浅谈免棱镜全站仪在矿山地形测量中的应用

2022-07-15姚加宁陈佳春

西部探矿工程 2022年7期

姚加宁，陈佳春

（新疆臻冠达农业科技有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

1 矿山地形测量现状

矿山地形测量是矿山其它工作的先锋，要开展矿山其他工作，做好矿山地形测量是基础。尤其是在险峻陡峭的矿山测量中，测量矿山的地形图，有些陡峭的地方人员无法到达；在露天采空区，测量采空区的边界。有了免棱镜全站仪之后，这些复杂危险的问题都迎刃而解了。不但降低了危险，还提高了工作效率，免棱镜全站仪的出现给矿山地形测量安全高效生产的实现提供了可能。

2 免棱镜全站仪应用

随着测量技术的发展与进步，许多新兴测量仪器设备迅速地更新发展。其中免棱镜全站仪作为新兴的测量仪器，其产生对于控制测量、地形测量、工程测量都具有重要的作用。由于不需要在目标点上安放棱镜，不仅减少了测量人员的奔波跋涉，而且大大拓宽了全站仪测量的工作范围，方圆600m之内的目标只要能看清，免棱镜全站仪就可以测回需要的数据。对于比较危险，测量条件恶劣的作业环境，其作用发挥的特别明显。例如对于人们无法攀登的悬崖峭壁的地形测量，对于采坑的边缘，存在滑坡的危险，地下大型工程的断面测量。采用免棱镜全站仪测量可以减少安全事故，节约时间，提高工作效率。尤其是用边角后方交会的方法在矿山井下布设临时控制点，可以将控制点布设在洞壁上，避免了放样控制点的破坏。因此目前免棱镜测量已被广泛用于工程测量及施工测量等领域。

免棱镜全站仪的特点：

优点：可免棱镜测量目标位置的坐标，适合不宜放置反射棱镜或者反射片的地方的测距。

例如，观测悬崖、石壁等的滑坡、变形测量，采空区边缘等。

缺点：一般情况下，免棱镜测距时由于受到激光束的限制，对角落或者深色表面物件的测距效果不太理想，对于杂草较多的地方不能测量地表的坐标，出现不能进行正确测距或者测距误差较大。例如，在隧道施工时，在对水泥厚度或者护墙施工测量控制时，因为隧道光线不足、水泥等有深色时免棱镜测距往往就测不出。在矿山地形测量时，杂草较为密集，测量的高程就会出现误差。

3 免棱镜全站仪使用中的外业操作及内业处理

免棱镜全站仪的使用无疑给矿山等复杂地形测量的实现提供可能，但使用过程中必须严格遵守相应的规程，才能确保测量结果的可靠与实效。下面以新疆地区某矿山测量要求为例，简要谈谈免棱镜全站仪使用中的一些基本要求：

（1）全站仪仪器设置及测站定向检查要求。

①仪器对中偏差应不大于5mm；

②以较远的控制点标定方向，另一控制点作为检核，算得检核点的平面位置误差不得大于0.1m；

③检查另一控制点的高程，其较差不得大于1/6等高距；

④每个测站数据采集结束时，应对标定方向进行检核。检核结果如超出②、③两项所规定的限差，其检测前所测的碎部点成果须重新计算，并应检测不少于两个碎部点。

（2）草图绘制要求。

①草图应标注所测点的测点点号，草图上地物、地形点的点号与全站仪中记录的相应点数据点号必须要一致。

②草图上地形要素之间的相关位置须清楚、正确。

③地物属性等，草图上须标记清楚、正确。

④草图上的线划、符号一般在现场完成,绘制草图所用符号，原则上应与地形图符号相一致，对于复杂符号，可只绘轮廓，也可用简化符号或自定义符号。

⑤绘制草图时应仔细、认真，对无相应图式符号表示的建筑物设施，可实绘该物体的几何形状加注专名。

⑥单位名称，自然地理名称，居民地、机关、学校、河渠、地物等名称应注记在草图上。其它图上内容按“图式”表示。

⑦每天收测后，应及时将仪器中的数据输入计算机中并做备份。当天的草图应当天在计算机上成图，尽量做到在外业绘制草图的人员，在计算机上连线绘图。

（3）数据采集要求。

①野外数据采集前应做好测站检查和测站记录。

②测量碎部点时，坑上坑下注记清楚。

③斜坡、陡坎比高小于1/2基本等高距或在图上长度小于5mm时可不表示。

④遵循“看不见不测，看不清不绘”的原则。

⑤每一测站工作完毕后，对照实地检查地物、地貌测绘有无遗漏。

（4）外业数据处理与编辑。全野外数据采集的数据处理与编辑，根据野外采集的数据和现场绘制的草图，使用测图软件，进行数字化地形图编辑。

①数据编辑时应保证线划光滑，严格相接。

②地形图上的高程注记点应分布均匀，一般间隔为图上3～4cm，地形变化大时可适当加密，路面中心在图上每隔5cm左右注记高程点，高程点注至厘米。

③各等级的控制点及测站点整饰要按照设计要求。

④名称的注记以挂牌为准。图名的选取应以图上的地理名称或单位名称作为图名，当图幅内无名称时，可不注记图名，只注记图号。图廓外图幅接合表中只填图号。

（5）仪器架设要求。选择有利的控制点，最好是该控制点的视野比较开阔，全站仪观测的范围比较大，一般都会选择高一点的地形架设仪器，这样有利于提高工作的质量和效率。

（6）仪器的操作。架设全站仪后对中整平，首先要新建一个项目文件，让所有测量点坐标必须存储在同一个文件下。建立一个文件的目的是为了调用和使用方便。建立完文件之后就要设置全站仪，首先要输入测站点的坐标，之后要输入后视点的坐标，完成测站定向，检查正确无误之后即可开始测量碎步点坐标。

（7）数据采集。所说的数据采集就是将施测测点，并将测量结果存入全站仪内存或DF 卡。当第一站观测完之后就要选择下一站的有利位置，争取每次架设仪器的位置都能做到采集的数据最全面，采集的数据最多。

（8）内业处理。外业数据采集结束以后可以通过数据线把全站仪和电脑连接起来,通过软件实施数据的传输,数据传输完毕后即可利用制图软件制作自己外业采集的数据,从而绘制出地形图。

4 免棱镜全站仪在矿山测量中的应用

在矿山测量中，有些地方测量人员无法到达，山体陡峭，安全无法得到有力的保障，有了免棱镜全站仪之后，这些问题就都不是问题了。

（1）免棱镜全站仪在矿山地形测量中的应用。免棱镜全站仪测绘技术已发展成熟，拓普康GM-100 型免棱镜全站仪测角精度1″，测距精度2mm+2ppm,免棱镜测程1000m,可充分满足矿山地形测量作业的需要。首先在已知控制点上架设全站仪，对中整平之后建立项目，以另外的已知控制点作为后视，用棱镜定向检查坐标无误后，把全站仪观测的模式切换到免棱镜模式，这样就可以在不需要棱镜的情况下，全站仪可以直接照准目标进行坐标测量，按照地形测量要求，逐个采集野外地形高程点。测量人员可以不用在像以前一样拿着棱镜到处跑地形，大大减少了人员的奔波跋涉，提高了测量效率。对于有些悬崖峭壁，人员无法攀爬，目标测量位置只要在全站仪可测量距离内，就可以把此处的坐标采集到全站仪上，利用绘图软件绘制等高线。加强了安全保障，为测量人员减少了危险系数。对于无法达到的位置也可以利用免棱镜全站仪测量，达到了测量的规范要求，提高了测量的成果质量。见图1。

图1 免棱镜测量矿山地形

（2）免棱镜全站仪在矿山采坑测量中的应用。一般矿山采坑面积都会比较大，采坑的深度也会比较深，而且边坡经常有石子滚落还会出现滑坡现象，测量采坑上口的时候人员无法到达边沿，这不仅影响了测量的工作进度，更在一定程度上威胁到了测量人员的人身安全。利用免棱镜全站仪的技术采用到采坑测量上，观测人员可以在远离边坡的安全区域进行边坡现状测量，对无法到达的梯台也可以用免棱镜测量，从而获得精确的观测数据。为采坑土方测量边坡治理工作提供可靠有力精准的数据支持。见图2。