井下全站儀導線測量誤差分析

柳生陽

（甘肅煤田地質研究所，甘肅 蘭州 730030）

隨著科學技術及測繪工程的不斷發展，測量設備的應用更加先進、智能，現代化測量設備能在保證工程測量效率的同時，提升測量精度。全站儀是現代測繪工程中一種較為常見的測量設備，其集光、機、電為一體，能夠實現水平角、垂直角、平斜距離、高差等要素的有效測量。在小區域測量中，全站儀通過導線測量法構建平面控制網，然而受諸多因素作用，全站儀導線測量容易出現誤差，這對測量結果的準確性造成嚴重影響。新時期，提升導線測量的精確度已經成為全站儀測量應用的要點所在。

1 全站儀導線測量出現誤差的原因

1.1 儀器誤差

因全站儀出現問題而造成的誤差分為兩種，一種是因為損壞而造成的誤差，另一種是因為儀器內部問題而導致的誤差。首先，在進行全站儀導線測量時由于對設備的保護不足或者操作過程中出現失誤等情況，會造成全站儀器的損壞，從而導致最后的測試結果失準。有時也會導致全站儀無法啟動或者無法讀數等情況，導致其無法準確的測量結果[1]。全站儀內部問題包括橫軸、豎軸以及視準軸出現的誤差。全站儀器內部存在的問題通常很難發現，所以這種情況一般來說對于測量結果造成的影響非常大。

1.2 瞄準誤差

所謂瞄準誤差就是指在利用全站儀進行導線測量時目標比實際的位置高，從而出現傾斜的情況，這種情況便會導致最終誤差的出現。而測距誤差則是因為照準棱鏡過程出現的誤差，這種誤差通常還包括儀器和周期誤差等等。所謂儀器誤差是指進行中整平過程所產生的誤差，或者儀器本身在常熟和測相方面存在誤差。比例誤差則是因為光速不穩或頻率波動延遲等情況造成的，之所以會出現這種情況一部分原因是空氣中的光源或者粉塵折射而引起的。

1.3 環境誤差

在使用全站儀進行井下導線測量時，有時會受到溫度、濕度以及風速等情況的影響，會導致測量的結果出現誤差。但是因為井下的空氣流動性較低且環境相對來說較為穩定，因此環境所造成的誤差基本可以忽略。

2 全站儀導線測量誤差控制策略

2.1 做好測量準備

要提升全站儀導線測量的精準度，就應系統全面的做好測量準備工作。首先，進行測量設備的嚴格檢測，同時，儀器使用一段時間后要定期送具備相應資質的檢測機構進行檢驗校正，避免因設備自身問題導致測量誤差。其次，一旦外業測量地點較遠，測量設備在運輸過程中存在顛簸現象，則應將設備靜置30min；確保儀器溫度與外界環境溫度趨于相似后開始觀測。同時，全站儀需要和配套棱鏡一起使用，再測量過程中，應進行棱鏡常數的校正處理，國產棱鏡常數為-30。最后，規范化的選擇觀測點，確保全站儀具有良好的視野范圍，為觀測實踐奠定良好基礎。

2.2 測量技術應用

全站儀導線測量技術應用要點把控：其一，在設備使用前，先對垂球的對中精度進行調節，確保中精度誤差保持在3mm 以內，同時光學對中和激光對中精度控制在1mm 以內。其二，設備整平處理時，準管氣泡偏差不允許超過一格。其三，在觀測目標瞄準時，應通過十字絲分劃板照準棱鏡中心點，同時確保觀測物象清晰。需注意的是，清晨、中午和傍晚，大氣溫度和氣壓密度不均一，觀測結果誤差較大，故而不適合觀測。其四，為有效的照準目標，需合理的旋轉儀器照準部位，旋轉過程中應用力均勻，且緩慢轉動，同時，水平及豎直制動螺旋宜輕微擰緊。其五，光線折射會降低觀測結果的精準度，因此應確保觀測視線高出障礙物1.3m，避免觀測光線遇鏡面、玻璃幕墻等構筑物發生折射[2]。同時，對于觀測的結果應及時的進行計算處理，發現嚴重超限的數據，應利用設備進行重新測量。

2.3 優化測量環境

要進一步減弱環境對全站儀觀測的影響，應注重以下要點把控：其一，觀測點應遠離松軟土質地面和特別堅硬的石塊周圍，避免將全站儀架設在類似區域。同時，對于儀器和棱鏡等設備，應有專人進行看守監測，防止因外界環境干擾影響儀器的穩定性。其二，外業觀測是應注重觀測設備的有效保護，通過遮陽散防止設備暴曬或雨淋。其三，在觀測點設置中，一旦點位區域為凍土或濕陷性黃土，則應合理的進行全站儀腳架固定防護，避免全站儀腳架出現下沉現象。

3 提高礦山井下全站儀導線測量精度的方法

3.1 使用盤左盤右的方法進行一測回

根據上述分析發現,盤左盤右兩個位置的符號相反、大小相等主要是由橫軸誤差和視準軸誤差造成的。因此,要抵消或減弱這兩項誤差,就要用盤左盤右來對同一目標進行觀測,并取兩次觀測的平均值。在進行觀測時,為了減少和消除豎軸誤差,必須保持照準部的水準器中具有居中的氣泡。這樣也可以使豎盤指標差的影響被有效的消除,使井下全站儀導線測量精度得到有效的提高。

3.2 導線測量時采用全站儀三架法

導線測量是比較常用的井下平面控制測量方法。觀測方向值和限差都會受到井下對中誤差的影響。因此,在進行測量導線測量的過程中可以使用全站儀三架法,這樣可以有效的提高全站儀導線測量的精度,提高測量的速度,縮短了前視點的對中整平時間,盡量減少井下對中誤差。

3.3 垂球重量的加大

井下測井的精度經常受到照準誤差的影響,這是因為垂球具有較大的擺動幅度,鏡站在點下產生對中,測量過程中有較大的氣流。這就可以通過極大垂球重量的方式使垂球的晃動減小,并對垂球線的根部進行瞄準。

3.4 使用棱鏡激光模式

先要將全站儀進行棱鏡激光模式設置,再將溫度值和井下氣壓輸入,保障反光鏡與常數改正的匹配。不要讓灰塵和水珠沾到鏡面。可以使用防爆型全站儀來應對具有瓦斯的井下坑道。使用往返測量來測量斜巷三角高程和平巷邊長。

3.5 限制誤差的傳遞

可以使用一定的方法來對測角的誤差傳遞進行限制。如果井下全站儀導線進行短邊巷道測量或前進一段距離后,可以對短邊陀螺方位角用陀螺全站儀進行加測。

3.6 提高點位橫向精度

在進行井下導線測量時,可以先設置低級導線,再對低級導線進行檢查,布設高級導線。在布設導線時,其邊長要盡量相等,并沿著坑道的中線進行布設,設置閉合形式或雙交叉形式的導線。

4 結語

綜上所述，由于礦山井下工作環境較為復雜，如果測量人員缺乏實際測量工作經驗，很容易在測量工作中由于疏忽或對測量規程把握不好導致測量精度達不到標準要求。為了全站儀礦山井下測量的精度和工作效率，測量人員一定要事先對礦山的井下環境進行考察，做到心中有數，并提前設計礦山井下測量的工作流程和注意事項。在測量工作開展中，要時刻謹記影響礦山井下測量精度的幾點因素，盡最大的可能避免這些錯誤和誤差出現。利用全站儀開展礦山井下測量，已經成為我國礦山井下測量的主要方式之一，相信隨著礦山井下測量技術的提高及設備制造水平的提升，礦山井下測量精度將會進一步獲得提高，為我國礦產開采領域的發展打下堅實的基礎。