也可以采取坐標變換的方法稍加修正；⑧高程法測量。可以應用全站儀的特有功能得到未知位置高程；⑨參數設置。可以事先進行參數設置，如氣壓、溫度與棱鏡常數等。

3. 全站儀測量基本方法

近年來測繪設備的發展比較迅速，新型的測繪儀器得到了廣泛的運用，礦山生產過程中的測量工作任務量較大，是測繪行業中比較重要的一個分支，在礦山的生產測量工作中也在不斷探索新型測量儀器的應用。使用全站儀完成礦山生產工作中的測量，能夠提高測量的速度和精確度，利用全站儀在礦山中進行測量的方法有以下幾個步驟：

3.1測量之前全站儀的準備工作

礦山生產過程中進行的生產測量任務一般在井下完成，在安裝儀器之前需要對給儀器自動調整的時間，也可以根據測量時的井下的溫度T和氣壓P，按照公式進行改正，式中的D為儀器所顯示的距離，P為井下的實際氣壓（100Pa），T為井下測距時的實際溫度（℃）。在設置棱鏡常數時，根據使用的全站儀的不同，以及所使用的棱鏡的不同，在設置時需要考慮加常數的影響。

在安裝儀器的過程中，需要對安裝地附近的巷道環境進行考察，避免高處對儀器以及測量人員造成傷害。井下進行的導線測量一般都位于巷道的頂板上，在測量時全站儀的對中方式為點上對中。在對中時，應該以光學對中器提高點上對中的精度，也可以借助垂球的幫助進行對中，一般用350g的活尖垂球進行，使用時要注意風流對垂球垂度的影響；全站儀的對中之后需要對棱鏡進行對中，配套的棱鏡一般沒有上對中點，使用全反射棱鏡進行對中則十分方便。

一旦全站儀對中過程中存在誤差，對整個測量結果的準確性將造成巨大的影響，理論上來說，當對點過程中出現0.5mm的誤差，在測量高度為1.5m的點時，全站儀的縱軸傾斜將存在1′09″的誤差，而這樣的誤差對10m意外的目標將產生10″的水平誤差，由此課件對點過程對測量結果的巨大影響。

3.2一般數據測量的方法

礦山生產測量過程中利用全站儀可以進行一般的測量，測量人員為了提升測量效率，一般會提前計算好方位角以及距離等數據，在設置好合適的后視方位、測站坐標及高程之后，考慮儀器的高度以及鏡站的高度，然后就可以直接讀取所測點的坐標及高程，這樣的測量方法可以幫助井下的作業人員及時了解開掘進度，能夠對礦井的施工工作進行有效的指導，以保證施工過程的安全進行。為了方便后續的施工檢查，在進行測量時要記錄好所測點具體信息。

3.3根據內置程序進行測量的技術要點

全站儀的內部有較多的內置程序，根據這些內置的程序可以完成比較復雜的測量任務，如角度、距離、以及點坐標的測量，在礦井中進行程序測量的時候，受到巷道內環境的影響，照準的方向較為局限，全站儀中的對邊測量以及面積測量基本無法實現，在礦山的生產過程中利用全站儀進行程序測量時，需要靈活運用其內置程序，以下對應用較多的角度以及坐標測量方法進行簡單介紹。

角度測量是礦山生產測量中的重要部分，測量中的精確度將直接影響到方位角的大小，從而增大最弱點以及最弱邊測量中的誤差，在測量的大小時，以水平制動按鈕和微動螺旋聚焦精確對照后視點，在測量模式下將后視點的方向設置為0，HAR處顯示為0°0′0″，然后精確照準前視點，此時所顯示的角度即為該兩點之間的夾角。角度的計算原理是依據兩點之間的坐標以及距離，設，則A、B之間的距離，當y2- y1>0，x2- x1>0時：，當y2- y1<0，x2- x1>0時： 當x2- x1<0時：，這些計算過程由全站儀的內置程序完成。

4.全站儀在礦山生產測量中運用的優勢

4.1提高井下測量的精確度

井下測量的誤差有儀器誤差、對中誤差以及測量誤差三種，儀器誤差和測量誤差可以通過選擇合適的測試方法，降低到可以忽略的程度，因此測量過程中的主要誤差是對中誤差，在應用全站儀進行井下測量的過程中，可以使測點之間的間距延長到100-400米，減少了測站的數目就很大程度上降低了積累誤差，從而提高了測量的精確度。

在礦山生產施工過程中，經常發生需要運用高程測量法的情況。舊式的高程測量法有三角測量、水準測量等。這兩種辦法各具特色，但是均存在一定弊端，水準測量能夠直接得到高程，測量的精準度也很高，但是因為受到礦山的特殊地形地貌所限，作業工作量很大，測量速度不夠快。三角測量法不必受到地形地貌限制，測繪速度較快，但是測量精度不高，而且要量取儀器自身標高，更容易出現誤差。全站儀與跟蹤桿相互配合的高程測量法愈加普及，有效克服了三角測量法的不足。這種新方法有水準置站法的任意性優勢，也防止了三角測量法的誤差過大弊端，施測速度快、測量結果精度高。

4.2減輕了井下測量人員的工作量

傳統的測量方法一個測量小組至少需要五個人左右，測量時需要反復調整儀器的精確度，利用全站儀進行測量時，只需三人即可完成測量任務，利用四架法進行強制對中之后，搬遷測量站之后只需再進行一次對中，通過全站儀自帶的儲存裝置，對測量數據進行電子存檔，既減少了數據計算和整理過程中可能存在的誤差，也使測量人員的工作量大大減少，有效提高了礦山內各巷道平行作業的能力。

結語

綜上所述，在開展礦山測量工作中的顯著特征就是測量工程量大、難度系數高，而全站儀測量技術的應運而生妥善處理了很多突發情況。 在礦山生產的測量工作當中，全站儀可以把導線誤差減小至最降低，提高了測量的工作效率，減少了井下施測工作量和工作時間，也降低了勞動強度。與此同時，全站儀自身所具備的電子測角技術也會極大地降低技術人員的讀數操作誤差，由此可見，全站儀為礦山工程施工提供了強而有力的技術保障。

作者簡介：

盧建平（1969.8），男，助理工程師，2014年畢業于四川科技職工大學煤礦開采技術，現任山西朔州山陰中煤順通北祖煤業地測科副科長，主要從事礦井地質測量及管理工作。