全站儀參考線放樣的便攜式計算在井下測量中的應用

周 陽

（云南錫業股份有限公司卡房分公司，云南 個舊 661000）

隨著全站儀在建設工程中的普及，坐標計算逐漸成為工程測量人員一個必備的基本技能。在井下測量中，高效、精準的測量工作計算不僅能提高工程施工效率，保證工程質量，而且對部分大型復雜礦井工程如巷道貫通等井下作業，可有效保證施工安全。但是受測量技術水平、測量方法以及施工環境等限制，在當前礦山測量工作中還存在一些缺陷，如儀器笨重，要求放樣精度準確，檢核程序慢等因素，影響著測量工作效率。將全站儀井下放樣的計算與便攜式計算器中的計算程序結合起來，既能夠解決計算電腦等其他計算儀器笨重不易攜帶的問題，又能在確保測量精度的同時，提高計算效率。便攜式可編程計算器以其強大的編程功能受到工程方面的信賴，通過編寫相應的程序即可簡化計算工程、減輕測量員內業工作量（如坐標正算、反算；偽傾角放樣）。工程測量人員在使用此類型計算器時只要輸入所需要的關鍵測量數據即可計算出所需數值，此類計算器計算時通過程序計算，不需要測量人員進行逐步計算，消除了輸入誤差。本文的研究旨在更好的把便攜式計算器編程融入到井下測量放樣中，讓參考線放樣的過程更加便捷，高效，減少操作錯誤和數據的輸錯。

1 金竹林坑參考線放樣

全站儀（Electronic Total Station），是一種集光、機、電為一體的高技術測量儀器，具有角度測量、距離（斜距、平距、高差）測量、三維坐標測量、導線測量、交會定點測量和放樣測量等多種用途。內置專用軟件后，功能還可進一步拓展。隨著全站儀在建設工程中的普及，坐標計算逐漸成為一名工程測量人員的必備的基本技能。便攜式可編程計算器可以通過編寫程序簡化計算工程、減輕測量員內業工作量（如坐標正算、反算；偽傾角放樣）。

云錫卡房分公司金竹林坑大多數重點工程巷道規格為寬4m，高4m。測量標記點放樣在巷道頂板上，在云錫安全文化建設中按“零傷害條款”的原則，高于2m的作業屬高空作業，應在高空作業地面拉警戒線、安全隔離，因此工程在新開岔、轉彎放樣時不宜采用傳統的坐標放樣，宜采用參考線S-O放樣。

參考線S-O放樣的優點是使用參考線S-O放樣時，擺站位置離測量標記點放樣位置較遠，保證安全的前提下還能減少擺站次數，從而提高工作效率。但是該方法的缺點也明顯，在使用參考線S-O放樣時，所計算放樣的數據由儀器一次完成，如要人工檢查驗算時間較長；當巷道放樣位置P1-P2直線的左、右側局部巖石不穩定時，測量人員在輸入偏移量時，放樣位置有一定幾率在不穩定的巖石上，增加輸入偏移量的次數，從而增加放樣時間。

2 卡西歐Fx-5800放樣程序設計

2.1 卡西歐Fx-5800參考線編程

本次放樣選用卡西歐Fx-5800便攜式計算器結合尼康Nivo 2.M全站儀，使用S-O放樣方法來完成便攜計算編程和應用。

2.1.1 參考線程序框圖

該程序使用流程為：計算器開機——FILE——選擇程序名“CKXFY”——輸入已知數據——輸入變量（從P1延直線的距離）——得出擺站（測站） 點至放樣點的方位角和水平距離，按EXE返回變量，按AC/ON，結束。（圖 1）。

圖1 參考線放樣程序使用流程圖

2.1.2 程序代碼中標識符說明

1） “X1”、“Y1”— 擺站（測站） 點X、Y坐標。

2） “X2”、“Y2”— 直線的第一個點P1的X、Y坐標。

3） “X3”、“Y3”— 直線的第二個點p2的X、Y坐標。

4） “S1”— 從 P1沿直線的距離： （+）P1-P2直線的距離；（-）P2-P1直線的距離。

5） “FWJ”— 擺站（測站） 點至放樣點的方位角。

6） “JL”— 擺站（測站） 點至放樣點的水平距離

2.1.3 程序代碼

1）“CKXFY”↙ 注：文件名（參考線放樣）。

2） “X1”？A：“Y1”？B： “ X2”？C：“Y2”？D：“X3”？E：“Y3”？F↙

3） LbI 0：“S1”?S↙

4）PoI((E-C),(F-D))↙

5） IF J≤0：Then J+360：IfEnd↙ J—計算器記憶功能RCL（J）

6） “X”=Cos(J)X S+C→X↙

7） “Y”=Sin(J)X S+D→Y↙

8）PoI((X-A),(Y-B))↙

9） IF J≤0： Then J+360 →J： IfEnd：“FWJ”：J?DMS◢ ↙

10）“JL”：I◢I—計算器記憶功能RCL（I）

11）Goto 0

2.2 交匯法偏程

針對全站儀參考線放樣的缺點，該編程使全站儀對準放樣（巖石穩固）的位置，輸入后視點至該位置的水平角或擺站（測站）點至該位置的方位角，得出水平距離，從而減少放樣時間。

該程序使用流程為：計算器開機——FILE——選擇程序名“JHF”——輸入已知數據——輸入變量（擺站（測站）點至放樣目標的水平角或方位角）——得出擺站（測站）點至定向目標的水平距離，按EXE返回變量，按AC/ON，結束。（圖2）

2.2.2 程序代碼中標識符說明

1）“X1”、“Y1”— 擺站（測站）點 X、Y 坐標。

2） “X2”、“Y2”— 直線的P1或P2的X、Y坐標（任輸入一個）。

3）“F1”—擺站（測站）點至后視點的方位角。

4） “F2”— 直線的P1-P2或P2-P1的方位角（任輸入一個）。

5） “FWJ”— 擺站（測站） 點至放樣目標的水平角或方位角（注：該程序使用的是方位角，需使用水平角代碼稍微改動一下即可）。

6） “JL”— 擺站（測站） 點至定向目標的水平距離。

圖2 交會法放樣程序使用流程圖

2.2.3 程序代碼

1）“JHF”↙ 注：文件名（交匯法）

2） “ X1”？ A： “ Y1”？ B：“ X2”？C：“Y2”？D：“F1”？F：“F2”？S↙

3） PoI((C-A),(D-B)) ↙

4） IFJ≤0：ThenJ+360：IfEnd↙ J—計算器記憶功能RCL（J）

5） Lb1 0：“FWJ”？↙

6） “E”：J-S→E↙

7） “H”：Z-J→H↙

8） “v”：180-H-E→V↙

9） “JL”：I÷Sian(V) ×Sian(E) →L◢ I—計算器記憶功能RCL（I）

10）Goto 0

3 應用實例

當使用全站儀參考線S-O放樣時如果目標巖石不穩定，可能會出現多次輸入偏移量的次數增加的問題。使用可編程計算器時，可將目標直接照準在穩定的巖石上，把儀器的水平角或方位角輸入到計算器中，直接得到水平距離Da、Db、Dc、Dd，就可標定A、B、C、D點坐標位置，解決了全站儀參考線S-O放樣功能的缺點。（圖3）。

由于巷道放炮震動巖石或其他特殊因素導致測量人員標定的中線不在一條直線時，又不知道是哪一個中線偏移，可以用便攜式編程交匯法矯正，減少工作量，從而提工作效率。

注意事項和檢核：計算器編程所算出的定向數據為理論正確值，在考慮其他誤差因素，選定A、D點用全站儀極坐標法測定出A、D兩點坐標進行檢核，如重要工程，需進行必要的多余觀察進行檢核。該方法僅限于工程轉彎和新開岔巷，定向中線服務距離不大于30m。

圖3 P1-P2直線定向示意圖

4 結語

在礦山井下工程中，主要使用全站儀施工放樣，施工放樣的方法主要是坐標放樣、極坐標放樣和參考線S-O放樣。放樣工作開始之前，需要根據待放樣點位和控制點的平面坐標計算出放樣數據，但工程現場的條件是變化的，預先算好的放樣數據由于點位位置不穩固或通視條件的限制或現場施工進程的影響，這種方法不便再使用。這時可采用預先編制好程序的便攜式計算器來快速計算和建言數據，以適應不同工程的需要，縮短放樣時間，提高工作效率。

將傳統便攜式計算程序與井下放樣結合在一起的研究，體現了理論指導實踐，兩者相互促進了井下測量的應用，也適應實際工作的需要和提高工程安全的需要。