GPT—3000LN型全站仪在矿山测量中的应用

张洪超　王鸿波

【摘 要】本文简要介绍了GPT-3002LN型全站仪的主要特点和技术指标， 阐述了其在矿山测量主要工作中的应用经验。

【关键词】免棱镜全站仪；矿山测量；应用

随着科技的不断进步，测绘仪器设备迅速发展，新仪器不断的出现。在全站仪方面的重要发展是长距离免棱镜全站仪的出现，免棱镜全站仪的免棱镜视距由初期几十米发展到当前的一千米以上。目前长距离免棱镜全站仪主要有徕卡（Leica）1200系列、拓普康GPT-3000LN系列和天宝5600系列，GPT —3000LN 型全站仪是2005年日本拓普康公司推出的 新一代全站仪 ，该仪器以其操作简单 ，完备的测量功能 ，可靠的角度和距离测量数据 ，以及坚固的外壳和适用于全天候作业的结构备受测量界人士的青睐 。特别是在矿山测量工作中，在现场布控、地形测量 、施工放样等方面发挥得淋漓尽致 ，大大提高了测量工作效率 ，减轻了测量人员的内外业工作强度。金渠金矿于2009年购置一台该型仪器，主要用于工程 、放样及大型工作面贯通测量，取得了良好成果。

1.GPT —3002LN 全站仪的特点和主要技术指标

1.1 主要技术指标

测角精度 ： ±2″

测距精度 ： ±（3 mm + 2 ppm）

测程 ：3 km （单棱镜）、250m（无棱镜头No Prism，简称NP）和1200m（LNP）。

1.2 主要特点

（1）无棱镜测距和激光定线功能

望远镜物镜沿视准线方向可发射两束脉冲激光，其中测距用二极管发射的脉冲激光是对人眼无伤害的、不可见的1级激光，激光指示器用二极管发射的脉冲激光是光束非常窄的可见2级激光，它可以在被测物体表面形成一个直径约5mm的激光光斑，用于近距离指示仪器视准线位置，仪器标配的定线指示器可用于100m范围内指示视准线方向。

（2）双光学系统实现精密测距

在有棱镜测距模式下，仪器自动使用宽测量光束，宽测量光束可以有热闪烁条件下，保证长距离测量时测距光束的稳定，达到精密测距的要求；在无棱镜测距模式下，仪器自动使用窄测量光束，窄测量光束可以保证从细密的铁丝网间隙穿过时，准确地测量出仪器至铁丝网后墙的距离。

（3） 高精度的角度测量

仪器内设双轴补偿器、补偿精度为3′，在超出倾斜范围且倾斜传感器处于打开状态时，屏幕将不显示测量结果，需要重新整平仪器。

（4）高精度的距离测量

内部设置气象改正 （温度 、气压） 、地球曲率改正以及棱镜常数的输入， 在野外碎部采集中可以把仪器加常数的整数 （单位mm） 部分以棱镜常数形式输入，可以使 测距更准确，计算更方便。

（5）丰富的内置程序

①建站功能：以测站点 为原点 （0 ，0 ，0） 或置入测站点 （X ， Y，Z） 的坐标测量；

②对边测量功能 （ML M） ： 测量目标之间的平距、斜距和相对高；

③悬高测量功能 （ R EM） ： 这个功能可测量远高于或低于棱镜的目标点的高度；

④放样测量功能：根据输入角度距离或者是输入二维、三维坐标进行放样 。

2.在矿山测量中的应用

在矿区小范围控制测量和地形测量，大型井巷贯通测量、工业广场平面的测绘中多次使用GPT-3002LN 型全站仪，实践证明，使用全站仪有传统光学仪器所无法比拟的优点，测量速度快，精度高 。

传统的控制测量手段一般采用三角锁控制法，现在大部分都采用GPS测设，但GPS有时受外业条件的限制无法布设，若采用该全站仪进行控制测量 ，可使作业简易 、速度快 、精度高 ，采用导线测量的方法即可满足控制测量的要求 。

免棱镜全站仪对于地形和工程测量也都具有重要作用，例如对于人们无法攀登的悬崖陡壁的地形测量、地下大型工程的断面测量、建筑物的变形测量等，采用免棱镜全站仪测量可以大大节约时间，提高劳动效率。

2.1用边角后方交会的方法

在井下掘进工程中布设临时控制点，可以将控制点布设洞壁上，避免了掌子头放炮对控制点的破坏，用边角后方布设控制点放样可大大提高掌子面的放样速度，明显提高生产效率。

边角后方交会导线测量原理如下：

如图所示，已知 A、B 两导线点的坐标，求 C 点的坐标。把仪器架在与 A 、B、C 点通视的任意一 点D 处，把 A 、B、D、C 点看成是一条导线，只要知道β1、β3 、LBD、LDC，就能求出C 点的坐标。

在 D 点架仪器可以观测β2、β3 、 LDA、LBD、LDC，因 此只有β1待求。在△ABD 中求β1

求出β1后就可以按正常导线计算公式求出C点坐标。图1所示用右角公式，图2所示用左角公式。

在 D 点架设仪器，C 点高程的推算可以用该全站仪内置的对边测量程序直接测出A、B、C三点之间的高差，据此可以很方便计算出C点高程。

由于上述方法不需在B点架设仪器，而该全站仪又具有免棱镜功能，B点也不需架设棱镜，因此在矿山井巷的测量中可以将临时点布设洞壁上，极大提高了井下测量的自主性和灵活性。

2.2 测绘地形图

在测绘地形图的工作中 ，充分发挥了 GPT-3002LN型全站仪的自动测量的功能 ，使测图速度大大提高 ，在实践过程中采用的方法为 ：

用全站仪数据采集功能采集碎部点，记录者作好草图，并记录好各点间的关联关系，回到室内将实测结果传输至计算机内，由相应的成图软件直接成图，使测图的速度成倍地提高 。

使用上述方法施测金渠金矿0.9平方公里的尾矿库地形图，原计划十天的工作三天就完成了，而且由于该全站仪具有免棱镜测量功能，在尾矿库中一些人不能到的地区也能直接测量到，使此次测图的精度有了很大的提高，更能准确地反映出尾矿库的现状。不仅如此，在以后尾矿库日常的监测中，该全站仪也发挥了独特的作用。

2.3 竖井联系测量

在金渠金矿竖井联系测量中，使用该全站仪的免棱镜功能，直接用它测量出井口联系点与投点钢丝之间的距离（紧贴钢丝放置反光板），大大提高了工作效率，也提高了测量精度。

3.结束语

全站仪是目前外业生产最为普及、实用的仪器，随着生产的发展，科技的进步，以及测量数字 化、自动化能力的提高，对全站仪的应用与开发 提出更高的要求 。广大全站仪使用者应通过总结经验，交流体会，共同开发，从而为全站仪应用提供一个广阔前景。

参考文献：

[1]覃 辉 徐卫东 任沂军编著 《测量程序与新型全站仪的应用》第2版，机械工业出版社，2007.6.

[2]姚华，黄吉勇，李忠 EXCEL 在矿井全站仪自由设站中的应用，采矿技术，2008.6.

作者简介：

张洪超（1959- ）男，1981年毕业于长沙有色工业学校矿山测量专业，工程师，现任河南金渠黄金股份有限公司生产技术部副主任工程师。

王鸿波（1972- ）男，1992年毕业于沈阳黄金学院工程测量专业，工程师，现任河南金渠黄金股份有限公司生产技术部副主任。