全站仪在特大型贯通测量工程中的应用.pdf

第 1期 2 0 0 6年 3月 矿r 山 测 量 MI NE SURVEYI NG NO ．1 Ma r ． 2 00 6 全站仪在特大型贯通测量工程中的应用 王 凤连 ， 蒋永 ， 张 荣 亮 徐 州矿 务 集 团建 井处 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 1 31 摘要 通过 对 国 内外 几种 型号 全站 仪 内置测 距程 序 的认识 和 实际边 长测 定 、 比较 ， 介 绍 了全站仪 在 特 大型贯 通 工程 应 用 中应注 意 的一 些 问题 。 关键 词 贯 通测 量 ；全 站仪 ；归化 改正 ；投 影 改正 中图分 类号 T D1 7 5 5 文 献标 识码 B 文 章编 号 1 0 013 5 8 X 2 0 0 6 0 10 0 5 40 2 1 前 言 随着 科学 技 术 的发 展 ， 全 站 仪 因其 具 有 测 、 算 、 记及 放样 等 其 它 多 种 功 能 而 深 受 测 量 工 作 者 的欢 迎 ， 在测 绘行 业 的应 用 也 越来 越普 及 。但 笔 者 经 过 国产南方 、 日本 索 佳 系列 、 N i k o n系 列 等 全 站 仪 的 实 际使 用后 ， 认 为 全 站 仪 在 对 所 测 边 长 计 算 时不 具 备 将所 测量 的边 长 投影 至高 斯平 面而 使 它 的优 点 不 能 完 全发挥 。众 所 周 知 ， 在 矿 山特 大 型 贯 通 测 量 工 程 中 ， 为保 证 贯通工 程 的精度 ， 投 影 到 国 家 大地 水 准 面 以下简 称为 归化 改 正 和 高 斯平 面 两项 改 正 数 以 下 简称 为 投 影 改 正 对 边 长 的影 响 是 不 能 忽 视 的。 其 两项 改正 数 的计 算公 式分 别 为 SH 一 H L／ R S y 2 mL ／ 2R 式 中 ￡ 已 加 入 倾 斜 、 温 度 、 气 压 改 正 后 的 边 长 m ； △．s 边 长 投 影 至 大 地 水 准 面 的 改 正 数 m； △．s 边 长投 影至 高斯 平面 的改 正数 m ； 日 所 测边 对 大地水 准 面 的平均 高程 I 1 1 ， 所 测边 两端 点横 坐标 的平 均 值 m ； R 参考 椭球 体 的平均 曲率 半径 m 。 煤 矿测 量规 程 第 2 1 1条 第 2款 规 定 在 重 要 贯 通测 量工 作 中应考 虑导 线边 长 归 化 到投 影 水 准 面 的改正 和投 影到 高斯 平 面 的改 正 问题 。如相 邻 两 井 口的 间距小 于 2 k m， 且 边 长变 形值 小 于 1 ／ 1 7 0 0 0时 ， 可 不顾 及 边 长 的 两 项 投 影 改 正 数 对 贯 通 精 度 的 影 响 。也 即如 边 长 为 2 0 0 m 时 ， 两 项 改 正 数 之 和 小 于 1 2 mm时 ， 可不 考虑 归化 、 投影 改 正 对 贯 通精 度 的影 响 。而 目前 使用 的全 站仪 是否 考 虑 了上述 两 项 改 正 54 数 ， 或 是考 虑 了上述 二项 改 正 数 中 的某 一 项 ， 则 不 可 而 知 。笔者 在甘 肃 省平 凉 市某 地 地 面使 用 N i k o n 5 3 0 全 站仪 进行 放样 和控 制测 量 的实 际经 历 对 这 一 问题 提 供 了佐证 。 2 实 例 笔 者 首 先 以 业 主 提 供 的 两 个 地 面 已知 点 ． 3 8 90 46 7． 62 6，， I 40l 6 67．1 0 4，HI 1 27 3 3 5 6、 23 89 0 69 7． 48 5， Y2 4 0l 3 2 3， 59 3， H2 1 2 7 2 ． 9 l 1 ， 分 别放 设 了两 个井 筒 中及 十字 中线 点 并 实 际 测 定 其坐 标 ， 之 后 分 别 利用 其 中一 个 原 作 为 后 视 点 的 已 知点 作 为 仪 器 站 实 测 另 一 个 井 筒 的 井 中 和地 面 十字 中线 点 的 坐标 并 进 行 比较 ， 发 现 其 结 果 存 在 8 0 m m 左 右 的差 值 。虽 经 多 次测 定 ， 差值 仍 然 存 在 ， 经 向业 主 了解 得 知 ， 已 知 点 是 委 托 一 家 测 量 单 位 采 用全 站 仪 从 1 ． 5 k m外 的 国 家 Ⅳ等 三 角 控 制 点 以导 线 的 形 式 测 设 的 。从 两 个 已 知 点 的坐 标 值 可 以看 出 ， 其 平 均 海 拔 为 1 2 7 3 m， 距 中央 子 午 线 平 均 距 离 为 9 8 ． 5 k I l l 。冈 此 ， 从 已知 点 资料 中 以及 测 设 时 所 采用 的全 站 仪 没有 归 化 、 投 影 改 正 或 没 有 其 中 的某 一 项 改 正 。 故 对 两 个 地 面 已 知 点 间 的 边 长 进 行 了 不 同 情 况 下 的实 际 测 定 。经 实 际 测 定 验 证 了笔 者 的 看 法 是 正 确 的 。 其 对 已知 边 长 的 实 测 结 果 见 表 1 表 中实 际 测 定 的 平 距 中 已 由 全 站 仪 自 动加 入 了 温 度 、 气 压 改正 。 从 表 1中的实测 数据 可 以看 出 在 不 加 入归 化 、 投 影改 正 的情况 下 ， 考虑 到 对 中误 差 、 气 象 测 定误 差 等因素 的影 响 ， 其 实 际 测 定 的边 长 和所 提 供 的边 长 是 一致 的。结 合 其 它 几种 情 况 下 测 定 的 数 据 ， 可 以 断定全 站 仪 中仅有 归化 改 正 即将 边 长 投影 到 大 地水 准面 改正 的 功 能 ， 而 没 有 将 边 长 投 影 到 高斯 平 面 改 正 的功 能 。 维普资讯 第 l 期 王凤连等 全站仪在特 大型贯通 测量工程 中的应用 2 0 0 6年 3月 3 结 语 随 着矿 井开 采年 限 的延长 和特 大 型 矿 井建 设 的 增加 ， 许 多井 口问如 江苏 徐 矿 集 团 张小 楼 新 副 井 与 夹 河矿 一6 0 0新 副 井 问 的 一1 O 1 0水 平 机 轨 大 巷 、 徐 矿 集 团张双 楼矿 副井 一 5 0 0 m水 平 西 四运 输 石 门与 西 风井轨 道 下 山 、 安 徽 淮 南 国投 新 集 集 团刘 庄 矿 副 井与西风井等问的特大型贯通工程 ， 其地 面直线距 离都 在 5 k m左 右 ， 开 采水 平 在 一 5 0 0 m 至 一1 0 0 0 m 左 右且有 的 矿井距 中央子 午 线 达 6 0 k m 左 右 。对 于 这样 的特 大 型 贯 通 工 程 ， 在 使 用 全 站 仪 施 测 贯 通 测 量导 线时 就 不 能 不 考 虑 归 化 、 投 影 改 正 对 贯 通 精 度 的影 响 。根据 全 站 仪 已 配备 的程 序 功 能 ， 结 合 边 长 变形 值 小 于 1 ／ 1 7 0 0 0的要 求 ， 笔 者 认 为 在 实 际 工 作 中 可按 如下方 法灵 活运 用 1 施测 地 点距 中 央子午 线 2 0 k m 以内 时 ， 可不 考虑 投影 改正 对贯 通精 度 的影 响。 ● ● 一● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 上 接 第 5 3页 程中对时 问误 差序 列剔 除 了大于 2倍 中误差 的粗差 ， 进行 了 t 检验 检验 和 相关 性 检验 。另 外 当时 问观 测值不变 ， 按 其 统 计 中误 差 1 ． 2 8 8秒 变 化 时 ， 模 拟 计算结 果显示 它对解 算精 度 的影 响较小 ， 其 中误差 不 超过 4 ” ， 当然可一律采 用测 回内的 实测值 。 6 结 论 1 对称 分 划计 时法 是 一 个 完 整 优 秀 的 陀螺 定 向观测模 型 ， 是 中天法 的 一般 情 况 ， 其 比例 系数 e 必 须用 偏置 近 似 北 的 方 式 测 定 ， 避 免使 用 跟 踪 周 期 和 分划 板格 值计 算 ， 两种 方式 e值之 差 可能 达数 百秒 。 2 任 何 陀螺 计 时 法 观 测模 型 中 的 比例 系数 都 应采 用偏 置法 测定 。 3 对 称分 划 计 时 法 观 测模 型大 大增 加 了一 个 摆动 周期 内的取 样点 个 数 ， 较 中天 法 和 逆 转 点 法 观 测能显 著地 提 高一 个摆 动周 期 内的观 测精 度 。 4 中天法 和 跟 踪 逆 转 点 法均 至 少需 连 续 观 测 2 开 采水 平在 海拨 0以 下时 ， 可将 全 站 仪 中 的归化 改 正 开 关处 于 开 启状 态 ， 直 接 发挥 全 站 仪 的 测 、 算 、 记 等功 能进 行测 量作 业 。 3 开 采水 平 在 海 拨 0以 上 且 距 中央 子 午 线 2 0 k m 以上 时 ， 如 边 长 变 形 值 小 于 1 ／ 1 7 0 0 0时 ， 可 将 全 站仪 中的 归 化 改 正 开关 关 闭 ， 同 样 可 发 挥 全 站 仪 的测 、 算 、 记 等 功能 进行测 量 作业 。 4 开 采水 平 在海 拨 0以 下且 距 中 央 子 午 线 2 0 k m 以上 时 ， 这 时就 只有 将 全站 仪 中的归 化改 正 开 关 关 闭 ， 作 测距 仪使 用 ， 待 升 井后再 进 行 内业 处 理 。 作者简介 王凤连 1 9 6 4一 ， 男 ， 毕 业于徐州煤校矿 山测量专 业 ， 现为徐州矿务 集 团建 井处测 量 首席 工程 师 ， 曾发 表论 文 多篇。 收 稿 日期 2 0 0 50 91 3 两个 周期 ， 时 间长 劳动 强 度 大 。对 称 分 划 计 时 法 在 一 个 周期 内完 成 观测 ， 而且 不 必判 读 逆 转 点或 摆 幅 ， 仅 仅 做时 间观 测 ， 具 有显 著 的优越 性 。 5 外部环境对定 向精 度有显 著影响 ， 陀螺对 称分 划计 时法观测过程 中将 摆幅限制在 8至 1 3格及粗 定向 精 度 1 0 以内较好 ， 且井上下 采用相 同的分划对 和相近 的摆幅 ， 可减弱参 数值误差对定 向结果造成的影响。 6 实例 统计 和模 拟试 算 表 明 ， 一般 计 时 观测 的 时 间精 度优 于 0 ． 2秒 ； 不跟 踪 周 期 测 回问 2 ． 5秒 以 内的差 异对 定 向成果 的影 响小 于 4 7 要特 别 注 意 对 全套 仪 器 的保 养 ， 专 人 观 测 ， 有利 于 提高 定 向精度 。 参 考 文献 [ 1 ] 朱家缸 等 ．对称 分 划计 时 电子记 录 [ J ] ．矿 山测 量 ， 1 9 9 0 4 ． [ 2 ] 中国矿 业大学 ．矿 山测 量学[ M] ．徐 州 中国矿业 大学 出版 社 ． 1 9 8 7 ． 收 稿 日期 2 0 0 50 82 9 5 5 维普资讯