测量新技术在矿山测量中的应用

邱崇德

(福建煤电股份有限公司，福建 龙岩 364000)

矿山井下的测量环境比较黑暗、潮湿，空间狭窄，空气的透视程度相对较低，同时测量所需要的设备也比较多，这无形中就增加了测量工作的难度。过去，我国煤矿井下测量主要使用经纬仪测角、钢尺量边来对导线进行测量。随着计算机技术、空间技术与信息处理技术的迅速发展，测量技术与测量仪器不断发展，我国的矿山井下测量工作也在发生着翻天覆地的变化。现阶段，全站仪与RTK 已经在地面测量与井下测量中得到了普遍应用，笔者通过这几年对全站仪与RTK 的使用，领悟出了一些技巧与方法，现在总结出来，以期对大家的实践工作有一定的借鉴意义。

一 全站仪、RTK 技术概述

全站仪，全称为全站型电子速测仪。它是集光、电、机为一体的高技术测量仪器，能够测量垂直角、水平角、距离以及高差，因为它在一次安置后，就能够完成该测站上的全部测量工作，所以又称之为全站仪，足以见得其功能的齐全。全站仪还具有放样与采集储存的功能，应用起来非常方便，同时全站仪的精度也是相当准确的。全站仪测量原理主要包括以下几个方面:电子测距仪测距、电子计算机自动数据处理、电子经纬仪测角以及电子补偿器自动补偿改正等等(如图1 所示)。

图1 全站仪设计框架

RTK 全称为实时动态差分法，这种方法主要依靠的仪器是GPS，它能够在野外实时获得精确到厘米的测量方法。RTK采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS 应用于测绘事业的重大突破，它的出现极大的提高了野外测量的效率，并且为地形勘探、工程放样等测量控制带来了曙光。

二 全站仪与RTK 在矿山测量过程中的应用

(一)在普查、详查阶段的应用

这一阶段的应用主要是指地质人员依据现有的地质数据资料，进行整理，分析出这一区域内成矿的条件，从而对有可能成矿的区域进行划定，然后再到实地去踏勘，对矿体露头的位置认真标出。此时，我国可以利用全站仪与RTK 将坐标勘测出现，并将这一坐标标注在地质地形图上，再针对露头的位置，进行勘探线、探槽以及钻孔等工程。对于详查阶段，我们还需要利用全站仪与RTK 绘制大比例尺的地质地形图，再依据设计勘查的具体要求，对柱状图与剖面图进行绘制，进而为下一步的估算与开发工作打下坚实基础。

(二)建井初期的应用

依据国家、省市的相关规定，划定探矿与采矿范围，以及对实地勘测进行定界。进入施工阶段时，要根据开发方案、施工方案以及实际勘测的数据，确定矿井的位置、办公区域以及矿渣堆放的位置。架设线路、整平场地等施工过程都离不开全站仪与RTK.

(三)生产阶段的应用

1.对井下巷道的贯通情况进行测量，指导技术人员进行巷道开拓，并且对采掘现状的图纸进行绘制。

2.国家职能部门，比如煤炭管理部门、国土管理部门利用全部仪与RTK 对矿区审查，审查的内容一般为是否存在违法开采的情况;矿井是否存在超层越界的情况;开采单位是否存在擅自更改设计方案的情况等等。

3.对矿区煤炭的储量变化进行动态监督，从而为相关部门征收管理费用提供数据。

三 全站仪与RTK 的优势

(一)全站仪的优势

1.测量更加简便。如图2。

图2 确定测量点位置

我们在进行井下导线测量时，给中心是一项最为基础的工作，如图2 我们给出了C 点的方向，如果使用经纬仪进行测量时，必须将∠ABC 算出来，而使用全站仪，我们就可以设置高级应用程序，在B 点架站，并且输入A、C 点的坐标，全站仪就能够自动拨角了，节省了时间，提高了效率。

2.误差更小

我们可以从误差传播定律，推导出导线的最终边方向误差，其公式为:

由上面的公式我们就可以看出，点位、方位的误差相应的减少了，而且精度也高于钢尺。

(二)RTK 的优势

一是作业的效率更高，通常情况下，RTK 只需一次设站，就可以对半径为4 千米的测区进行检测。二是精度高，在RTK 的工作条件之内，并且在半径为4 千米的范围之内，其精度可以实现厘米级。三是RTK 的自动化程度高，测量功能非常强大，处理数据的能够非常强。四是RTK 技术只需满足“电磁波通视”即可，同时受气候、能见度的影响较小。

四 以RTK 为例进行精度分析

RTK 被广泛应用于矿山测量领域还是近几年的事，对于一些年级较大的技术人员来讲，短时间之内还很难掌握其方法，而且对其准确性也有所怀疑，下面笔者以某矿区的一级附合导线控制测量成果与RTK 复测进行比较，探讨RTK 的准确性。

表1 导线控制测量与RTK 成果比较

从表1 的数据中，我们可以看出两次测量成果的坐标最大差值为279cm。我们可以推出RTK 完全可以满足矿山的测量需要。

五 全站仪与RTK 在使用过程中的注意事项

(一)全站仪在使用过程中的注意事项

1.我们知道，隐蔽地区与带状地形适合在控制测量的过程中布设仪器导线;平面或者是高程控制一般可以同时进行，但必须按照相应的等级标准进行计算与测量，不必使用坐标测量功能。一般工程测量之中的前方交会、后方交会、经纬仪导线等等，其功能都比传统测量更为精准、操作也更为便捷。

2.我们在地形测量的过程中，可以同时进行地形测量与加密控制测量，但是需要注意的是连续加密绝对不能超过规定的数量(通常为六个)，同时还要注意的是设置水平度盘的格式为右角、起始方位为后视方位。

3.在施工过程中，进行放样测量时，我们可以使用全站仪的放样测量功能，对设计好的中线、建筑的实际位置设置到地面来作为施工的一个依据。如果知道了放样点的距离与方位时，我们可以选择极坐标法;如果知道了放样点的坐标时，我们可以选择坐标法。同时还要注意的是，我们在输入测站点坐标、后视点坐标时，还需要以测站点的坐标进行再一次确认，在测量后视点坐标时，要与已知后视点的坐标加以核对。

(二)RTK 在使用过程中的注意事项

1.注意卫星状况的影响。由于RTK 的使用是受卫星系统情况限制的，因此，我必须要注意测区的卫星覆盖情况。比如高山、林区、高楼密集地区是否存在遮挡。一旦出现了假值的问题，我们可以选择RTK 测量成果质量控制的相关方法进行处理。

2.天空环境的影响。RTK 受天空环境的影响较为常见，所以在使用RTK 时，尽量不要选择中午时间段，因为这一时间段受电离层的干扰非常强，而且共用的卫星数量也非常少，所以我们要注意对作业时段进行选择。

3.存在高程异常的情况。RTK 作业对高程转换的要求非常精确，这直接导致比如山区的误差值较大，而且有一部分地区还是空白，因此我们必须要考虑到测区的实际情况，来考虑是否使用RTK 进行测量。

六 总结

综上所述，目前全部仪与RTK 已经在矿山测量中被广泛应用，其功能齐全、操作简便、测量精准等优点也日益被人们所认同。相信随着科学技术的不断进步，全部仪与RTK 的功能必将更加完备，在推动我国测绘事业发展方面，也将会做出更大的贡献。

［1］钟少波.基于矿山地形测量案例的RTK 一体化技术研究［J］.科技资讯.2011(08)

［2］常海.基于多种类型全站仪水平角数据手簿的建立［J］.黑龙江科技信息.2011(02)