全站仪三角高程测量在矿山测量中的问题及对策

侯金臣++石磊++蔡文慧

摘 要：依据三角高程测量精度分析，通过实例分析，对全站仪在矿山高程测量中的误差分析，巷道断面高度限定条件下，适当加入实测改正量，提高精度，达到设计标准的要求。

关键词：三角高程 全站仪 实测改正量 精度

中图分类号：TD17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0025-02

高程测量根据使用仪器不同可分为三角高程测量和水准测量，三角高程测量主要选用经纬仪或者全站仪，水准测量主要选用水准仪。在现今矿山测量工作中，由于井下作业情况和仪器应用情况，多采用全站仪代替经纬仪和水准仪来进行高程（差）测量，不仅工作效率大大提高，还能减小测量人员的劳动强度和减小测量工作带来的误差。但在实际工作中，选用的方法和实际情况决定测量误差的大小，因此众多测量工作这关注这些问题。本研究从全站仪三角高程测量的误差分析入手，通过全站仪在湖南玉岭多金属矿山施测数据分析，优化设计得到在此类情况下处理和减小误差，提高精度的处理方法。

1 三角高程测量的精度分析

三角高程测量以测量竖直角δ和斜边长L（或者平距D）来求取相邻两点间高程：

2 井下三角高程测量原理

矿山巷道测量时，根据巷道坡度的大小、采矿工程的要求等具体情况，选用水准测量或三角高程测量测定。当巷道倾角小于5°时采用水准测量；倾角在5°～8°之间可采用水准测量，也可采用三角高程测量，当倾角大于8°时则采用三角高程测量。并根据测距与测倾角误差的影响，在距离达到400 m和超过400 m以后，倾角加大误差减小；当倾角接近90°时测量高程的误差受倾角误差影响很小，可达到很高的精度[2]。倾角小，距离短，误差小；倾角小，距离长，误差大；倾角大；距离短，误差相对小；倾角大，距离长，误差大。

巷道高程测量选用三角高程测量，由于本项目工程量较大，需要进行巷道总长度10 km，为加快测量速度和精度的实用要求，采用全站仪的高程测量，同时进行导线测量。

巷道导线点多选在顶板上，i和v为负值，在底板时为正值。这与地面测量的记录又有不同：基本原理及测量数据如图1。

图中：L′为实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长；δ为垂直角，仰角为正，俯角为负；i为仪器高，由测点量至仪器中心的高度；v为觇标高，由测点量至照准目标点的高度。

3 施测及数据整理

巷道测量采用三架法。附合导线水平角和垂直角各测一测回，闭合支导线水平角左右角各测一测回，变换仪器高后垂直角各测一测回。观测时仪器和觇牌都严格整平、对中。水平角2C互差不大于13″，垂直角指标差之差不大于15″。观测数据秒不修改，分不连环改，观测数据超限者，重新观测，重新记录。仪器高从标面量至全站仪示高点的高度；棱镜高从标面量至棱镜中心。平面和高程分开记录整理，摘录一部分数据如表1（只摘录参与三角高程计算部分）。

4 平差检测

巷道导线采用“清华三维Nasew2003”进行严密平差，并进行高程平差。

三角高程平差结果超限；按公式（4）编写Excel简易平差计算[3]，结果超限；加入气象、加常数等项改正后超限，不能满足要求，结果不可采用。

5 原因查找

检查数据，竖直角接近90°，有个别倾角差15°～20°之间，误差影响较小（可由表中看出）。施测距离不大，对误差影响不大。

仔细寻找原因，施测时，仪器高量多数取量为斜高，量取时操作结果如图2。

由于井下巷道断面平均高度在2 m左右，为使仪器能架设后便于测量，架设仪器后测得仪器高都在-0.5～-1.0 m左右。选取仪器平均宽度，根据图2，由实际参与计算i，实际高度i（-0.5～-1.0 m），及计算后差值，归算结果如表2。

计算比较得出，实测仪器高i，在-0.5～ -1.0 m之间，由于仪器宽度的影响使i值误差加大，在此基础上尝试性加入均值差值5 mm后，进行高程平差计算。平差计算结果优良，达到实际精度要求。

6 结论

利用全站仪三角高程测量，工作效率提高，能同时进行平面导线测量。特别在井下高程测量中，巷道断面高度不大，倾角在90°附近时，进行数据平差和改正计算，要考虑仪器宽度影响，根据实测情况和使用仪器情况，外业数据完全正确的前提下，加入由于倾斜测量仪器高引起的改正量，从而达到精度的要求。

参考文献

[1] 张国良.矿山测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.

[2] 许绍文，段蔚平.全站仪在矿山测量中的应用[J].现代矿业，2013（10）：79-80.

[3] 马进虎.EXCEL在矿山导线测量计算中的运用[J].能源与科技，2013（11）：165-166.endprint

摘 要：依据三角高程测量精度分析，通过实例分析，对全站仪在矿山高程测量中的误差分析，巷道断面高度限定条件下，适当加入实测改正量，提高精度，达到设计标准的要求。

关键词：三角高程 全站仪 实测改正量 精度

中图分类号：TD17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0025-02

高程测量根据使用仪器不同可分为三角高程测量和水准测量，三角高程测量主要选用经纬仪或者全站仪，水准测量主要选用水准仪。在现今矿山测量工作中，由于井下作业情况和仪器应用情况，多采用全站仪代替经纬仪和水准仪来进行高程（差）测量，不仅工作效率大大提高，还能减小测量人员的劳动强度和减小测量工作带来的误差。但在实际工作中，选用的方法和实际情况决定测量误差的大小，因此众多测量工作这关注这些问题。本研究从全站仪三角高程测量的误差分析入手，通过全站仪在湖南玉岭多金属矿山施测数据分析，优化设计得到在此类情况下处理和减小误差，提高精度的处理方法。

1 三角高程测量的精度分析

三角高程测量以测量竖直角δ和斜边长L（或者平距D）来求取相邻两点间高程：

2 井下三角高程测量原理

矿山巷道测量时，根据巷道坡度的大小、采矿工程的要求等具体情况，选用水准测量或三角高程测量测定。当巷道倾角小于5°时采用水准测量；倾角在5°～8°之间可采用水准测量，也可采用三角高程测量，当倾角大于8°时则采用三角高程测量。并根据测距与测倾角误差的影响，在距离达到400 m和超过400 m以后，倾角加大误差减小；当倾角接近90°时测量高程的误差受倾角误差影响很小，可达到很高的精度[2]。倾角小，距离短，误差小；倾角小，距离长，误差大；倾角大；距离短，误差相对小；倾角大，距离长，误差大。

巷道高程测量选用三角高程测量，由于本项目工程量较大，需要进行巷道总长度10 km，为加快测量速度和精度的实用要求，采用全站仪的高程测量，同时进行导线测量。

巷道导线点多选在顶板上，i和v为负值，在底板时为正值。这与地面测量的记录又有不同：基本原理及测量数据如图1。

图中：L′为实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长；δ为垂直角，仰角为正，俯角为负；i为仪器高，由测点量至仪器中心的高度；v为觇标高，由测点量至照准目标点的高度。

3 施测及数据整理

巷道测量采用三架法。附合导线水平角和垂直角各测一测回，闭合支导线水平角左右角各测一测回，变换仪器高后垂直角各测一测回。观测时仪器和觇牌都严格整平、对中。水平角2C互差不大于13″，垂直角指标差之差不大于15″。观测数据秒不修改，分不连环改，观测数据超限者，重新观测，重新记录。仪器高从标面量至全站仪示高点的高度；棱镜高从标面量至棱镜中心。平面和高程分开记录整理，摘录一部分数据如表1（只摘录参与三角高程计算部分）。

4 平差检测

巷道导线采用“清华三维Nasew2003”进行严密平差，并进行高程平差。

三角高程平差结果超限；按公式（4）编写Excel简易平差计算[3]，结果超限；加入气象、加常数等项改正后超限，不能满足要求，结果不可采用。

5 原因查找

检查数据，竖直角接近90°，有个别倾角差15°～20°之间，误差影响较小（可由表中看出）。施测距离不大，对误差影响不大。

仔细寻找原因，施测时，仪器高量多数取量为斜高，量取时操作结果如图2。

由于井下巷道断面平均高度在2 m左右，为使仪器能架设后便于测量，架设仪器后测得仪器高都在-0.5～-1.0 m左右。选取仪器平均宽度，根据图2，由实际参与计算i，实际高度i（-0.5～-1.0 m），及计算后差值，归算结果如表2。

计算比较得出，实测仪器高i，在-0.5～ -1.0 m之间，由于仪器宽度的影响使i值误差加大，在此基础上尝试性加入均值差值5 mm后，进行高程平差计算。平差计算结果优良，达到实际精度要求。

6 结论

利用全站仪三角高程测量，工作效率提高，能同时进行平面导线测量。特别在井下高程测量中，巷道断面高度不大，倾角在90°附近时，进行数据平差和改正计算，要考虑仪器宽度影响，根据实测情况和使用仪器情况，外业数据完全正确的前提下，加入由于倾斜测量仪器高引起的改正量，从而达到精度的要求。

参考文献

[1] 张国良.矿山测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.

[2] 许绍文，段蔚平.全站仪在矿山测量中的应用[J].现代矿业，2013（10）：79-80.

[3] 马进虎.EXCEL在矿山导线测量计算中的运用[J].能源与科技，2013（11）：165-166.endprint

摘 要：依据三角高程测量精度分析，通过实例分析，对全站仪在矿山高程测量中的误差分析，巷道断面高度限定条件下，适当加入实测改正量，提高精度，达到设计标准的要求。

关键词：三角高程 全站仪 实测改正量 精度

中图分类号：TD17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0025-02

高程测量根据使用仪器不同可分为三角高程测量和水准测量，三角高程测量主要选用经纬仪或者全站仪，水准测量主要选用水准仪。在现今矿山测量工作中，由于井下作业情况和仪器应用情况，多采用全站仪代替经纬仪和水准仪来进行高程（差）测量，不仅工作效率大大提高，还能减小测量人员的劳动强度和减小测量工作带来的误差。但在实际工作中，选用的方法和实际情况决定测量误差的大小，因此众多测量工作这关注这些问题。本研究从全站仪三角高程测量的误差分析入手，通过全站仪在湖南玉岭多金属矿山施测数据分析，优化设计得到在此类情况下处理和减小误差，提高精度的处理方法。

1 三角高程测量的精度分析

三角高程测量以测量竖直角δ和斜边长L（或者平距D）来求取相邻两点间高程：

2 井下三角高程测量原理

矿山巷道测量时，根据巷道坡度的大小、采矿工程的要求等具体情况，选用水准测量或三角高程测量测定。当巷道倾角小于5°时采用水准测量；倾角在5°～8°之间可采用水准测量，也可采用三角高程测量，当倾角大于8°时则采用三角高程测量。并根据测距与测倾角误差的影响，在距离达到400 m和超过400 m以后，倾角加大误差减小；当倾角接近90°时测量高程的误差受倾角误差影响很小，可达到很高的精度[2]。倾角小，距离短，误差小；倾角小，距离长，误差大；倾角大；距离短，误差相对小；倾角大，距离长，误差大。

巷道高程测量选用三角高程测量，由于本项目工程量较大，需要进行巷道总长度10 km，为加快测量速度和精度的实用要求，采用全站仪的高程测量，同时进行导线测量。

巷道导线点多选在顶板上，i和v为负值，在底板时为正值。这与地面测量的记录又有不同：基本原理及测量数据如图1。

图中：L′为实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长；δ为垂直角，仰角为正，俯角为负；i为仪器高，由测点量至仪器中心的高度；v为觇标高，由测点量至照准目标点的高度。

3 施测及数据整理

巷道测量采用三架法。附合导线水平角和垂直角各测一测回，闭合支导线水平角左右角各测一测回，变换仪器高后垂直角各测一测回。观测时仪器和觇牌都严格整平、对中。水平角2C互差不大于13″，垂直角指标差之差不大于15″。观测数据秒不修改，分不连环改，观测数据超限者，重新观测，重新记录。仪器高从标面量至全站仪示高点的高度；棱镜高从标面量至棱镜中心。平面和高程分开记录整理，摘录一部分数据如表1（只摘录参与三角高程计算部分）。

4 平差检测

巷道导线采用“清华三维Nasew2003”进行严密平差，并进行高程平差。

三角高程平差结果超限；按公式（4）编写Excel简易平差计算[3]，结果超限；加入气象、加常数等项改正后超限，不能满足要求，结果不可采用。

5 原因查找

检查数据，竖直角接近90°，有个别倾角差15°～20°之间，误差影响较小（可由表中看出）。施测距离不大，对误差影响不大。

仔细寻找原因，施测时，仪器高量多数取量为斜高，量取时操作结果如图2。

由于井下巷道断面平均高度在2 m左右，为使仪器能架设后便于测量，架设仪器后测得仪器高都在-0.5～-1.0 m左右。选取仪器平均宽度，根据图2，由实际参与计算i，实际高度i（-0.5～-1.0 m），及计算后差值，归算结果如表2。

计算比较得出，实测仪器高i，在-0.5～ -1.0 m之间，由于仪器宽度的影响使i值误差加大，在此基础上尝试性加入均值差值5 mm后，进行高程平差计算。平差计算结果优良，达到实际精度要求。

6 结论

利用全站仪三角高程测量，工作效率提高，能同时进行平面导线测量。特别在井下高程测量中，巷道断面高度不大，倾角在90°附近时，进行数据平差和改正计算，要考虑仪器宽度影响，根据实测情况和使用仪器情况，外业数据完全正确的前提下，加入由于倾斜测量仪器高引起的改正量，从而达到精度的要求。

参考文献

[1] 张国良.矿山测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2001.

[2] 许绍文，段蔚平.全站仪在矿山测量中的应用[J].现代矿业，2013（10）：79-80.

[3] 马进虎.EXCEL在矿山导线测量计算中的运用[J].能源与科技，2013（11）：165-166.endprint