提升全站儀在礦山測繪中測量精度的研究

艾高克

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司五礦，河南 平頂山 467000）

一、全站儀的特點

全站儀，即全站型電子測距儀（ElectronicTotalStation），是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作，所以稱之為全站儀。全站儀目前是測量的主流儀器，根據(jù)用途不同，有各種不同精度的產(chǎn)品，一般城市測量中2秒級儀器使用較為普遍。本文主要利用全站儀的測角測距功能，對RTK所做的施工控制點進行精度檢核。全站儀屬于測量設(shè)備，相較于人工測量設(shè)備，全站儀具有顯著的自動化特點。同時，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，全站儀還具有明顯的智能化特點。在實際測量過程中，全站儀能夠自主實施數(shù)據(jù)監(jiān)測、修正、傳輸以及存儲。借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全站儀能夠以開放性與全面性特征，實現(xiàn)自動比對校正數(shù)據(jù)、自動更新數(shù)據(jù)等。借助計算機技術(shù)，全站儀能夠通過網(wǎng)絡(luò)，將測量數(shù)據(jù)及時、準(zhǔn)確地傳輸?shù)接嬎銠C終端，并完成存儲。此外，智能化全站儀軟件通過與測繪軟件的配合，通過遠(yuǎn)程操作，實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離測量，進一步解放人力，提高測量效率。

二、電子全站儀測量

（一）導(dǎo)線測量

井下導(dǎo)線點一般布置在巷道頂板，礦山處于回采階段，首采階段各水平下盤運輸巷與上盤回風(fēng)巷復(fù)合導(dǎo)線網(wǎng)已經(jīng)形成，由于井下礦房爆破或巷道支護的破壞，個別導(dǎo)線點遭到破壞或掉落，故在回采測量作業(yè)前，需對上下盤導(dǎo)線控制網(wǎng)進行修復(fù)，并進行復(fù)測，使其滿足測量精度要求，為回采施工測量打下基礎(chǔ)。

1.配備全站儀一臺，三腳架一架，垂球3個，反光片2個。

2.在儀器點C安置全站儀，整平對中，在后視點A和前視點B接下線繩懸掛垂球作為覘標(biāo)。

3.在后視點A和前視點B線繩上懸掛反射片后，穩(wěn)定線繩，保證其不晃動[3]。

4.使用全站儀定向功能，依次輸入后視點A和儀器點C的坐標(biāo)，進行定向，并與計算后視方位進行比較，確保輸入后儀器點坐標(biāo)正確。

5.瞄準(zhǔn)后視點A，瞄準(zhǔn)時應(yīng)先用望遠(yuǎn)鏡筒外的準(zhǔn)星大致照準(zhǔn)覘標(biāo)處的燈光，再調(diào)焦對光，并用礦燈照明十字絲，確保線繩中心與十字絲豎絲完全重合，即可進行后視點A定向。

6.使用全站儀測量功能，瞄準(zhǔn)后視點A，將十字絲對準(zhǔn)反射片，進行后視點A坐標(biāo)測量。所測A點坐標(biāo)（X1,Y1）與A點復(fù)測坐標(biāo)（X,Y）進行比對，滿足X-X1≤|3|mm,Y-Y1≤|3|mm。如不滿足精度，需穩(wěn)定線繩，并重復(fù)（5）和（6）項。

7.穩(wěn)定待測點B線繩，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)待測點B，確保線繩中心與十字絲豎絲完全重合。

8.上下移動照準(zhǔn)部，使十字絲與反射片中心位置重合，使用全站儀測距功能可直接測出B點坐標(biāo)。

9.為保證測量精度，需多次測量B點坐標(biāo)，取測量B點坐標(biāo)（X2,Y2)3mm以內(nèi)數(shù)值為有效數(shù)值，并取其算數(shù)平均數(shù)作為最終坐標(biāo)。

（二）施工放樣

施工放樣是井下巷道掘進的重要工作，井下中段較多，作業(yè)面多，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，有時放設(shè)一趟中線需要多個轉(zhuǎn)點，往往一個礦山只配備一臺全站儀，所以在礦山回采加速階段，使用原有全站儀配棱鏡的方法，無法滿足施工需求，如若在精度要求內(nèi)，快速準(zhǔn)確地進行中線放設(shè)，可以采用反射片代替棱鏡，使用全站儀免棱鏡功能進行中線點放設(shè)，不僅可以節(jié)省時間和人力，也可以靈活地進行頂板或兩幫的點位放樣。

1.配備全站儀一臺，三腳架一架，垂球2個、反光片2個。

2.在一支點C安置全站儀，整平對中，在后視點A線繩懸掛垂球作為覘標(biāo)。

3.在后視點A懸掛反光射片后，穩(wěn)定線繩，保證其不晃動。

4.使用全站儀放樣功能，依次輸入后視點A和儀器點C的坐標(biāo)，進行定向，并與計算后視方位進行比較，確保輸入后儀器點視點坐標(biāo)正確。

5.瞄準(zhǔn)后視點A，先用望遠(yuǎn)鏡筒外的準(zhǔn)星大致照準(zhǔn)覘標(biāo)處的燈光，再調(diào)焦對光，并用礦燈照明十字絲，確保線繩中心與十字絲豎絲完全重合，即可進行后視點A定向。

6.瞄準(zhǔn)后視點A，將十字絲對準(zhǔn)反光片，進行后視點A坐標(biāo)測量。所測A點坐標(biāo)（X1,Y1）與A點復(fù)測坐標(biāo)（X,Y）進行比對，滿足X-X1≤|3|mm,Y-Y1≤|3|mm。如不滿足精度，需重復(fù)（5）和（6）項。

7.轉(zhuǎn)動全站儀水平度盤至目標(biāo)點B的設(shè)計方位和距離，即可進行B點放樣。

8.如放樣過程中需要布設(shè)轉(zhuǎn)點，使用鉛筆畫點并以根部作為覘標(biāo)進行定向后，以反射片根部配合全站儀測量功能，即可測取轉(zhuǎn)點坐標(biāo)。

三、全站儀貫通測量方案優(yōu)化

為了提升全站儀在應(yīng)用過程中的測量精確性，在分析全站儀測量誤差的基礎(chǔ)上優(yōu)化測量方案。具體如下：(1)針對井下測量環(huán)境復(fù)雜、不同測量人員專業(yè)技術(shù)能力差異導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)偏差的問題，測量部門規(guī)范煤礦井下測量方案。在進行測量時規(guī)定必須先布設(shè)高級導(dǎo)線然后再布設(shè)低級導(dǎo)線，利用高級導(dǎo)線對低級導(dǎo)線的布設(shè)情況進行調(diào)整，同時導(dǎo)線網(wǎng)在布設(shè)時采用多網(wǎng)交叉布設(shè)的方案，從而有效地減小橫向測量誤差。(2)針對煤礦井下風(fēng)量大、粉塵濃度大、能見度低的情況，采用在全站儀棱鏡處設(shè)置大重量的防震球，在下側(cè)設(shè)置基準(zhǔn)點，在測量前需要對準(zhǔn)基準(zhǔn)點才能進行測量，從而有效地降低井下環(huán)境對測量結(jié)果的影響。(3)在測量時為了降低人員測量水平對測量結(jié)果的影響，采用多次測量求平均值的方法，同時采用盤左、盤右測量數(shù)值的平均值作為測量結(jié)果，降低測量人員對測試效果的影響。(4)針對對中偏心距對測量結(jié)果影響大的現(xiàn)狀提出了采用偏距法對測量結(jié)果進行修正，同時建立測量的起始測量坐標(biāo)系，確保測量結(jié)果的穩(wěn)定性。

四、結(jié)語

各礦山開采企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識現(xiàn)階段礦山測繪工作中存在的問題，通過借鑒先進的測繪技術(shù)、完善管理等措施，不斷提升礦山測繪效率及測繪質(zhì)量，從而提升礦山開采經(jīng)濟效益。