应用全站仪测量导线方法与测角中误差分析
摘要 本文对全站仪测量导线的方法进行了介绍,根据20个闭、附合导线平差结果对全站仪导线测角中误差进行了分析,为全站仪在矿山测量工作中更好应用提供参考。
关键词 全站仪;导线测量方法;测角中误差分析
全站仪在矿井测量中已广泛使用,大明矿斜井从2002年开始将全站仪应用到井下测量的实际工作中。全站仪的使用给大明矿斜井测量工作带来了极大方便,它既提高了测量精度又提高了工作效率。大明矿斜井从全站仪的使用过程中总结了大量经验,为今后全站仪更好的发展及应用打下了坚实的基础,同时大明矿斜井不断的从实践中对全站仪的应用进行了探索和开发,使全站仪能在矿井测量工作中发挥更大的作用。
1 全站仪情况简述
1.1 全站仪测量导线的作业方法
全站仪测量导线一般采用三架法、二架法和悬挂棱镜法3种形式。
三架法是在后视点、前视点分别架设棱镜,测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法,测站搬家时后视镜站整体搬至新的前视点,前视测量员只将棱镜移至仪器三角架上,测站观测员将仪器照准部移至前视三角架上。三架法作业的优点是减少了全站仪对中整平次数,从而减小了对中误差;其缺点是使用设备多,用人量至少得6人,其中仪器观测员得3人,前后视人员移动距离远,作业占用井巷时间长。如果人员充足,也可采用四架法来提高作业速度。此方法适合基本控制导线和重要控制导线测量。
二架法是在前视点架设棱镜,后视点悬挂垂球,测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法,测站搬家时镜站和测站整体向前搬迁。二架法作业与三架法作业比较,其优点是用人量可相对减少,仪器观测员也相应减少,前后视人员不必往返奔波,作业占用井巷时间短;其缺点是距离不能往返测量。此方法适合采区和采场控制导线测量。
悬挂棱镜法是在后视点和前视点都悬挂棱镜或只在前视点悬挂棱镜,测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法。悬挂棱镜法作业的优点是使用设备最少,用人量最少,其中只需一名仪器观测员,操作简单,作业占用井巷时间短;其缺点是悬挂棱镜易转动和摆动,不能静态观测,测量精度易受影响,棱镜悬挂后要等到旋转稳定后测量。
1.2 大明矿斜井用全站仪测量导线的方法
1.2.1 大明矿斜井自然状况
大明矿斜井始建于1958年,经多年开采后,现在矿井共有三个水平,-35水平、-120水平、-410水平,现开采水平为-410水平。大明矿斜井地质条件复杂,断层多、块段小、煤层薄,采场距主副井距离远,最远采场距-410井底车场5千多米,入升井时间长,入井到-410车场得20分钟。这些因素造成大明矿斜井采场拉门换角多,施工导线频繁,测量作业时间短等诸多不便。
大明矿斜井现有5家掘进队,测量人员只有8人,除去日常施工测量人员,施工导线人员比较紧张。近几年测量人员调出调入频繁,测量专业业务素质降低,操作能力下降。鉴于此,大明矿斜井必须选择适全本矿情况的测量导线的方法,以满足矿井生产需要。
1.2.2 大明矿斜井用全站仪测量导线的方法
为克服生产作业条件差的不利因素,减少携带测量设备数量,加快测量速度,大明矿斜井采用电子记录配合全站仪操作、前视悬挂反射片测距的方法进行导线测量(基本导线控制测量时前、后视均悬挂反射片)。
1)电子手簿记录
全站仪施工导线时,用全站仪记录有一定缺陷,一是检查角超限施测点位后不能倒站测量,二是无法记录点位左右支距等信息,三是目标高、仪器高、后视点和后视方位角被编辑后,系统不会重新计算坐标,这样坐标数据就不能提取使用。电子手簿记录将克服这些缺陷。电子手簿通过预设程序可实现已知点检查功能、倒站功能、各项限差不符合重测功能、抹方位、找点功能,实量数据输入后重新计算等。使用电子手簿,仪器观测和数据记录由两人配合完成,只有读数、记录输入过程,减少了全站仪按键次数,可提高测量速度。
2)反射片替代棱镜做全站仪测距的协作目标
反射片是棱镜的一种替代品,其内部结构与反射棱镜基本相似,是由许多微型反射体组成的。反射片有20mm×20mm×0.4mm、30mm×30mm×0.4mm等不同规格。为了使反射片能够替代棱镜应用,可取一厚度1 mm左右的硬质塑料板做成与反射片等宽,长度为宽度2倍的长方形,取中间位置把反射片粘牢。在硬塑料板的两端各做一与线绳等粗的圆孔,保证圆孔中心位于反射片的中轴线上,并可在线绳上上下移动,如图1。
井下测量过程中,用线绳从制作好的反射片上孔穿入,下孔穿出,线绳下方悬挂垂球,上方悬挂于测点上。待垂球稳定后,将反射片照准面朝向仪器方向,从侧方把反射片照亮。根据井下实际情况调整反射片的高度,只要保证反射片完全处于全站仪视线之内即可测量。由于井下环境容易造成反射片面污损,在观测时要把反射片面擦拭干净。安装方法见图2。
经实际测量,规格为20mm ×20mm的反射片在地面的最大测程为135m(规格大一点的测程可更远)。井下条件好的区域最大测程与地面基本相同,受粉尘、雾气等因素影响,或者反射片出现磨损后,测程会稍有减小。为保证测角精度和使用方便,井下导线点间距以50m~90m为宜。
经实践证明,利用反射片替代棱镜测距完全能满足井下测量精度。反射片体积小,重量轻,携带方便,易于调节,开阔了测量视野,减少了测站时间,减轻了劳动强度,减少了作业人员,给矿山测量工作带来了极大的方便。
1.2.3 全站仪测导线存在的问题和应注意的事项
电子手簿采用的是夏普PCE500计算器,产品已不生产,暂时没有可替换产品。仪器观测员读取观测数据,记录员记录,读记过程易出错。人员穿着的工作服上有反光膜,反射能力强,在测距时测线上要清净人员,避免测错距离。前视测量员要保证垂球稳定时再观测,并加强挡风措施,尘大、雾气重的地方要适当缩短测点间距离。
2全站仪测量导线测角中误差分析
为了掌握全站仪导线测角的实际精度,根据大明矿斜井近几年实测的18个闭(附)合导线测量资料,计算了全站仪测角中误差,见表2。由计算结果分析,大明煤矿斜井采用的全站仪测量导线方法完全满足采区导线精度要求。
3结论
随着全站仪技术的不断提高,无协作目标全站仪和可编程全站仪的陆续推出,开发适合全站仪导线的测量程序,实现全站仪的自记录,是矿山井工测量的发展趋势,巷道特征点取消量尺操作,直接由全站仪测出并记录,可弥补数据管理上的缺陷。
应用全站仪测量导线方法与测角中误差分析
摘要 本文对全站仪测量导线的方法进行了介绍,根据20个闭、附合导线平差结果对全站仪导线测角中误差进行了分析,为全站仪在矿山测量工作中更好应用提供参考。
关键词 全站仪;导线测量方法;测角中误差分析
全站仪在矿井测量中已广泛使用,大明矿斜井从2002年开始将全站仪应用到井下测量的实际工作中。全站仪的使用给大明矿斜井测量工作带来了极大方便,它既提高了测量精度又提高了工作效率。大明矿斜井从全站仪的使用过程中总结了大量经验,为今后全站仪更好的发展及应用打下了坚实的基础,同时大明矿斜井不断的从实践中对全站仪的应用进行了探索和开发,使全站仪能在矿井测量工作中发挥更大的作用。
1 全站仪情况简述
1.1 全站仪测量导线的作业方法
全站仪测量导线一般采用三架法、二架法和悬挂棱镜法3种形式。
三架法是在后视点、前视点分别架设棱镜,测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法,测站搬家时后视镜站整体搬至新的前视点,前视测量员只将棱镜移至仪器三角架上,测站观测员将仪器照准部移至前视三角架上。三架法作业的优点是减少了全站仪对中整平次数,从而减小了对中误差;其缺点是使用设备多,用人量至少得6人,其中仪器观测员得3人,前后视人员移动距离远,作业占用井巷时间长。如果人员充足,也可采用四架法来提高作业速度。此方法适合基本控制导线和重要控制导线测量。
二架法是在前视点架设棱镜,后视点悬挂垂球,测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法,测站搬家时镜站和测站整体向前搬迁。二架法作业与三架法作业比较,其优点是用人量可相对减少,仪器观测员也相应减少,前后视人员不必往返奔波,作业占用井巷时间短;其缺点是距离不能往返测量。此方法适合采区和采场控制导线测量。
悬挂棱镜法是在后视点和前视点都悬挂棱镜或只在前视点悬挂棱镜,测站点架设全站仪进行导线测量的作业方法。悬挂棱镜法作业的优点是使用设备最少,用人量最少,其中只需一名仪器观测员,操作简单,作业占用井巷时间短;其缺点是悬挂棱镜易转动和摆动,不能静态观测,测量精度易受影响,棱镜悬挂后要等到旋转稳定后测量。
1.2 大明矿斜井用全站仪测量导线的方法
1.2.1 大明矿斜井自然状况
大明矿斜井始建于1958年,经多年开采后,现在矿井共有三个水平,-35水平、-120水平、-410水平,现开采水平为-410水平。大明矿斜井地质条件复杂,断层多、块段小、煤层薄,采场距主副井距离远,最远采场距-410井底车场5千多米,入升井时间长,入井到-410车场得20分钟。这些因素造成大明矿斜井采场拉门换角多,施工导线频繁,测量作业时间短等诸多不便。
大明矿斜井现有5家掘进队,测量人员只有8人,除去日常施工测量人员,施工导线人员比较紧张。近几年测量人员调出调入频繁,测量专业业务素质降低,操作能力下降。鉴于此,大明矿斜井必须选择适全本矿情况的测量导线的方法,以满足矿井生产需要。
1.2.2 大明矿斜井用全站仪测量导线的方法
为克服生产作业条件差的不利因素,减少携带测量设备数量,加快测量速度,大明矿斜井采用电子记录配合全站仪操作、前视悬挂反射片测距的方法进行导线测量(基本导线控制测量时前、后视均悬挂反射片)。
1)电子手簿记录
全站仪施工导线时,用全站仪记录有一定缺陷,一是检查角超限施测点位后不能倒站测量,二是无法记录点位左右支距等信息,三是目标高、仪器高、后视点和后视方位角被编辑后,系统不会重新计算坐标,这样坐标数据就不能提取使用。电子手簿记录将克服这些缺陷。电子手簿通过预设程序可实现已知点检查功能、倒站功能、各项限差不符合重测功能、抹方位、找点功能,实量数据输入后重新计算等。使用电子手簿,仪器观测和数据记录由两人配合完成,只有读数、记录输入过程,减少了全站仪按键次数,可提高测量速度。
2)反射片替代棱镜做全站仪测距的协作目标
反射片是棱镜的一种替代品,其内部结构与反射棱镜基本相似,是由许多微型反射体组成的。反射片有20mm×20mm×0.4mm、30mm×30mm×0.4mm等不同规格。为了使反射片能够替代棱镜应用,可取一厚度1 mm左右的硬质塑料板做成与反射片等宽,长度为宽度2倍的长方形,取中间位置把反射片粘牢。在硬塑料板的两端各做一与线绳等粗的圆孔,保证圆孔中心位于反射片的中轴线上,并可在线绳上上下移动,如图1。
井下测量过程中,用线绳从制作好的反射片上孔穿入,下孔穿出,线绳下方悬挂垂球,上方悬挂于测点上。待垂球稳定后,将反射片照准面朝向仪器方向,从侧方把反射片照亮。根据井下实际情况调整反射片的高度,只要保证反射片完全处于全站仪视线之内即可测量。由于井下环境容易造成反射片面污损,在观测时要把反射片面擦拭干净。安装方法见图2。
经实际测量,规格为20mm ×20mm的反射片在地面的最大测程为135m(规格大一点的测程可更远)。井下条件好的区域最大测程与地面基本相同,受粉尘、雾气等因素影响,或者反射片出现磨损后,测程会稍有减小。为保证测角精度和使用方便,井下导线点间距以50m~90m为宜。
经实践证明,利用反射片替代棱镜测距完全能满足井下测量精度。反射片体积小,重量轻,携带方便,易于调节,开阔了测量视野,减少了测站时间,减轻了劳动强度,减少了作业人员,给矿山测量工作带来了极大的方便。
1.2.3 全站仪测导线存在的问题和应注意的事项
电子手簿采用的是夏普PCE500计算器,产品已不生产,暂时没有可替换产品。仪器观测员读取观测数据,记录员记录,读记过程易出错。人员穿着的工作服上有反光膜,反射能力强,在测距时测线上要清净人员,避免测错距离。前视测量员要保证垂球稳定时再观测,并加强挡风措施,尘大、雾气重的地方要适当缩短测点间距离。
2全站仪测量导线测角中误差分析
为了掌握全站仪导线测角的实际精度,根据大明矿斜井近几年实测的18个闭(附)合导线测量资料,计算了全站仪测角中误差,见表2。由计算结果分析,大明煤矿斜井采用的全站仪测量导线方法完全满足采区导线精度要求。
3结论
随着全站仪技术的不断提高,无协作目标全站仪和可编程全站仪的陆续推出,开发适合全站仪导线的测量程序,实现全站仪的自记录,是矿山井工测量的发展趋势,巷道特征点取消量尺操作,直接由全站仪测出并记录,可弥补数据管理上的缺陷。