高尚存

摘要：針對(duì)尼康532C全站儀技術(shù)參數(shù)及優(yōu)點(diǎn)，通過實(shí)際工程應(yīng)用，提出了全站儀在使用過程中的一些技巧，充分挖掘其功能，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量內(nèi)外一體化，提高了精度和效率。

關(guān)鍵詞：全站儀 工程應(yīng)用

袁店一井煤礦是淮北礦業(yè)“十一五”規(guī)劃中的大型骨干礦井，也是安徽省“861”行動(dòng)計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，礦井井田面積約37.22km2，可采儲(chǔ)量1.3億噸，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力180萬噸/年。由于煤層賦存較深，地壓較大，巷道掘進(jìn)進(jìn)尺較快，測(cè)量人員如何能夠?yàn)榫律a(chǎn)做好測(cè)量服務(wù)是測(cè)量人員面臨的挑戰(zhàn)；如何較快的完成現(xiàn)場測(cè)量工作，保證無錯(cuò)誤、提高效率，是測(cè)量人員首要解決的問題。

本文擬就尼康532C型全站儀的功能特點(diǎn)，以及在煤礦測(cè)量工作中的使用技巧進(jìn)行介紹，充分挖掘全站儀功能，解決導(dǎo)線測(cè)量、施工放樣、機(jī)載程序應(yīng)用、儀器記錄、信息一體化傳輸?shù)裙δ懿?yīng)用于實(shí)踐，以提高工作效率和工作效益。

1 全站儀一般測(cè)量

在井下使用全站儀，首先在測(cè)站架設(shè)好儀器，然后打開儀器，選擇或新建一個(gè)測(cè)量項(xiàng)目，運(yùn)用建站，輸入測(cè)站三維坐標(biāo)、儀器高，再輸入后視坐標(biāo)，然后定向，完成建站后，即可進(jìn)行一般測(cè)量工作。特別要注意在輸入完坐標(biāo)數(shù)據(jù)后即時(shí)瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)，或輸完后視坐標(biāo)數(shù)據(jù)及時(shí)提取方位角， 否則所測(cè)的結(jié)果將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或平移。按照《煤礦測(cè)量規(guī)程》要求導(dǎo)線水平角觀測(cè)必須采用測(cè)回法進(jìn)行，為了符合測(cè)回法要求，每站在完成“后、后、前、前”后，用建站（STN）里的“后視檢查”進(jìn)行后視檢查，并按“ENT”記錄，這樣不僅可以發(fā)現(xiàn)儀器是否被碰動(dòng)，也可以檢查精度，發(fā)現(xiàn)超限，就應(yīng)該重測(cè)。這樣測(cè)回法就變成了“后、后、前、前、后”，也完全符合規(guī)程要求。

以前測(cè)量要素是水平角、距離、傾角，必須有專門記錄本記錄，而且很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。使用全站儀時(shí)，我們測(cè)量元素就是三維坐標(biāo)，只要從設(shè)計(jì)圖上確定放樣坐標(biāo)，就可以很簡單地進(jìn)行撥門放線，貫通標(biāo)定等測(cè)量工作，不需要繁瑣的標(biāo)定出方位和距離，而且測(cè)量可以在設(shè)計(jì)電子版圖上進(jìn)行校核，只需要查詢坐標(biāo)即可。三維坐標(biāo)更能夠說明清楚地理信息，同時(shí)為設(shè)計(jì)為生產(chǎn)為繪圖使用提供方便，所以使用三維坐標(biāo)直接進(jìn)行信息交流存在很多優(yōu)勢(shì)，能夠有效避免錯(cuò)誤的發(fā)生。

2 全站儀懸掛棱鏡法在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

全站儀的地面控制測(cè)量和礦山井下導(dǎo)線測(cè)量常規(guī)采用三架法，即利用3副三腳架、一臺(tái)全站儀、兩臺(tái)棱鏡（前、后視）進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量的一種測(cè)量方法。這種測(cè)量方法可以滿足各種工程測(cè)量精度的需要。但這種測(cè)量方法在礦山井下測(cè)量中存在一定的局限性，由于礦山井下作業(yè)空間小，測(cè)量導(dǎo)線點(diǎn)位一般都設(shè)置在巷道頂板上等特點(diǎn)，這種測(cè)量方法儀器設(shè)備多，操作方法繁鎖，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)時(shí)間長，對(duì)礦山正常生產(chǎn)造成一定的影響。我們通過井下測(cè)量實(shí)踐，對(duì)全站儀導(dǎo)線測(cè)量三架法改用懸掛棱鏡法進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，懸掛式棱鏡能克服這些缺點(diǎn)而且能最短的時(shí)間內(nèi)，準(zhǔn)確、及時(shí)、快速地完成各項(xiàng)測(cè)量工作，減小對(duì)生產(chǎn)的影響并能滿足測(cè)量工程的精度要求。

3 利用全站儀實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)信息一體化

外業(yè)采集數(shù)據(jù)后，通過全站儀儀器自動(dòng)記錄、計(jì)算，然后把測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，這樣外業(yè)數(shù)據(jù)全部實(shí)現(xiàn)儀器自動(dòng)記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，觀測(cè)完畢后以通訊方式把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，原始數(shù)據(jù)（包括邊長、水平角、傾角、覘標(biāo)高、儀器高、三維坐標(biāo)）可以直接打印出來保存，內(nèi)業(yè)不需要計(jì)算處理。對(duì)于外業(yè)測(cè)圖，可以對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行加注地物代碼和編碼注記。坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過繪圖軟件CASS轉(zhuǎn)換成Auto CAD圖紙后，可以實(shí)現(xiàn)與礦圖管理系統(tǒng)、CGIS軟件等不同繪圖軟件之間的電子圖紙轉(zhuǎn)換，建立測(cè)量數(shù)據(jù)庫。實(shí)現(xiàn)測(cè)繪信息內(nèi)外業(yè)一體化，就是以數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)測(cè)繪信息的獲取、變換、傳輸、識(shí)別、存儲(chǔ)、處理、顯示、編輯修改并進(jìn)行計(jì)算機(jī)輸出，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)載體和軟件，達(dá)到測(cè)量數(shù)據(jù)共享的目的，實(shí)現(xiàn)無紙化流程。

4 碎部測(cè)量成圖

由于井巷驗(yàn)收、設(shè)備安裝、巷道變形嚴(yán)重、施工出現(xiàn)偏差等原因，經(jīng)常需要對(duì)巷道、硐室、工作面的細(xì)部輪廓進(jìn)行碎部測(cè)量，然后填繪成圖。根據(jù)圖紙，一方面可以檢查施工巷道與設(shè)計(jì)之間的誤差，監(jiān)督評(píng)估工程質(zhì)量情況，另一方面為軌道鋪設(shè)、設(shè)備安裝服務(wù)。如下圖所示，在丈量完導(dǎo)線邊長之后，將鋼尺拉緊，然后用皮尺或小鋼尺丈量巷道兩幫特征點(diǎn)到鋼尺（即導(dǎo)線邊）的垂直距離b和垂足到儀器站點(diǎn)的距離（縱距）a。對(duì)于巷道頂?shù)装鍢?biāo)高測(cè)量必須先定位后，再測(cè)量出頂?shù)装甯卟睢?/p>

■

使用傳統(tǒng)的碎部測(cè)量方法，外業(yè)費(fèi)時(shí)費(fèi)工，內(nèi)業(yè)處理繁瑣。目前，許多單位在使用全站儀時(shí)，仍是口頭讀數(shù)、筆頭記錄，顯然與先進(jìn)儀器不相匹配。

使用全站儀進(jìn)行碎部測(cè)量，簡單便捷。儀器可以自動(dòng)記錄，另外使用微機(jī)數(shù)據(jù)傳輸、自動(dòng)成圖準(zhǔn)確高效，具體操作步驟如下：

①建站：儀器對(duì)中整平后，輸入測(cè)站三維坐標(biāo)、儀器高，再輸入后視坐標(biāo)或方位，進(jìn)行定向，完成建站。

②前視：一人持棱鏡測(cè)量兩幫特征點(diǎn)，觀察巷幫變化處，放置棱鏡，指揮儀器觀測(cè)者進(jìn)行測(cè)量。另一人把棱鏡固定在塔尺合適位置測(cè)量頂、底板，指揮觀測(cè)者分清頂板還是底板（放頂板時(shí)覘標(biāo)高為負(fù)，放底板時(shí)為正）。

③記錄：在全站儀自動(dòng)記錄的同時(shí)，要分清是幫部點(diǎn)、底板點(diǎn)或頂板點(diǎn)，對(duì)講機(jī)及時(shí)與測(cè)站聯(lián)系，測(cè)站輸入不同的覘標(biāo)高，幫部及腰線為0，頂板和底板為棱鏡固定塔尺位置讀數(shù)。側(cè)站在記錄時(shí)要區(qū)別不同的測(cè)量點(diǎn)，比如100內(nèi)點(diǎn)號(hào)為頂板，100-200內(nèi)點(diǎn)號(hào)為底板，200-300內(nèi)點(diǎn)號(hào)為幫部，也可以自己制定代碼，比如頂板點(diǎn)為1，幫部點(diǎn)為2，底板點(diǎn)為3，腰線點(diǎn)為4，軌道面點(diǎn)為5。

④下載：下載成圖應(yīng)用CASS軟件，連接全站儀，打開CASS軟件，設(shè)置好“數(shù)據(jù)”菜單內(nèi)“讀取全站儀數(shù)據(jù)”選項(xiàng)，要和全站儀設(shè)置一致，建立CASS坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。

⑤繪制平面圖：在CASS軟件“繪圖處理”中， “展野外測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)”選中坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，展出平面點(diǎn)位，連接幫部點(diǎn)，勾畫巷道輪廓線，繪制平面圖，要根據(jù)棱鏡偏移巷道常數(shù)，并向巷道外偏移。

⑥繪制剖面圖：在平面圖內(nèi)，把巷道旋轉(zhuǎn)成水平，然后根據(jù)代碼關(guān)上其他圖層，只留底板和頂板圖層，在巷道輪廓下畫一水平線，從頂?shù)装鍦y(cè)量點(diǎn)向水平線做垂線。然后從垂足向下延伸測(cè)量點(diǎn)標(biāo)高（減去大數(shù)）。連接延伸點(diǎn)就繪出了頂?shù)装遢喞€，繪制剖面圖。為了看的更清楚，縱橫向使用不同比例。把平剖面圖旋轉(zhuǎn)成水平，粘貼成塊，設(shè)置X、Y不同比例，然后分解塊，再修改好字體、標(biāo)注。

全站儀快速測(cè)量成圖有以下意義：

①檢查工程質(zhì)量：把設(shè)計(jì)圖粘貼到平、剖面圖上，就可以很直觀了解到實(shí)際成巷與設(shè)計(jì)巷道之間的差值，標(biāo)注出寬度、高度與設(shè)計(jì)之差，就可以直觀判定工程質(zhì)量優(yōu)劣，是否滿足生產(chǎn)需要。也可以把硐室的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖、設(shè)備圖粘貼到平、剖面上，對(duì)設(shè)備選型、設(shè)備安裝起到指導(dǎo)意義。也可以及時(shí)對(duì)不合格或變形嚴(yán)重巷道進(jìn)行修復(fù)。

②指導(dǎo)生產(chǎn)：由于袁店煤礦井深800米，地壓大，巷道變形嚴(yán)重，皮帶機(jī)巷和軌道大巷變形不能滿足使用，為了準(zhǔn)確了解巷道變形情況，測(cè)量組采用尼康全站儀進(jìn)行碎部測(cè)量，對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙，給生產(chǎn)決策提供第一手資料，通過調(diào)整皮帶中心線方位和位置，大大減少了修復(fù)工程量，僅101運(yùn)輸石門就減少修復(fù)量達(dá)100米。對(duì)設(shè)備安裝前及時(shí)對(duì)硐室進(jìn)行碎部測(cè)量，發(fā)現(xiàn)不符合要求的地方，及時(shí)要求施工單位整改，避免設(shè)備安裝不上的問題。

③提高精度：全站儀測(cè)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)碎部測(cè)量精度，完全滿足生產(chǎn)需要，同時(shí)不存在記錄錯(cuò)誤，讀數(shù)錯(cuò)誤、計(jì)算錯(cuò)誤、點(diǎn)圖錯(cuò)誤，不需要現(xiàn)場繪制草圖，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化流程，保存修改傳輸方便。

④提高效率：三人一組就可以進(jìn)行碎部測(cè)量，儀器觀測(cè)1人，前視2人，1小時(shí)最快可以測(cè)量碎部點(diǎn)120個(gè)，大大提高了效率，減少體力勞動(dòng)，減少了對(duì)生產(chǎn)的影響時(shí)間。

5 十字中線放設(shè)

在生產(chǎn)中經(jīng)常要放設(shè)各種設(shè)備基礎(chǔ)的十字中線，地面井筒的十字基樁，按照傳統(tǒng)方法需要找出每個(gè)基礎(chǔ)十字交點(diǎn)并架設(shè)儀器，而且對(duì)已經(jīng)挖坑的基礎(chǔ)沒有辦法架設(shè)儀器，就要偏移中線給施工帶來不便。而使用全站儀只要架設(shè)一站就可以放出所有的十字中線，提高了效率和精度。具體步驟如下：

①首先放設(shè)好一條正中線（比如皮帶中心線，提升中心線等），在中線上測(cè)設(shè)一點(diǎn)并架設(shè)全站儀，根據(jù)圖紙算出儀器點(diǎn)到各個(gè)基礎(chǔ)十字線的平距并記錄下來。

②全站儀建站：儀器對(duì)中整平后，輸入測(cè)站坐標(biāo)為（0，0，0），瞄準(zhǔn)中線點(diǎn)，輸入后視方位為0，進(jìn)行定向，完成建站。其實(shí)就是建立一個(gè)假定的坐標(biāo)系統(tǒng)。使用懸掛棱鏡測(cè)量得的X坐標(biāo)為儀器點(diǎn)至基礎(chǔ)中心距離時(shí)（不論Y坐標(biāo)為多少），此時(shí)放樣點(diǎn)即為十字中線上的點(diǎn)，就可把放樣點(diǎn)打在巷道幫上。兩巷幫上的連線即為垂直與基準(zhǔn)中線的十字線。同樣道理可以使用帶氣泡的迷你棱鏡放樣地面井筒的十字基樁。

6 中腰線標(biāo)定與測(cè)量放樣

首先要按照要求建站，輸入站點(diǎn)、后視點(diǎn)的坐標(biāo)、標(biāo)高及儀器高。中線方位直接以HA轉(zhuǎn)到設(shè)計(jì)范圍就可以了，放腰線時(shí)把棱鏡放在幫上測(cè)量棱鏡位置標(biāo)高，計(jì)算出與設(shè)計(jì)腰線之差，就可以直接定出腰線，不需要從后面延設(shè)了。對(duì)于放樣撥門點(diǎn)、貫通點(diǎn)時(shí)，直接打開放樣程序，輸入要放樣點(diǎn)的坐標(biāo)和標(biāo)高，按照儀器指示就可以輕松放出需要的點(diǎn)位、方位、標(biāo)高。

7 利用機(jī)載程序

尼康全站儀內(nèi)載程序很豐富，常用到的有多方向后方交會(huì)、快速建站、遙測(cè)高程等。坐標(biāo)幾何計(jì)算包括有導(dǎo)線計(jì)算，面積計(jì)算，反算等。如果放樣點(diǎn)無法設(shè)點(diǎn)時(shí)，就可以用導(dǎo)線程序按照設(shè)計(jì)方位重新計(jì)算新的放樣點(diǎn)。在現(xiàn)場，導(dǎo)線程序可以代替計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算。面積程序可以及時(shí)計(jì)算測(cè)量的面積，按照給定的面積進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定位置。反算程序可以及時(shí)計(jì)算調(diào)整2點(diǎn)間的距離、方位。

附圖：

■

全站儀導(dǎo)線測(cè)量完全改變了傳統(tǒng)測(cè)量工作方式，使測(cè)量工作零風(fēng)險(xiǎn)，減人增效，安全高效，解放生產(chǎn)力，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯昕宜.全站儀在測(cè)量中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2011（03）.

[2]王霞.全站儀智能化在土地測(cè)量中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2011（10）.

[3]徐良驥，高永梅，張玉.全站儀在相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代情報(bào)，2004（04）.