張志龍

摘要：全站儀自由設(shè)站法是一種靈活快捷的施工測量方法。本文簡述了全站儀自由設(shè)站測量方法在高效采切工程施工測量中的優(yōu)越性，并對測站精度進行分析，論證最有利的圖形條件，竟而指導和滿足實際生產(chǎn)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自由設(shè)站 ?井下測量 ?精度分析

前言 自全站儀誕生以來，它以其方便快捷的優(yōu)勢在測繪行業(yè)引起了一場自動化的革命，全站儀得到了迅速普及。全站儀以其快速三維坐標測量和定位功能，以及外業(yè)數(shù)據(jù)自動化采集、自動記錄自動采集等特點，深得人們的青睞。隨其附帶軟件功能的日益強大，全站儀自由設(shè)站功能使其擁有了更高效率和相對更高精度的優(yōu)越性，特別是在井下分層測繪中的合理利用，可以解決受作業(yè)環(huán)境和測量空間的限制。

1、自由設(shè)站的優(yōu)越性

第一：儀器設(shè)站不再是必須架設(shè)在已知點上，而且也不需要進行對中、量測儀高等繁瑣的步驟，它讓全站儀可以更自由的架設(shè)在工作方便的位置，給測繪作業(yè)帶來了極大的便利，同時可以大幅提高效率。

第二：自由設(shè)站功能可以通過對盡可能多的已知后視點進行觀測，通過機載軟件的平差處理，得到精度可靠的設(shè)站點精度，最終保證了測量成果的精度。由于全站儀自由設(shè)站功能具有如上的優(yōu)越性，所以在當前的公路、鐵路、礦山、橋梁、水利等各行各業(yè)的工程建設(shè)中，得到了廣泛的應(yīng)用。

第三：近年來隨著測繪新設(shè)備、新工藝的不斷引近和推廣，一種用于替代一井定向、二井定向、羅盤式的傳統(tǒng)分層測量自由設(shè)站+手持激光三維掃描儀。此過程用全站儀自由設(shè)站法取代傳統(tǒng)的一井、二井定向?qū)⑦\輸巷道的控制點快速延伸到分層，在結(jié)合手持激光三維掃描儀快速采集實體空間三維坐標，進而完成對分層的快速建模。具有無需手動記錄計算、數(shù)據(jù)采集數(shù)度快、建模精度高的特點。大屯錫礦1360中段1-66礦體北盤和1480中段1-70礦體、1510中段1-1、1540中段1-1礦體等多個礦體試用成功，特別是在有底部結(jié)構(gòu)“空場法”礦體中應(yīng)用具有以“一當十的”作用，順應(yīng)了建設(shè)數(shù)字化礦山的特點。

2、自由設(shè)站基本原理

2.1外業(yè)觀測

在任意未知點（P）架設(shè)儀器，至少瞄準兩個已知點（棱鏡后視）A、B，觀測P點到A、B點的平距及所有觀測要素（水平角、垂直角、距離、儀高和目標高）如圖1所示自由設(shè)站簡單圖示。

2.2自由設(shè)站法測站精度分析

根據(jù)觀測邊長S、觀測水平角β、和已知邊長S0 ，按正弦定理先推出∠B，在推算出αAP，然后按坐標正算公式求出測站P點的坐標。即：

由上表分析可知：（1）當S>S0時，P點在以控制點B為垂足AB垂線上時點位誤差最大。應(yīng)避免這種情況的發(fā)生，即不要選擇S>SO的圖形。（2）當S/S0<0.9 β>100時，點位精度較高。在實際應(yīng)用過程中，觀測角β越大越好，觀測邊S所對應(yīng)的角越小越好。 （3）應(yīng)用邊角后方交會自由設(shè)站時必須應(yīng)用獨立的第三方向作為檢核方向，以檢核測站的實際精度。（4）當交會β角 一定時，即設(shè)站點位于以AB 為弦的圓弧上，設(shè)站點P離A、B 點越遠，精度越高;隨著交會角β 的增大，設(shè)站點點位精度也會相應(yīng)地提高。當β > 90°時，P 點的點位精度就小于±1 cm，能夠滿足一般測量要求。以上的模擬計算分析假設(shè)AB 間距為300米井下的實際的應(yīng)用中此距離會小于300米，儀器設(shè)站的精度會有較大幅度提高，能滿足日常應(yīng)用的要求。

2.3全站儀自由設(shè)站實例驗證（符合導線）

實測路線分兩段相向施測符合到同一條邊，一段從1360向上，線路長820米，由原已知點B8273設(shè)站，后視點B8263;經(jīng)19次設(shè)站測至BT8903和BT8904;另一段由1480向下線路長520米，由原已知點F4613設(shè)站，后視點F4583-2，經(jīng)8次設(shè)站測至BT8903和BT8904;

4.結(jié)束語

1、全站儀自由設(shè)站法， 點位精度可滿足一般工程放樣的要求，為廣大測量工作者帶來全新的工作體驗，在礦山測量中具有很強的實用性和推廣應(yīng)用價值;特別是在替代一井定向上，應(yīng)用效果顯著，可以較大程度上提高工作效率。

2、在全站儀自由設(shè)站中，設(shè)站點的精度不僅和已知點之間的距離、測距的固定誤差和比例誤差有關(guān)，而且和交會的圖形條件密切相關(guān)。

3、對于要求精度高的交會點，應(yīng)充分考慮已知點對交會結(jié)果的影響，以確保交會點的精度，同時每次自由設(shè)站都有必要第三方檢核條件，以滿足實際測量的需要。

4、當采用 S<0.9S0，且交會角β>100°時，交會圖形條件最為有利。

主要參考文獻

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