全站仪支导线在井下测量中的精度估算与布测

全站仪支导线在井下测量中的精度估算
与布测
摘要：目前，地下矿山勘测的主要方法是导线测量，全站仪同时具有角度测量和测距功能，目前生产的全站仪内置了多种测量软件，因此负责人的勘测方式根据要求的不同测量方法也不同。

全站仪广泛应用于各个测量领域，在煤矿，铁矿石等的生产和建设中，特别是在地下测量时，全站仪是最常用的测量仪器，而横移测量则是最多的。

全站仪线测量技术被广泛用于采矿勘测中，因为它可以同时测量地下目标的三维位置。

基于全站仪测量，边缘测量以及全站仪分支遍历端点误差的估计和分析，本文对全站仪遍历点布局提出了一些警告。

它为矿井中全站仪分支电缆的布局，测量和最终点误差估计提供了参考。

关键词：全站仪；全站仪支导线；精度；角度测量误差；测量边缘误差；布局；注意事项
引言
全站仪支导线是矿山开发，准备和采矿中最常见，分布最广泛的铺设线。

由于在分全站仪支导线上没有多余的观测值，因此没有检查角度或边长的条件。

其中，完全机械化的洞穴勘探工作面的设计和开挖相应地提高了对渗透率测量的要求，《煤矿勘查规程》通常要求点位置误差小于±0.3m。

因此，估算已铺设全站仪支导线终点的精度尤为重要，并且在布置和测量全站仪支导线过程中需要注意相关问题。

1地质勘测的重要性
矿物质是我国最基本，最重要的能源之一，不仅为我国提供了丰富的矿产资源，而且还促进了各行各业的发展，提高了我国的经济效率。

由于我国有多种类型的矿山，因此在采矿过程中极有可能发生安全事故，例如极有可能发生的倒塌事故，不仅造成巨大的经济损失，而且造成很多破坏，这也给建筑企业造成巨大
损失，甚至给建筑工人造成严重的伤害和致命的事故，并对一些家庭造成致命的伤害。

因此，从安全生产的角度来看，地质勘测非常重要。

另一方面，矿山勘测会执行矿山生产和建设的全过程，并在监督项目质量方面发挥作用，这样可以使各种项目根据工程设计要求顺利进行。

同时，按矿山测量的矿石产量，矿产流失数据统计数据可以设计出最合理采矿计划，以促进矿山的可持续发展。

2全站仪测量水平角、量边误差分析
2.1水平角观测误差分析
水平角观测误差的主要原因是仪器误差，角度测量方法误差，目标对准误差和仪器对准误差。

角度测量误差可以从多个导线闭合差异，多个水平角度的多次观测值以及实验方法中获得。

这次，我们在矿山（TopoKangGTS-102N全站仪）收集了100个双水平角观测值，并计算了角度测量误差（消除了系统误差）：
通过该方法获得的mβ值太小。

在实际工作中，必须注意收集并获得闭合导线的闭合角度误差，以使其能够充分反映各种因素的影响。

2.2边际误差分析
全站仪的边际误差主要包括比例误差和固定误差。

边际误差通常由校准的距离测量精度估算。

TopocanGTS-102N全站仪的测距精度为±（2mm+2ppm×D）（D 为边长，单位为m）。

3全站仪全站仪支导线终点的坐标误差分析
在采矿道路上，支撑线点位于隧道方向或沿工作面。

每个站的水平角约为180°，并且边的长度可以设置为大致相等，因此支撑线如下：近似于一条等边的直线，角度测量和边缘测量以相同的精度分别执行，这对于估算分全站仪支导线终点的坐标误差很有用。

导线沿线性方向X'的终点K的误差称为纵向误差，垂直于导线的线性方向Y'的误差称为横向误差（见图1）。

然后，终点K的坐标误差公式如下：
这里，Mx'和My'是假设坐标系中导线终点K的水平和垂直误差，α是假定坐标系中的方位角，ml和mβ是测量侧角度。

Rx是连接导线在x轴上的端点K 和每条导线的点i的直线的投影长度。

公式1和2可以进一步简化为以下形式，因为它们在预期的坐标系：
（式中n为导线点数，l为边长，且各边长大致相等）
从上图等式可以清楚地看出，角度测量误差会导致导线端点处的横向误差，而测量边缘则会引起纵向误差。

随着距离测量装置的更新，测量边缘的精度变得非常高。

导线终点的误差不是主要原因，但角度测量的误差是误差的主要原因。

对于我们矿山中使用的拓扑KalkanGTS-102N全站仪，《煤矿勘查规程》要求的穿透点精度小于0.3m，如果每根导线的长度约为100m，则在n=30时满足此测量精度要求。

也就是说，导线的数量不能超过30。

否则，需要找到一种方法来提高水平角观测的准确性。

4井下常用全站仪导线测量方法
4.1坐标遍历测量
由于全站仪具有角度测量和距离测量功能以及大量内置的测量软件，因此测量员只需输入坐标测量菜单并根据设备的操作说明设置即可。

获取并输入后，即可执行坐标测量，可以使用一个测站来测量前方测站的每个座标的平面坐标和高程。

这是一种常见的方法。

此方法使3D坐标不需要内部为导线计算，但是有其缺点。

例如，当以这种方式测量电线时，实际上仅测量了水平，顶点和单个距离测量值的一半，不调整测量结果，并且在后视方向之后执行所谓的坐标测量检查。

实际上，它仅在测量过程中用于距离检查，如果站的坐标和后视点的坐标互换，则无法检查。

该方法的测量精度低，容易出错，并且难以检查，在检修控制测量过程中应谨慎使用。

4.2角线和测距线
这是导线测量的最基本形式。

也就是说，测量水平和垂直角度，以及测量导线点和导线边缘之间的距离，测量设备的高度和目标的高度，然后进行内部调整。

根据规格要求，用此方法测得的水平，垂直和距离至少为一圈，因此在每个观测值之间均应进行检查，并用此方法计算出的每个横移点的坐标，其准确性也大大提高了。

特别是对于短距离测量，使用以前的坐标测量方法进行测量时，x和y 坐标值之间的差异仅为1-2mm，但是相应的水平或方位角差异为数十秒，位置影响更大。

利用水平角测量方法，可以在上下半周或多次计算平均值，并且可以有效地减小短距离测量期间的方向误差。

5全站仪全站仪支导线布置注意事项
将以上分析与实际经验相结合，将部署一个全站仪。

分支导线时请注意以下问题：
（1）打开竖井的滑动门时，可以先铺设一根30m的施工线以引导施工。

当施工线达到300-500m，重新测试并检查施工线，避免电线出现问题，以为提高电线点的准确性。

（2）实际放置接线点时，应使前后侧的长度相同，以使前后侧的长度差异不会太大。

这不仅提高了角度测量的精度，而且增加了公式3、公式4的适用性大大简化了全站仪支导线精度的估算。

（3）在一个渗透项目中，如果条件允许，要铺设的全站仪全站仪支导线应从同一组起点开始，以减轻或消除其他因素对渗透精度的影响。

（4）对于精度要求较低或站点数量较少的渗透项目，可以使用反棱镜直接测量以满足渗透要求。

对于精度要求更高且站点数量众多的穿透项目，应使用3帧法测量全站仪导线，以提高穿透精度。

结束语
上面的分析表明，精度估计对于大型穿透项目和高精度的遍历测量任务非常重要。

为了使当前的设备和测量方法能够提高实际生产精度，需要采取其他测量方法和措施。

在放置实际的导线点的过程中，应根据实际情况检查导线测量的角度和边长，避免误差，提高测量工程的效率，提高测量精度，并采取多种措施和方法。

参考文献：
[1]索效荣，李天和.地形测量[M].北京：煤炭工业出版社，2020.
[2]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉：武汉大学出版社，2020.
[3]张国良，朱家钰，顾和和．矿山测量学［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2020．
[4]煤矿测量规程［S］．北京：煤炭工业出版社，2018．
[5]李青岳，陈永奇．工程测量学［M］．北京：测绘出版社，2017．。