邱崇德
(福建煤電股份有限公司,福建 龍巖 364000)
礦山井下的測量環(huán)境比較黑暗、潮濕,空間狹窄,空氣的透視程度相對較低,同時測量所需要的設備也比較多,這無形中就增加了測量工作的難度。過去,我國煤礦井下測量主要使用經(jīng)緯儀測角、鋼尺量邊來對導線進行測量。隨著計算機技術、空間技術與信息處理技術的迅速發(fā)展,測量技術與測量儀器不斷發(fā)展,我國的礦山井下測量工作也在發(fā)生著翻天覆地的變化?,F(xiàn)階段,全站儀與RTK 已經(jīng)在地面測量與井下測量中得到了普遍應用,筆者通過這幾年對全站儀與RTK 的使用,領悟出了一些技巧與方法,現(xiàn)在總結(jié)出來,以期對大家的實踐工作有一定的借鑒意義。
全站儀,全稱為全站型電子速測儀。它是集光、電、機為一體的高技術測量儀器,能夠測量垂直角、水平角、距離以及高差,因為它在一次安置后,就能夠完成該測站上的全部測量工作,所以又稱之為全站儀,足以見得其功能的齊全。全站儀還具有放樣與采集儲存的功能,應用起來非常方便,同時全站儀的精度也是相當準確的。全站儀測量原理主要包括以下幾個方面:電子測距儀測距、電子計算機自動數(shù)據(jù)處理、電子經(jīng)緯儀測角以及電子補償器自動補償改正等等(如圖1 所示)。
圖1 全站儀設計框架
RTK 全稱為實時動態(tài)差分法,這種方法主要依靠的儀器是GPS,它能夠在野外實時獲得精確到厘米的測量方法。RTK采用了載波相位動態(tài)實時差分方法,是GPS 應用于測繪事業(yè)的重大突破,它的出現(xiàn)極大的提高了野外測量的效率,并且為地形勘探、工程放樣等測量控制帶來了曙光。
這一階段的應用主要是指地質(zhì)人員依據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料,進行整理,分析出這一區(qū)域內(nèi)成礦的條件,從而對有可能成礦的區(qū)域進行劃定,然后再到實地去踏勘,對礦體露頭的位置認真標出。此時,我國可以利用全站儀與RTK 將坐標勘測出現(xiàn),并將這一坐標標注在地質(zhì)地形圖上,再針對露頭的位置,進行勘探線、探槽以及鉆孔等工程。對于詳查階段,我們還需要利用全站儀與RTK 繪制大比例尺的地質(zhì)地形圖,再依據(jù)設計勘查的具體要求,對柱狀圖與剖面圖進行繪制,進而為下一步的估算與開發(fā)工作打下堅實基礎。
依據(jù)國家、省市的相關規(guī)定,劃定探礦與采礦范圍,以及對實地勘測進行定界。進入施工階段時,要根據(jù)開發(fā)方案、施工方案以及實際勘測的數(shù)據(jù),確定礦井的位置、辦公區(qū)域以及礦渣堆放的位置。架設線路、整平場地等施工過程都離不開全站儀與RTK.
1.對井下巷道的貫通情況進行測量,指導技術人員進行巷道開拓,并且對采掘現(xiàn)狀的圖紙進行繪制。
2.國家職能部門,比如煤炭管理部門、國土管理部門利用全部儀與RTK 對礦區(qū)審查,審查的內(nèi)容一般為是否存在違法開采的情況;礦井是否存在超層越界的情況;開采單位是否存在擅自更改設計方案的情況等等。
3.對礦區(qū)煤炭的儲量變化進行動態(tài)監(jiān)督,從而為相關部門征收管理費用提供數(shù)據(jù)。
1.測量更加簡便。如圖2。
圖2 確定測量點位置
我們在進行井下導線測量時,給中心是一項最為基礎的工作,如圖2 我們給出了C 點的方向,如果使用經(jīng)緯儀進行測量時,必須將∠ABC 算出來,而使用全站儀,我們就可以設置高級應用程序,在B 點架站,并且輸入A、C 點的坐標,全站儀就能夠自動撥角了,節(jié)省了時間,提高了效率。
2.誤差更小
我們可以從誤差傳播定律,推導出導線的最終邊方向誤差,其公式為:
由上面的公式我們就可以看出,點位、方位的誤差相應的減少了,而且精度也高于鋼尺。
一是作業(yè)的效率更高,通常情況下,RTK 只需一次設站,就可以對半徑為4 千米的測區(qū)進行檢測。二是精度高,在RTK 的工作條件之內(nèi),并且在半徑為4 千米的范圍之內(nèi),其精度可以實現(xiàn)厘米級。三是RTK 的自動化程度高,測量功能非常強大,處理數(shù)據(jù)的能夠非常強。四是RTK 技術只需滿足“電磁波通視”即可,同時受氣候、能見度的影響較小。
RTK 被廣泛應用于礦山測量領域還是近幾年的事,對于一些年級較大的技術人員來講,短時間之內(nèi)還很難掌握其方法,而且對其準確性也有所懷疑,下面筆者以某礦區(qū)的一級附合導線控制測量成果與RTK 復測進行比較,探討RTK 的準確性。
表1 導線控制測量與RTK 成果比較
從表1 的數(shù)據(jù)中,我們可以看出兩次測量成果的坐標最大差值為279cm。我們可以推出RTK 完全可以滿足礦山的測量需要。
1.我們知道,隱蔽地區(qū)與帶狀地形適合在控制測量的過程中布設儀器導線;平面或者是高程控制一般可以同時進行,但必須按照相應的等級標準進行計算與測量,不必使用坐標測量功能。一般工程測量之中的前方交會、后方交會、經(jīng)緯儀導線等等,其功能都比傳統(tǒng)測量更為精準、操作也更為便捷。
2.我們在地形測量的過程中,可以同時進行地形測量與加密控制測量,但是需要注意的是連續(xù)加密絕對不能超過規(guī)定的數(shù)量(通常為六個),同時還要注意的是設置水平度盤的格式為右角、起始方位為后視方位。
3.在施工過程中,進行放樣測量時,我們可以使用全站儀的放樣測量功能,對設計好的中線、建筑的實際位置設置到地面來作為施工的一個依據(jù)。如果知道了放樣點的距離與方位時,我們可以選擇極坐標法;如果知道了放樣點的坐標時,我們可以選擇坐標法。同時還要注意的是,我們在輸入測站點坐標、后視點坐標時,還需要以測站點的坐標進行再一次確認,在測量后視點坐標時,要與已知后視點的坐標加以核對。
1.注意衛(wèi)星狀況的影響。由于RTK 的使用是受衛(wèi)星系統(tǒng)情況限制的,因此,我必須要注意測區(qū)的衛(wèi)星覆蓋情況。比如高山、林區(qū)、高樓密集地區(qū)是否存在遮擋。一旦出現(xiàn)了假值的問題,我們可以選擇RTK 測量成果質(zhì)量控制的相關方法進行處理。
2.天空環(huán)境的影響。RTK 受天空環(huán)境的影響較為常見,所以在使用RTK 時,盡量不要選擇中午時間段,因為這一時間段受電離層的干擾非常強,而且共用的衛(wèi)星數(shù)量也非常少,所以我們要注意對作業(yè)時段進行選擇。
3.存在高程異常的情況。RTK 作業(yè)對高程轉(zhuǎn)換的要求非常精確,這直接導致比如山區(qū)的誤差值較大,而且有一部分地區(qū)還是空白,因此我們必須要考慮到測區(qū)的實際情況,來考慮是否使用RTK 進行測量。
綜上所述,目前全部儀與RTK 已經(jīng)在礦山測量中被廣泛應用,其功能齊全、操作簡便、測量精準等優(yōu)點也日益被人們所認同。相信隨著科學技術的不斷進步,全部儀與RTK 的功能必將更加完備,在推動我國測繪事業(yè)發(fā)展方面,也將會做出更大的貢獻。
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[2]常海.基于多種類型全站儀水平角數(shù)據(jù)手簿的建立[J].黑龍江科技信息.2011(02)