独立平面直角坐标系的建立及在煤场盘点测量中的应用

谢小平

【摘 要】目前煤场盘点常用的体积测量方法有皮尺测量、经纬仪测量、基于全站仪或激光测距仪等设备的激光盘煤仪。其中皮尺测量需借助煤堆整形，目测填补等辅助措施，耗时间长、误差大；经纬仪测量也需煤场整形，且误差取决于测点选择；全站仪和激光测距仪计算量过大，需借助于专业计算机软件，成本较高，推广意义不大。本文利用矿井常用的仪器和设备，探讨一种简便可行的测量方法，在煤场日常盘点中应用效果较好。

【关键词】独立平面；直角坐标系；煤堆体积测量

1 现场实例

某矿煤场平面布置如图1所示：

由于堆放不规则和变化快的特点，给煤场煤堆体积测量带来了很大不便。在皮尺和经纬仪测量中都需要做专门的整形工作，耗时耗力，且精度较差，不能满足煤矿需要。而基于全站仪或激光测距仪的激光盘煤仪，计算量较大，需要借助专门计算机软件，不宜推广。本文以某矿煤场实际为例，利用煤矿上现有的仪器设备和软件，运用碎部点测量建立方法，按照“先控制后碎步”的测量原则，建立独立的平面直角坐标系做控制，探讨一种实用的煤堆体积测量的方法。

2 独立平面直角坐标系的建立

独立平面直角坐标系是指当测区控制面积较小，不必进行方向和距离改正，直接把局部地球表面作为平面而建立的坐标系。本例建立独立平面直角坐标系的流程为：

（1）布点。根据测量通视要求，在煤场四角合适位置埋设临时点O，A，C，D。

（2）联测。进行导线闭合测量，站间2C、2C互差和闭合差等检核均不超限。

（3）建立坐标系。假设O点为独立坐标系原点（0.00，0.00），OC方向为坐标北方向（x轴方向），建立独立平面直角坐标系O-xy。

（4）建立控制网。根据步骤2测量结果，计算A点坐标（1.382，54.441，6.254），B点坐标（88.515，52.643，0.632），C点坐标（88.76，0，0.778）。

3 体积测量和成果计算

（1）特征点测量。由上所述控制系统和碎部点测量的方法，利用全站仪测得O-XY坐标系下，煤场底部和煤场顶部特征点坐标，分别如表1，表2所示：

（2）利用南方Cass建立DTM模型，并进行体积计算

将实测煤场特征点坐标导入南方Cass7.0，分别建立煤堆底和煤堆顶部的DTM模型，如图2所示：

软件计算出，煤堆底部、顶部相对于高程为0的平面的体积分别为4.237万方、0.091万方，两者相减得出煤堆体积4.146万方。

4 精度分析

这种煤堆体积测算方法精度受煤堆形状限制较小，且无需整形；各特征点数据均为全站仪测量所得，不受目测经验和皮尺测量误差的影响；控制系统可有效削弱误差累积的影响。

影响体积测量精度的主要因素有特征点的密度，特征点高程。其中，特征点高程为全站仪三角高程法测得，具有厘米级的测量精度，相对于煤堆十几米的高度可忽略不计。因此，影响测量精度的最主要因素为特征点的密度。

5 结论

综上所述，利用独立平面直角坐标系和南方Cass7.0软件进行煤堆体积测量具有以下特点：

（1）受煤堆形状不规则影响小，无需进行煤堆整形；

（2）受煤场形状和煤场施工影响小，即使控制点损坏也可迅速恢复；

（3）测算快，对现场作业影响小。现场和DTM图形对比，可有效保证计算成果的正确性。

（4）测量和计算借助仪器和软件，大大减少人工的同時，也降低了个人经验对成果精度的影响。

（5）影响结果精度的主要因素为煤堆特征点密度，当计算结果存疑时，可提高密度进行校核。

【参考文献】

[1]樊喜春，王勇，周彤.煤场盘点方法及应用[J].燃煤技术及应用，2002.38（3）：51-53.

[2]王军德.CASS测图软件中DTM的建立与应用[J].测绘，2005，28（3）：121-124.