矿山测量用全站仪贯通测量综合处理系统的研究

2022-09-10

随着科学技术的发展,全站仪在测绘行业的应用越来越广泛。然而,在使用华南、日本创月系列、尼康系列等全站仪时,计算测量边长会将其投影到高斯平面上,产生一些错误结果。或是全站仪本身产生误差,导致测量不准确等,本文将对这些问题进行阐述,并结合实际案例说明。

1.改正归化和投影对边长影响

众所周知,在大型贯通开采工程中,为了保证贯通工程的精度,两个投影对国家大地水准面和高斯面的影响不容忽视。可以使用公式进行计算校正数计算,公式如下所示。

SH=-HmL/R

△Sy=y2mL/2R2

根据矿山勘察条例规定,应考虑将导线边长与投影高度归一化,并通过测量操作将投影修改为高斯平面。如果两个相邻井口之间的距离小于2公里,和边长的变形值小于1/17000,则忽略两侧的投影校正精度影响渗透,如果当200m2倍的边长之和少于12,则可以忽略正常化和投影校正精度地渗透影响。利用nts-312r进行管理调查的实践经验为上述问题提供了一定的依据。矿井首峰井工区与矿井主斜道工区相接高度为40m,为保证测量的准确性,对矿井附近位置进行了复测。地面控制点C,6:X=3869085.465,y=39470954.371,z=139.562,n-2:X=3868796.259,Y:39470218.921,Z:115.448,分别放置定位孔的两个中心线点,测量其坐标。利用已知的点作为仪器站的后视点,测量一口井的中点坐标,比较通过另一口井地面的线路,误差约43m。然而,经过反复的测量,误差依然存在。在知道两个地面控制点是由测量单位委托GPS定位后,以导线的形式进行布置。点坐标平均高度是+127111。从中央子午线的平均距离是40°,所以从已知点进行测量期间便可以看到,全站仪用于铺设电线不是固定的。

对于投影校正,需要考虑实际测量的定线边长和气象测量误差与提供的边长等因素是否一致。结合其他几种情况下测得的数据,可以确保全站仪只有归一化校正,即边缘的长度被投影到地面上,校正函数不将边缘长度投影到高斯平面中。经过上述修缮等确保数据准确性的措施后,在此基础上,建立了详细的渗流误差预测方案,为渗流的实现奠定了坚实的基础。

该项目于2009年3月顺利完成。一次性通行证通过了甲方和监理的联合检查和批准,并得到了高度评价。它还提供了穿透中心部分和矿山部分区域的可能性。近年来,随着市场金属价格的不断上涨和技术水平的不断提高,矿山高新技术设备的使用寿命逐渐延长,提高了大型矿山的建设利润。特别是在200m～500m的开采高度,还存在距中央子午线约60km的情况。在这样一个重要的大型贯通工程中,通过全站仪通过测线进行实际测量时,应不考虑缩小和投影校正及路径精度的影响,这取决于全站仪的编程功能。若接头组合变形值小于1/17000,则可用于实际工程中。

如果测量位置距离中央子午线20公里以内,则不考虑投影精度对穿透精度的影响。当开采水平小于±0时,利用全站仪进行计算、记录等功能进行测量作业。开采高度为距中央子午线20km以上4-0。如果全站仪归化校正开关关闭,也可以按情况启动全站仪,并执行仪器的测量、计算和记录功能操作。如果开采高度小于±0,距中央子午线距离大于20km,则只能对全站仪归化进行校正。

2.全站仪的误差现象

(1)三轴误差

全站仪的三轴误差是由三个轴(准直轴、水平轴和垂直轴)之间的不正确关系引起的角度测量误差。视差准直轴误差是由准直轴和水平轴之间的非垂直轴引起的。水平角对观测角的影响公式如下。

△C=C/cosα

通过上面的公式。C与准直轴误差成正比,随着目标点的垂直角α的增大而增大。望远镜垂直旋转前后,准直轴误差对观测方向的影响相同,但符号相反。因此,倾斜观测可以消除误差。水平轴倾斜误差是由水平轴和垂直轴之间的非垂直误差引起的。由水平轴引起的误差公式如下。

△i=i·tga

上述公式表明,输出尺寸不仅与角度I的大小成正比,而且与目标点的垂直角度有关。水平误差对水平观测误差的影响也可以通过观测反射面来消除。垂直轴误差是由垂直轴与设备垂直线之间的偏差引起的误差,主要是由于安装或调整不到位,支撑水平轴的两个支架支撑不均,水平轴两端直径不均造成的。对水平观测的影响如下。

△v=iv·tga

在上式中能够看到:△v的大小不仅与拐角的大小成正比,而且与目标点的垂直角α有关。垂直角度越大,影响水平方向的观察误差越大。示例:垂直轴倾斜误差为10英寸,垂直角度为10°。对水平观测的影响△v=10n·tg10°=1.76n;垂直角为300△v=10n·tg30°=5.78:因此,如果垂直角超过10°,则必须考虑其影响。使用正反射镜无法消除此类错误。使用此解决方案,只能精确地调平设备。或者引入一种仅使用垂直角度读数的精确水准测量方法,可以将水平观测的影响控制在很小的范围内。展平仪器后,应锁定望远镜的垂直微控制旋钮,在读数稳定后读取天顶距离指示器M1,松开水平微控制旋钮,然后将仪器水平旋转180°。当指示值稳定后,阅读天顶距离显示屏M2并仔细调节支腿螺丝,使天顶距离显示屏前后左右分别显示M。

(2)设备对准误差

由于矿山下方复杂的地质结构,道路不平坦,许多短边在30m以下,15m和10m以下。因此,减少对准误差对水平角观测的影响是确保精度的关键因素。根据理论计算,如果仪器高度为1.5m,对中误差为1mm,则仪器中心与测量点之间的斜率为2'17",(=p/d=206265/1500=2'17")。发生在20.6"以下的错误,(=p/d=206265/10000=20.6")。类似地,前棱镜和后棱镜产生相同的角度测量误差。因为当前没有使用仪器和棱镜来表示重量,但是,棱柱杆只有一个圆形的水碗,因此偏差通常为1-2m-n,因此在测试此类导线时必须特别小心:①多次对准;②将电线的尖端放在底板上;③在测量水平角度时直接看该尖端。为了准确投影,必须将电线的两端都放在底板上。

(3)地球本身曲率的误差影响

对于井下钢丝,其长度为500-600m,并且在执行三角测量高程时必须考虑到这种影响。效果公式为:

hAB=S·sinα+i-u+[(1-k)/2R]·S2·cos2α

公式中,R为地球半径637lkm,a为垂直角,i为仪器的高度,u为棱镜的高度,s为距离,如果距离超过200m,则必须考虑效果。当在三角高程测量中使用相反的观测值时,观测条件相同,并且能够同时进行测量,从而消除了地球曲率和大气折射的影响。因此,在观察时必须使用往返观察法。

(4)反射镜高度误差

根据公式,反射镜高度的精确量是高程透射误差的主要来源。

△H=S·sinα+i-u

如果距离和垂直角的测量误差很小,则可以看出主要误差是由仪器高度和前后棱镜高度的测量引起的。这种测量误差无法被消除,必须精确测量。

(5)测量器件产生错误

在测试过程中,垂直角误差与实际误差相差10°以上,距离变化较大。这种现象是由温差的巨大变化引起的。分析表明,仪器不适合从热到冷或从冷到热的环境,应停机30分钟后,打开仪器电源继续观察。

3.实际案例

首先应利用两个已知地点,在地面上设置两个井点和一个交叉中心点,然后实际测量坐标,再将其作为从原始后视点已知的点作为另一个测量点。对比井中心线坐标与地表交点中心坐标,发现两者相差约80mm。虽然重复测量会有所不同,全站仪从三角四号控制点1.5km外测量并设置。两个已知点的坐标显示,平均高度为+1273m,距中央子午线的平均距离为65.4km。因此,在根据已知点数据进行测量和设置时使用的全站仪未进行标准化、投影或校准。

因此,在不同的条件下测量地面上两个已知点之间的边缘长度。实际测量结果证实了本文的观点,表1列出了已知边长的测量值。全站仪将自动将实际测量的水平距离加到表中,以校正温度和压力。表1中的测量数据表明,考虑对中误差和气象测量误差的影响,实际测量边长和提供边长均未进行归化和投影校正。更加一致。结合其他情况下的实测资料,得出全站仪只具有归化校正功能,即可以将边长投影到大地水准面而不是高斯平面。