礦山測量中連續(xù)設(shè)站三角高程測量方法的應(yīng)用研究

劉建祥

（甘肅煤田地質(zhì)局綜合普查隊，甘肅 天水 741002）

由于我國針對礦產(chǎn)資源的需求量日益增漲，因此針對礦山的合理勘探開發(fā)，是當(dāng)下的重點工作內(nèi)容。礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)環(huán)境普遍很惡劣，所以對其開采的工作難度系數(shù)也很大[1]。在礦區(qū)開采的過程中，首要進(jìn)行的工作就是針對礦區(qū)連續(xù)設(shè)站之間距離的測量工作[2]。在進(jìn)行礦區(qū)內(nèi)連續(xù)設(shè)站的測量工作中，我們要掌握礦山的平面以及高程的有效數(shù)據(jù)。較為傳統(tǒng)的礦山連續(xù)設(shè)站點距離的測量方法為水準(zhǔn)測量，是一種利用礦山平面系數(shù)，來直接測高的方法，其特點為技術(shù)性低，但工作量大、成本高且誤差情況相對嚴(yán)重[3]。因此，近幾年又研究出，新型三角高程測量方法，并通過礦山的高程數(shù)據(jù)來測得的豎直角和距離推算兩點間高度差，從而更為精確的測量出礦山連續(xù)設(shè)站之間的距離。三角高程測量方法具有測定高差速度快、工作效率高、測量成本低，進(jìn)而被廣泛的應(yīng)用于礦山測量工作中。

1 礦山測量中連續(xù)設(shè)站三角高程測量方法

1.1 構(gòu)建三角高程測量模型

建立礦山連續(xù)設(shè)站的三角高程測量模型，需要根據(jù)由測站向照準(zhǔn)點即目標(biāo)棱鏡觀測分別測得豎直角和兩個測量點之間斜距于水平面之間的夾角大小，然后運用三角函數(shù)關(guān)系計算出兩點間的高度差，進(jìn)而求出兩點之間的距離大小。其測量過程中應(yīng)用的數(shù)學(xué)公式如下所示：

式中：HB、HA為需測量的兩個定點；h為測兩個定點之間的距離；L為兩個定點之間的斜距；i為儀器高度；v為棱鏡高度。在確定了測量公式之后，就可以繪制出三角高程測量方法的工作模型圖，如圖1所示。

圖1 三角高程測量模型

根據(jù)三角高程測量模型，可以清楚的判斷出影響三角高程測量精度的因素主要為測站和目標(biāo)棱鏡的豎直角、兩點間的距離。除此之外，還受到大氣折光系數(shù)、全站儀和目標(biāo)棱鏡的量高精度的影響[4]。由于距離遠(yuǎn)，還受到地球曲率對測量精度的影響。通常來說當(dāng)觀測距離較近時，大氣折光系數(shù)和地球曲率可以忽略不考慮，此時影響測量精度的因素主要是測站和棱鏡的豎直角和水平距離。近年來，由于高精度的測角和測距技術(shù)，使得三角高程代替水準(zhǔn)測量在技術(shù)上提供了可行性[5]。從而更好的研究全站儀三角高程在山區(qū)測量的精度問題。

1.2 三角高程測量操作步驟

在成功搭建了三角高程測量模型之后，就到了應(yīng)用該模型進(jìn)行實行測量操作的工作環(huán)節(jié)中。依舊將需要測量的兩點定義為A和B，以下為采用三角高程測量的實際操作流程：首先根據(jù)模型位置描述將放置工作中適用的棱鏡將如A點位置出；其次將測量儀器設(shè)置于B點位置，并且固定好，方便其使用；然后將B點處使用儀器進(jìn)行針對性測量并記錄好數(shù)據(jù)；之后將A處棱鏡取走并放置到礦山設(shè)站的底板處保持不動；之后在棱鏡的位置與棱鏡高度均不改變的情況下，實用放置于B處的儀器，對A所對應(yīng)的底板位置進(jìn)行針對性測量；之后在A和B兩個測站點上均應(yīng)用三角架，來進(jìn)行調(diào)平操作，B設(shè)備處的儀器高以及目標(biāo)高在作業(yè)前后各用鋼尺按斜量法或平量法分別量3次，并且測量時誤差精確到1mm，由于還要考慮到其他誤差的干擾作用，因此最終得到測量數(shù)據(jù)其誤差在3mm以內(nèi)即可。

1.3 精確處理測量誤差

通過搭建出的三角高程測量模型，來測量出的數(shù)據(jù)內(nèi)容，需要針對性將其測量結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化分析與處理，才能得到可靠的數(shù)據(jù)，其處理過程中應(yīng)用到的數(shù)學(xué)計算式，如下所示：

2 結(jié)語

本文基于傳統(tǒng)水準(zhǔn)高程測量方法的基礎(chǔ)上，提出了新型三角高程測量方法，來提高礦山測量的工作效率。新型設(shè)站三角高程測量方法是可以完全取代傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量方法的新型測量方法。在礦山的測量工作中，尤其是在山區(qū)情況崎嶇的環(huán)境下，傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量手段幾乎毫無用處。因此，必須采用更為先進(jìn)的三角高程測量方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水準(zhǔn)測量方法，進(jìn)行礦區(qū)內(nèi)的測量工作。這樣不僅能夠大幅提高作業(yè)速度，節(jié)省人力物力，還可以大幅度提高礦山開采工程的工作效益以及國家的經(jīng)濟(jì)效益。