淺談免棱鏡全站儀在礦山地形測量中的應(yīng)用

　　摘 要：隨著科技的更新?lián)Q代，測繪儀器設(shè)備不斷升級，新儀器的出現(xiàn)也帶來了新技術(shù)的發(fā)展和革新, 在全站儀方面的重要發(fā)展是免棱鏡全站儀的出現(xiàn)，它的應(yīng)用在控制測量、地形測量和工程測量中都取得了良好的成效。免棱鏡全站儀的視距由初期幾十米發(fā)展到當(dāng)前的一千米以上，視距的增長大大拓展了測量工作的業(yè)務(wù)范圍，對于以前人們望而卻步的懸崖峭壁的地形測量、地下大型工程的斷面測量、建筑物的變形測量等產(chǎn)生了重要的效用。免棱鏡測量的重要突破在于不需要在被測點(diǎn)上放置棱鏡,在礦山測量中如遇非常危險的地方，使用免棱鏡全站儀進(jìn)行測量則不需要親自攀爬。對于較難到達(dá)的危險地區(qū)，免棱鏡測量具有速度快，精度高的特點(diǎn)，采用免棱鏡全站儀測量不僅可以節(jié)約時間成本，更能較好地保障施工安全，極大地提高了勞動效率。

　　關(guān)鍵詞：免棱鏡全站儀;礦山測量;保障安全;提高效率

　　1 礦山地形測量現(xiàn)狀

　　礦山地形測量是礦山其它工作的先鋒，要開展礦山其他工作，做好礦山地形測量是基礎(chǔ)。尤其是在險峻陡峭的礦山測量中，測量礦山的地形圖，有些陡峭的地方人員無法到達(dá);在露天采空區(qū)，測量采空區(qū)的邊界。有了免棱鏡全站儀之后，這些復(fù)雜危險的問題都迎刃而解了。不但降低了危險，還提高了工作效率，免棱鏡全站儀的出現(xiàn)給礦山地形測量安全高效生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)提供了可能。

　　2 免棱鏡全站儀應(yīng)用

　　隨著測量技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，許多新興測量儀器設(shè)備迅速地更新發(fā)展。其中免棱鏡全站儀作為新興的測量儀器，其產(chǎn)生對于控制測量、地形測量、工程測量都具有重要的作用。由于不需要在目標(biāo)點(diǎn)上安放棱鏡，不僅減少了測量人員的奔波跋涉，而且大大拓寬了全站儀測量的工作范圍，方圓600m之內(nèi)的目標(biāo)只要能看清，免棱鏡全站儀就可以測回需要的數(shù)據(jù)。對于比較危險，測量條件惡劣的作業(yè)環(huán)境，其作用發(fā)揮的特別明顯。例如對于人們無法攀登的懸崖峭壁的地形測量，對于采坑的邊緣，存在滑坡的危險，地下大型工程的斷面測量。采用免棱鏡全站儀測量可以減少安全事故，節(jié)約時間，提高工作效率。

　　尤其是用邊角后方交會的方法在礦山井下布設(shè)臨時控制點(diǎn)，可以將控制點(diǎn)布設(shè)在洞壁上，避免了放樣控制點(diǎn)的破壞。因此目前免棱鏡測量已被廣泛用于工程測量及施工測量等領(lǐng)域。免棱鏡全站儀的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可免棱鏡測量目標(biāo)位置的坐標(biāo)，適合不宜放置反射棱鏡或者反射片的地方的測距。例如，觀測懸崖、石壁等的滑坡、變形測量，采空區(qū)邊緣等。缺點(diǎn)：一般情況下，免棱鏡測距時由于受到激光束的限制，對角落或者深色表面物件的測距效果不太理想，對于雜草較多的地方不能測量地表的坐標(biāo)，出現(xiàn)不能進(jìn)行正確測距或者測距誤差較大。例如，在隧道施工時，在對水泥厚度或者護(hù)墻施工測量控制時，因?yàn)樗淼拦饩�不足、水泥等有深色時免棱鏡測距往往就測不出。在礦山地形測量時，雜草較為密集，測量的高程就會出現(xiàn)誤差。

　　3 免棱鏡全站儀使用中的外業(yè)操作及內(nèi)業(yè)處理

　　免棱鏡全站儀的使用無疑給礦山等復(fù)雜地形測量的實(shí)現(xiàn)提供可能，但使用過程中必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)程，才能確保測量結(jié)果的可靠與實(shí)效。下面以新疆地區(qū)某礦山測量要求為例，簡要談?wù)劽饫忡R全站儀使用中的一些基本要求：

　　(1)全站儀儀器設(shè)置及測站定向檢查要求。①儀器對中偏差應(yīng)不大于5mm;②以較遠(yuǎn)的控制點(diǎn)標(biāo)定方向，另一控制點(diǎn)作為檢核，算得檢核點(diǎn)的平面位置誤差不得大于0.1m;③檢查另一控制點(diǎn)的高程，其較差不得大于1/6等高距;④每個測站數(shù)據(jù)采集結(jié)束時，應(yīng)對標(biāo)定方向進(jìn)行檢核。檢核結(jié)果如超出②、③兩項(xiàng)所規(guī)定的限差，其檢測前所測的碎部點(diǎn)成果須重新計算，并應(yīng)檢測不少于兩個碎部點(diǎn)。

　　(2)草圖繪制要求。

　�、俨輬D應(yīng)標(biāo)注所測點(diǎn)的測點(diǎn)點(diǎn)號，草圖上地物、地形點(diǎn)的點(diǎn)號與全站儀中記錄的相應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)號必須要一致。②草圖上地形要素之間的相關(guān)位置須清楚、正確。③地物屬性等，草圖上須標(biāo)記清楚、正確。④草圖上的線劃、符號一般在現(xiàn)場完成,繪制草圖所用符號，原則上應(yīng)與地形圖符號相一致，對于復(fù)雜符號，可只繪輪廓，也可用簡化符號或自定義符號。⑤繪制草圖時應(yīng)仔細(xì)、認(rèn)真，對無相應(yīng)圖式符號表示的建筑物設(shè)施，可實(shí)繪該物體的幾何形狀加注專名。⑥單位名稱，自然地理名稱，居民地、機(jī)關(guān)、學(xué)校、河渠、地物等名稱應(yīng)注記在草圖上。其它圖上內(nèi)容按“圖式”表示。⑦每天收測后，應(yīng)及時將儀器中的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)中并做備份。當(dāng)天的草圖應(yīng)當(dāng)天在計算機(jī)上成圖，盡量做到在外業(yè)繪制草圖的人員，在計算機(jī)上連線繪圖。

　　(3)數(shù)據(jù)采集要求。①野外數(shù)據(jù)采集前應(yīng)做好測站檢查和測站記錄。②測量碎部點(diǎn)時，坑上坑下注記清楚。③斜坡、陡坎比高小于1/2基本等高距或在圖上長度小于5mm時可不表示。④遵循“看不見不測，看不清不繪”的原則。⑤每一測站工作完畢后，對照實(shí)地檢查地物、地貌測繪有無遺漏。

　　(4)外業(yè)數(shù)據(jù)處理與編輯。全野外數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)處理與編輯，根據(jù)野外采集的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場繪制的草圖，使用測圖軟件，進(jìn)行數(shù)字化地形圖編輯。①數(shù)據(jù)編輯時應(yīng)保證線劃光滑，嚴(yán)格相接。②地形圖上的高程注記點(diǎn)應(yīng)分布均勻，一般間隔為圖上3~4cm，地形變化大時可適當(dāng)加密，路面中心在圖上每隔5cm左右注記高程點(diǎn)，高程點(diǎn)注至厘米。③各等級的控制點(diǎn)及測站點(diǎn)整飾要按照設(shè)計要求。④名稱的注記以掛牌為準(zhǔn)。圖名的選取應(yīng)以圖上的地理名稱或單位名稱作為圖名，當(dāng)圖幅內(nèi)無名稱時，可不注記圖名，只注記圖號。圖廓外圖幅接合表中只填圖號。(5)儀器架設(shè)要求。選擇有利的控制點(diǎn)，最好是該控制點(diǎn)的視野比較開闊，全站儀觀測的范圍比較大，一般都會選擇高一點(diǎn)的地形架設(shè)儀器，這樣有利于提高工作的質(zhì)量和效率。

　　(6)儀器的操作。架設(shè)全站儀后對中整平，首先要新建一個項(xiàng)目文件，讓所有測量點(diǎn)坐標(biāo)必須存儲在同一個文件下。建立一個文件的目的是為了調(diào)用和使用方便。建立完文件之后就要設(shè)置全站儀，首先要輸入測站點(diǎn)的坐標(biāo)，之后要輸入后視點(diǎn)的坐標(biāo)，完成測站定向，檢查正確無誤之后即可開始測量碎步點(diǎn)坐標(biāo)。(7)數(shù)據(jù)采集。所說的數(shù)據(jù)采集就是將施測測點(diǎn)，并將測量結(jié)果存入全站儀內(nèi)存或DF卡。當(dāng)?shù)谝徽居^測完之后就要選擇下一站的有利位置，爭取每次架設(shè)儀器的位置都能做到采集的數(shù)據(jù)最全面，采集的數(shù)據(jù)最多。(8)內(nèi)業(yè)處理。外業(yè)數(shù)據(jù)采集結(jié)束以后可以通過數(shù)據(jù)線把全站儀和電腦連接起來,通過軟件實(shí)施數(shù)據(jù)的傳輸,數(shù)據(jù)傳輸完畢后即可利用制圖軟件制作自己外業(yè)采集的數(shù)據(jù),從而繪制出地形圖。

　　4 免棱鏡全站儀在礦山測量中的應(yīng)用

　　在礦山測量中，有些地方測量人員無法到達(dá)，山體陡峭，安全無法得到有力的保障，有了免棱鏡全站儀之后，這些問題就都不是問題了。

　　(1)免棱鏡全站儀在礦山地形測量中的應(yīng)用。免棱鏡全站儀測繪技術(shù)已發(fā)展成熟，拓普康GM-100型免棱鏡全站儀測角精度1″，測距精度 2mm+2ppm,免棱鏡測程 1000m,可充分滿足礦山地形測量作業(yè)的需要。首先在已知控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀，對中整平之后建立項(xiàng)目，以另外的已知控制點(diǎn)作為后視，用棱鏡定向檢查坐標(biāo)無誤后，把全站儀觀測的模式切換到免棱鏡模式，這樣就可以在不需要棱鏡的情況下，全站儀可以直接照準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)測量，按照地形測量要求，逐個采集野外地形高程點(diǎn)。測量人員可以不用在像以前一樣拿著棱鏡到處跑地形，大大減少了人員的奔波跋涉，提高了測量效率。對于有些懸崖峭壁，人員無法攀爬，目標(biāo)測量位置只要在全站儀可測量距離內(nèi)，就可以把此處的坐標(biāo)采集到全站儀上，利用繪圖軟件繪制等高線。加強(qiáng)了安全保障，為測量人員減少了危險系數(shù)。對于無法達(dá)到的位置也可以利用免棱鏡全站儀測量，達(dá)到了測量的規(guī)范要求，提高了測量的成果質(zhì)量。

　　(2)免棱鏡全站儀在礦山采坑測量中的應(yīng)用。一般礦山采坑面積都會比較大，采坑的深度也會比較深，而且邊坡經(jīng)常有石子滾落還會出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，測量采坑上口的時候人員無法到達(dá)邊沿，這不僅影響了測量的工作進(jìn)度，更在一定程度上威脅到了測量人員的人身安全。利用免棱鏡全站儀的技術(shù)采用到采坑測量上，觀測人員可以在遠(yuǎn)離邊坡的安全區(qū)域進(jìn)行邊坡現(xiàn)狀測量，對無法到達(dá)的梯臺也可以用免棱鏡測量，從而獲得精確的觀測數(shù)據(jù)。為采坑土方測量邊坡治理工作提供可靠有力精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。(3)免棱鏡全站儀對礦山高壓線弧懸高的測量。在架設(shè)高壓電線時，要考慮到高壓線弧與地面或者水面的垂直高度，首先在被測高壓線的旁邊架設(shè)全站儀，在高壓線弧垂直地面的位置選擇一個目標(biāo)測量出距離，利用免棱鏡全站儀的懸高測量就可以測量出高壓線弧的高度。

　　5 免棱鏡全站儀在礦山測量使用中的優(yōu)勢

　　(1)提高了工作效率。免棱鏡全站儀實(shí)現(xiàn)了可見及可測的目的,減少了勞動的強(qiáng)度,節(jié)省了時間,提高了測量效率。(2)節(jié)約人力成本。一個作業(yè)組只需要2個人就可以進(jìn)行測量作業(yè),一個觀測儀器,一個定向。(3)保障安全生產(chǎn)。例如，觀測懸崖、石壁等的滑坡、變形測量等人員無法到達(dá)的困難地方，利用免棱鏡全站儀可以很方便地測得其坐標(biāo)，從而確保了人員的安全。

　　6 免棱鏡全站儀的缺點(diǎn)

　　(1)免棱鏡全站儀適應(yīng)反射條件號,沒有什么遮擋物的地方,在一些反射條件不好的地方其測量精度將大打折扣。(2)免棱鏡全站儀使用時耗電量相當(dāng)大，因此在外業(yè)作業(yè)時應(yīng)準(zhǔn)備外掛電池。(3)多數(shù)免棱鏡全站儀標(biāo)明的測距在800~1200m范圍不等，其實(shí)在野外實(shí)際操作的時候考慮到光線問題，一般的都只能測距到500~600m，所以一定要選擇好架設(shè)儀器的位置。7 結(jié)束語全站儀是目前外業(yè)測量最為普及，也是最為實(shí)用的儀器，隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，測量對全站儀的應(yīng)用和開發(fā)提出更高的要求，我們應(yīng)通過總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，交流體會，從而為全站儀的應(yīng)用提供更為廣闊的前景。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 范百興.夏治國全站儀無棱鏡測距精度分析[M].北京測繪,2004(1).

　　[2] 朱順平.薛英無反射棱鏡全站儀及其測試[M].測繪通報,2001(3).

　　[3] 張正祿.工程測量學(xué)[M].北京:高等教育出版社，2004.

　　[4] 潘正鳳.楊正堯數(shù)字測圖原理與方法[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2006.

　　[5] 張國良.礦山測量學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

　　選自期刊《西部探礦工程》2022年第7期

　　作者：姚加寧*，陳佳春(新疆臻冠達(dá)農(nóng)業(yè)科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

轉(zhuǎn)載請注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///jzlw/30429.html