井下全站仪导线测量误差分析

柳生阳

（甘肃煤田地质研究所，甘肃 兰州 730030）

随着科学技术及测绘工程的不断发展，测量设备的应用更加先进、智能，现代化测量设备能在保证工程测量效率的同时，提升测量精度。全站仪是现代测绘工程中一种较为常见的测量设备，其集光、机、电为一体，能够实现水平角、垂直角、平斜距离、高差等要素的有效测量。在小区域测量中，全站仪通过导线测量法构建平面控制网，然而受诸多因素作用，全站仪导线测量容易出现误差，这对测量结果的准确性造成严重影响。新时期，提升导线测量的精确度已经成为全站仪测量应用的要点所在。

1 全站仪导线测量出现误差的原因

1.1 仪器误差

因全站仪出现问题而造成的误差分为两种，一种是因为损坏而造成的误差，另一种是因为仪器内部问题而导致的误差。首先，在进行全站仪导线测量时由于对设备的保护不足或者操作过程中出现失误等情况，会造成全站仪器的损坏，从而导致最后的测试结果失准。有时也会导致全站仪无法启动或者无法读数等情况，导致其无法准确的测量结果[1]。全站仪内部问题包括横轴、竖轴以及视准轴出现的误差。全站仪器内部存在的问题通常很难发现，所以这种情况一般来说对于测量结果造成的影响非常大。

1.2 瞄准误差

所谓瞄准误差就是指在利用全站仪进行导线测量时目标比实际的位置高，从而出现倾斜的情况，这种情况便会导致最终误差的出现。而测距误差则是因为照准棱镜过程出现的误差，这种误差通常还包括仪器和周期误差等等。所谓仪器误差是指进行中整平过程所产生的误差，或者仪器本身在常熟和测相方面存在误差。比例误差则是因为光速不稳或频率波动延迟等情况造成的，之所以会出现这种情况一部分原因是空气中的光源或者粉尘折射而引起的。

1.3 环境误差

在使用全站仪进行井下导线测量时，有时会受到温度、湿度以及风速等情况的影响，会导致测量的结果出现误差。但是因为井下的空气流动性较低且环境相对来说较为稳定，因此环境所造成的误差基本可以忽略。

2 全站仪导线测量误差控制策略

2.1 做好测量准备

要提升全站仪导线测量的精准度，就应系统全面的做好测量准备工作。首先，进行测量设备的严格检测，同时，仪器使用一段时间后要定期送具备相应资质的检测机构进行检验校正，避免因设备自身问题导致测量误差。其次，一旦外业测量地点较远，测量设备在运输过程中存在颠簸现象，则应将设备静置30min；确保仪器温度与外界环境温度趋于相似后开始观测。同时，全站仪需要和配套棱镜一起使用，再测量过程中，应进行棱镜常数的校正处理，国产棱镜常数为-30。最后，规范化的选择观测点，确保全站仪具有良好的视野范围，为观测实践奠定良好基础。

2.2 测量技术应用

全站仪导线测量技术应用要点把控：其一，在设备使用前，先对垂球的对中精度进行调节，确保中精度误差保持在3mm 以内，同时光学对中和激光对中精度控制在1mm 以内。其二，设备整平处理时，准管气泡偏差不允许超过一格。其三，在观测目标瞄准时，应通过十字丝分划板照准棱镜中心点，同时确保观测物象清晰。需注意的是，清晨、中午和傍晚，大气温度和气压密度不均一，观测结果误差较大，故而不适合观测。其四，为有效的照准目标，需合理的旋转仪器照准部位，旋转过程中应用力均匀，且缓慢转动，同时，水平及竖直制动螺旋宜轻微拧紧。其五，光线折射会降低观测结果的精准度，因此应确保观测视线高出障碍物1.3m，避免观测光线遇镜面、玻璃幕墙等构筑物发生折射[2]。同时，对于观测的结果应及时的进行计算处理，发现严重超限的数据，应利用设备进行重新测量。

2.3 优化测量环境

要进一步减弱环境对全站仪观测的影响，应注重以下要点把控：其一，观测点应远离松软土质地面和特别坚硬的石块周围，避免将全站仪架设在类似区域。同时，对于仪器和棱镜等设备，应有专人进行看守监测，防止因外界环境干扰影响仪器的稳定性。其二，外业观测是应注重观测设备的有效保护，通过遮阳散防止设备暴晒或雨淋。其三，在观测点设置中，一旦点位区域为冻土或湿陷性黄土，则应合理的进行全站仪脚架固定防护，避免全站仪脚架出现下沉现象。

3 提高矿山井下全站仪导线测量精度的方法

3.1 使用盘左盘右的方法进行一测回

根据上述分析发现,盘左盘右两个位置的符号相反、大小相等主要是由横轴误差和视准轴误差造成的。因此,要抵消或减弱这两项误差,就要用盘左盘右来对同一目标进行观测,并取两次观测的平均值。在进行观测时,为了减少和消除竖轴误差,必须保持照准部的水准器中具有居中的气泡。这样也可以使竖盘指标差的影响被有效的消除,使井下全站仪导线测量精度得到有效的提高。

3.2 导线测量时采用全站仪三架法

导线测量是比较常用的井下平面控制测量方法。观测方向值和限差都会受到井下对中误差的影响。因此,在进行测量导线测量的过程中可以使用全站仪三架法,这样可以有效的提高全站仪导线测量的精度,提高测量的速度,缩短了前视点的对中整平时间,尽量减少井下对中误差。

3.3 垂球重量的加大

井下测井的精度经常受到照准误差的影响,这是因为垂球具有较大的摆动幅度,镜站在点下产生对中,测量过程中有较大的气流。这就可以通过极大垂球重量的方式使垂球的晃动减小,并对垂球线的根部进行瞄准。

3.4 使用棱镜激光模式

先要将全站仪进行棱镜激光模式设置,再将温度值和井下气压输入,保障反光镜与常数改正的匹配。不要让灰尘和水珠沾到镜面。可以使用防爆型全站仪来应对具有瓦斯的井下坑道。使用往返测量来测量斜巷三角高程和平巷边长。

3.5 限制误差的传递

可以使用一定的方法来对测角的误差传递进行限制。如果井下全站仪导线进行短边巷道测量或前进一段距离后,可以对短边陀螺方位角用陀螺全站仪进行加测。

3.6 提高点位横向精度

在进行井下导线测量时,可以先设置低级导线,再对低级导线进行检查,布设高级导线。在布设导线时,其边长要尽量相等,并沿着坑道的中线进行布设,设置闭合形式或双交叉形式的导线。

4 结语

综上所述，由于矿山井下工作环境较为复杂，如果测量人员缺乏实际测量工作经验，很容易在测量工作中由于疏忽或对测量规程把握不好导致测量精度达不到标准要求。为了全站仪矿山井下测量的精度和工作效率，测量人员一定要事先对矿山的井下环境进行考察，做到心中有数，并提前设计矿山井下测量的工作流程和注意事项。在测量工作开展中，要时刻谨记影响矿山井下测量精度的几点因素，尽最大的可能避免这些错误和误差出现。利用全站仪开展矿山井下测量，已经成为我国矿山井下测量的主要方式之一，相信随着矿山井下测量技术的提高及设备制造水平的提升，矿山井下测量精度将会进一步获得提高，为我国矿产开采领域的发展打下坚实的基础。