全站仪参考线放样的便携式计算在井下测量中的应用

周 阳

（云南锡业股份有限公司卡房分公司，云南 个旧 661000）

随着全站仪在建设工程中的普及，坐标计算逐渐成为工程测量人员一个必备的基本技能。在井下测量中，高效、精准的测量工作计算不仅能提高工程施工效率，保证工程质量，而且对部分大型复杂矿井工程如巷道贯通等井下作业，可有效保证施工安全。但是受测量技术水平、测量方法以及施工环境等限制，在当前矿山测量工作中还存在一些缺陷，如仪器笨重，要求放样精度准确，检核程序慢等因素，影响着测量工作效率。将全站仪井下放样的计算与便携式计算器中的计算程序结合起来，既能够解决计算电脑等其他计算仪器笨重不易携带的问题，又能在确保测量精度的同时，提高计算效率。便携式可编程计算器以其强大的编程功能受到工程方面的信赖，通过编写相应的程序即可简化计算工程、减轻测量员内业工作量（如坐标正算、反算；伪倾角放样）。工程测量人员在使用此类型计算器时只要输入所需要的关键测量数据即可计算出所需数值，此类计算器计算时通过程序计算，不需要测量人员进行逐步计算，消除了输入误差。本文的研究旨在更好的把便携式计算器编程融入到井下测量放样中，让参考线放样的过程更加便捷，高效，减少操作错误和数据的输错。

1 金竹林坑参考线放样

全站仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。随着全站仪在建设工程中的普及，坐标计算逐渐成为一名工程测量人员的必备的基本技能。便携式可编程计算器可以通过编写程序简化计算工程、减轻测量员内业工作量（如坐标正算、反算；伪倾角放样）。

云锡卡房分公司金竹林坑大多数重点工程巷道规格为宽4m，高4m。测量标记点放样在巷道顶板上，在云锡安全文化建设中按“零伤害条款”的原则，高于2m的作业属高空作业，应在高空作业地面拉警戒线、安全隔离，因此工程在新开岔、转弯放样时不宜采用传统的坐标放样，宜采用参考线S-O放样。

参考线S-O放样的优点是使用参考线S-O放样时，摆站位置离测量标记点放样位置较远，保证安全的前提下还能减少摆站次数，从而提高工作效率。但是该方法的缺点也明显，在使用参考线S-O放样时，所计算放样的数据由仪器一次完成，如要人工检查验算时间较长；当巷道放样位置P1-P2直线的左、右侧局部岩石不稳定时，测量人员在输入偏移量时，放样位置有一定几率在不稳定的岩石上，增加输入偏移量的次数，从而增加放样时间。

2 卡西欧Fx-5800放样程序设计

2.1 卡西欧Fx-5800参考线编程

本次放样选用卡西欧Fx-5800便携式计算器结合尼康Nivo 2.M全站仪，使用S-O放样方法来完成便携计算编程和应用。

2.1.1 参考线程序框图

该程序使用流程为：计算器开机——FILE——选择程序名“CKXFY”——输入已知数据——输入变量（从P1延直线的距离）——得出摆站（测站） 点至放样点的方位角和水平距离，按EXE返回变量，按AC/ON，结束。（图 1）。

图1 参考线放样程序使用流程图

2.1.2 程序代码中标识符说明

1） “X1”、“Y1”— 摆站（测站） 点X、Y坐标。

2） “X2”、“Y2”— 直线的第一个点P1的X、Y坐标。

3） “X3”、“Y3”— 直线的第二个点p2的X、Y坐标。

4） “S1”— 从 P1沿直线的距离： （+）P1-P2直线的距离；（-）P2-P1直线的距离。

5） “FWJ”— 摆站（测站） 点至放样点的方位角。

6） “JL”— 摆站（测站） 点至放样点的水平距离

2.1.3 程序代码

1）“CKXFY”↙ 注：文件名（参考线放样）。

2） “X1”？A：“Y1”？B： “ X2”？C：“Y2”？D：“X3”？E：“Y3”？F↙

3） LbI 0：“S1”?S↙

4）PoI((E-C),(F-D))↙

5） IF J≤0：Then J+360：IfEnd↙ J—计算器记忆功能RCL（J）

6） “X”=Cos(J)X S+C→X↙

7） “Y”=Sin(J)X S+D→Y↙

8）PoI((X-A),(Y-B))↙

9） IF J≤0： Then J+360 →J： IfEnd：“FWJ”：J▶DMS◢ ↙

10）“JL”：I◢I—计算器记忆功能RCL（I）

11）Goto 0

2.2 交汇法偏程

针对全站仪参考线放样的缺点，该编程使全站仪对准放样（岩石稳固）的位置，输入后视点至该位置的水平角或摆站（测站）点至该位置的方位角，得出水平距离，从而减少放样时间。

该程序使用流程为：计算器开机——FILE——选择程序名“JHF”——输入已知数据——输入变量（摆站（测站）点至放样目标的水平角或方位角）——得出摆站（测站）点至定向目标的水平距离，按EXE返回变量，按AC/ON，结束。（图2）

2.2.2 程序代码中标识符说明

1）“X1”、“Y1”— 摆站（测站）点 X、Y 坐标。

2） “X2”、“Y2”— 直线的P1或P2的X、Y坐标（任输入一个）。

3）“F1”—摆站（测站）点至后视点的方位角。

4） “F2”— 直线的P1-P2或P2-P1的方位角（任输入一个）。

5） “FWJ”— 摆站（测站） 点至放样目标的水平角或方位角（注：该程序使用的是方位角，需使用水平角代码稍微改动一下即可）。

6） “JL”— 摆站（测站） 点至定向目标的水平距离。

图2 交会法放样程序使用流程图

2.2.3 程序代码

1）“JHF”↙ 注：文件名（交汇法）

2） “ X1”？ A： “ Y1”？ B：“ X2”？C：“Y2”？D：“F1”？F：“F2”？S↙

3） PoI((C-A),(D-B)) ↙

4） IFJ≤0：ThenJ+360：IfEnd↙ J—计算器记忆功能RCL（J）

5） Lb1 0：“FWJ”？↙

6） “E”：J-S→E↙

7） “H”：Z-J→H↙

8） “v”：180-H-E→V↙

9） “JL”：I÷Sian(V) ×Sian(E) →L◢ I—计算器记忆功能RCL（I）

10）Goto 0

3 应用实例

当使用全站仪参考线S-O放样时如果目标岩石不稳定，可能会出现多次输入偏移量的次数增加的问题。使用可编程计算器时，可将目标直接照准在稳定的岩石上，把仪器的水平角或方位角输入到计算器中，直接得到水平距离Da、Db、Dc、Dd，就可标定A、B、C、D点坐标位置，解决了全站仪参考线S-O放样功能的缺点。（图3）。

由于巷道放炮震动岩石或其他特殊因素导致测量人员标定的中线不在一条直线时，又不知道是哪一个中线偏移，可以用便携式编程交汇法矫正，减少工作量，从而提工作效率。

注意事项和检核：计算器编程所算出的定向数据为理论正确值，在考虑其他误差因素，选定A、D点用全站仪极坐标法测定出A、D两点坐标进行检核，如重要工程，需进行必要的多余观察进行检核。该方法仅限于工程转弯和新开岔巷，定向中线服务距离不大于30m。

图3 P1-P2直线定向示意图

4 结语

在矿山井下工程中，主要使用全站仪施工放样，施工放样的方法主要是坐标放样、极坐标放样和参考线S-O放样。放样工作开始之前，需要根据待放样点位和控制点的平面坐标计算出放样数据，但工程现场的条件是变化的，预先算好的放样数据由于点位位置不稳固或通视条件的限制或现场施工进程的影响，这种方法不便再使用。这时可采用预先编制好程序的便携式计算器来快速计算和建言数据，以适应不同工程的需要，缩短放样时间，提高工作效率。

将传统便携式计算程序与井下放样结合在一起的研究，体现了理论指导实践，两者相互促进了井下测量的应用，也适应实际工作的需要和提高工程安全的需要。