淺談免棱鏡全站儀在礦山地形測量中的應用

　　摘 要：隨著科技的更新換代，測繪儀器設備不斷升級，新儀器的出現也帶來了新技術的發展和革新, 在全站儀方面的重要發展是免棱鏡全站儀的出現，它的應用在控制測量、地形測量和工程測量中都取得了良好的成效。免棱鏡全站儀的視距由初期幾十米發展到當前的一千米以上，視距的增長大大拓展了測量工作的業務范圍，對于以前人們望而卻步的懸崖峭壁的地形測量、地下大型工程的斷面測量、建筑物的變形測量等產生了重要的效用。免棱鏡測量的重要突破在于不需要在被測點上放置棱鏡,在礦山測量中如遇非常危險的地方，使用免棱鏡全站儀進行測量則不需要親自攀爬。對于較難到達的危險地區，免棱鏡測量具有速度快，精度高的特點，采用免棱鏡全站儀測量不僅可以節約時間成本，更能較好地保障施工安全，極大地提高了勞動效率。

　　關鍵詞：免棱鏡全站儀;礦山測量;保障安全;提高效率

　　1 礦山地形測量現狀

　　礦山地形測量是礦山其它工作的先鋒，要開展礦山其他工作，做好礦山地形測量是基礎。尤其是在險峻陡峭的礦山測量中，測量礦山的地形圖，有些陡峭的地方人員無法到達;在露天采空區，測量采空區的邊界。有了免棱鏡全站儀之后，這些復雜危險的問題都迎刃而解了。不但降低了危險，還提高了工作效率，免棱鏡全站儀的出現給礦山地形測量安全高效生產的實現提供了可能。

　　2 免棱鏡全站儀應用

　　隨著測量技術的發展與進步，許多新興測量儀器設備迅速地更新發展。其中免棱鏡全站儀作為新興的測量儀器，其產生對于控制測量、地形測量、工程測量都具有重要的作用。由于不需要在目標點上安放棱鏡，不僅減少了測量人員的奔波跋涉，而且大大拓寬了全站儀測量的工作范圍，方圓600m之內的目標只要能看清，免棱鏡全站儀就可以測回需要的數據。對于比較危險，測量條件惡劣的作業環境，其作用發揮的特別明顯。例如對于人們無法攀登的懸崖峭壁的地形測量，對于采坑的邊緣，存在滑坡的危險，地下大型工程的斷面測量。采用免棱鏡全站儀測量可以減少安全事故，節約時間，提高工作效率。

　　尤其是用邊角后方交會的方法在礦山井下布設臨時控制點，可以將控制點布設在洞壁上，避免了放樣控制點的破壞。因此目前免棱鏡測量已被廣泛用于工程測量及施工測量等領域。免棱鏡全站儀的特點：優點：可免棱鏡測量目標位置的坐標，適合不宜放置反射棱鏡或者反射片的地方的測距。例如，觀測懸崖、石壁等的滑坡、變形測量，采空區邊緣等。缺點：一般情況下，免棱鏡測距時由于受到激光束的限制，對角落或者深色表面物件的測距效果不太理想，對于雜草較多的地方不能測量地表的坐標，出現不能進行正確測距或者測距誤差較大。例如，在隧道施工時，在對水泥厚度或者護墻施工測量控制時，因為隧道光線不足、水泥等有深色時免棱鏡測距往往就測不出。在礦山地形測量時，雜草較為密集，測量的高程就會出現誤差。

　　3 免棱鏡全站儀使用中的外業操作及內業處理

　　免棱鏡全站儀的使用無疑給礦山等復雜地形測量的實現提供可能，但使用過程中必須嚴格遵守相應的規程，才能確保測量結果的可靠與實效。下面以新疆地區某礦山測量要求為例，簡要談談免棱鏡全站儀使用中的一些基本要求：

　　(1)全站儀儀器設置及測站定向檢查要求。①儀器對中偏差應不大于5mm;②以較遠的控制點標定方向，另一控制點作為檢核，算得檢核點的平面位置誤差不得大于0.1m;③檢查另一控制點的高程，其較差不得大于1/6等高距;④每個測站數據采集結束時，應對標定方向進行檢核。檢核結果如超出②、③兩項所規定的限差，其檢測前所測的碎部點成果須重新計算，并應檢測不少于兩個碎部點。

　　(2)草圖繪制要求。

　　①草圖應標注所測點的測點點號，草圖上地物、地形點的點號與全站儀中記錄的相應點數據點號必須要一致。②草圖上地形要素之間的相關位置須清楚、正確。③地物屬性等，草圖上須標記清楚、正確。④草圖上的線劃、符號一般在現場完成,繪制草圖所用符號，原則上應與地形圖符號相一致，對于復雜符號，可只繪輪廓，也可用簡化符號或自定義符號。⑤繪制草圖時應仔細、認真，對無相應圖式符號表示的建筑物設施，可實繪該物體的幾何形狀加注專名。⑥單位名稱，自然地理名稱，居民地、機關、學校、河渠、地物等名稱應注記在草圖上。其它圖上內容按“圖式”表示。⑦每天收測后，應及時將儀器中的數據輸入計算機中并做備份。當天的草圖應當天在計算機上成圖，盡量做到在外業繪制草圖的人員，在計算機上連線繪圖。

　　(3)數據采集要求。①野外數據采集前應做好測站檢查和測站記錄。②測量碎部點時，坑上坑下注記清楚。③斜坡、陡坎比高小于1/2基本等高距或在圖上長度小于5mm時可不表示。④遵循“看不見不測，看不清不繪”的原則。⑤每一測站工作完畢后，對照實地檢查地物、地貌測繪有無遺漏。

　　(4)外業數據處理與編輯。全野外數據采集的數據處理與編輯，根據野外采集的數據和現場繪制的草圖，使用測圖軟件，進行數字化地形圖編輯。①數據編輯時應保證線劃光滑，嚴格相接。②地形圖上的高程注記點應分布均勻，一般間隔為圖上3~4cm，地形變化大時可適當加密，路面中心在圖上每隔5cm左右注記高程點，高程點注至厘米。③各等級的控制點及測站點整飾要按照設計要求。④名稱的注記以掛牌為準。圖名的選取應以圖上的地理名稱或單位名稱作為圖名，當圖幅內無名稱時，可不注記圖名，只注記圖號。圖廓外圖幅接合表中只填圖號。(5)儀器架設要求。選擇有利的控制點，最好是該控制點的視野比較開闊，全站儀觀測的范圍比較大，一般都會選擇高一點的地形架設儀器，這樣有利于提高工作的質量和效率。

　　(6)儀器的操作。架設全站儀后對中整平，首先要新建一個項目文件，讓所有測量點坐標必須存儲在同一個文件下。建立一個文件的目的是為了調用和使用方便。建立完文件之后就要設置全站儀，首先要輸入測站點的坐標，之后要輸入后視點的坐標，完成測站定向，檢查正確無誤之后即可開始測量碎步點坐標。(7)數據采集。所說的數據采集就是將施測測點，并將測量結果存入全站儀內存或DF卡。當第一站觀測完之后就要選擇下一站的有利位置，爭取每次架設儀器的位置都能做到采集的數據最全面，采集的數據最多。(8)內業處理。外業數據采集結束以后可以通過數據線把全站儀和電腦連接起來,通過軟件實施數據的傳輸,數據傳輸完畢后即可利用制圖軟件制作自己外業采集的數據,從而繪制出地形圖。

　　4 免棱鏡全站儀在礦山測量中的應用

　　在礦山測量中，有些地方測量人員無法到達，山體陡峭，安全無法得到有力的保障，有了免棱鏡全站儀之后，這些問題就都不是問題了。

　　(1)免棱鏡全站儀在礦山地形測量中的應用。免棱鏡全站儀測繪技術已發展成熟，拓普康GM-100型免棱鏡全站儀測角精度1″，測距精度 2mm+2ppm,免棱鏡測程 1000m,可充分滿足礦山地形測量作業的需要。首先在已知控制點上架設全站儀，對中整平之后建立項目，以另外的已知控制點作為后視，用棱鏡定向檢查坐標無誤后，把全站儀觀測的模式切換到免棱鏡模式，這樣就可以在不需要棱鏡的情況下，全站儀可以直接照準目標進行坐標測量，按照地形測量要求，逐個采集野外地形高程點。測量人員可以不用在像以前一樣拿著棱鏡到處跑地形，大大減少了人員的奔波跋涉，提高了測量效率。對于有些懸崖峭壁，人員無法攀爬，目標測量位置只要在全站儀可測量距離內，就可以把此處的坐標采集到全站儀上，利用繪圖軟件繪制等高線。加強了安全保障，為測量人員減少了危險系數。對于無法達到的位置也可以利用免棱鏡全站儀測量，達到了測量的規范要求，提高了測量的成果質量。

　　(2)免棱鏡全站儀在礦山采坑測量中的應用。一般礦山采坑面積都會比較大，采坑的深度也會比較深，而且邊坡經常有石子滾落還會出現滑坡現象，測量采坑上口的時候人員無法到達邊沿，這不僅影響了測量的工作進度，更在一定程度上威脅到了測量人員的人身安全。利用免棱鏡全站儀的技術采用到采坑測量上，觀測人員可以在遠離邊坡的安全區域進行邊坡現狀測量，對無法到達的梯臺也可以用免棱鏡測量，從而獲得精確的觀測數據。為采坑土方測量邊坡治理工作提供可靠有力精準的數據支持。(3)免棱鏡全站儀對礦山高壓線弧懸高的測量。在架設高壓電線時，要考慮到高壓線弧與地面或者水面的垂直高度，首先在被測高壓線的旁邊架設全站儀，在高壓線弧垂直地面的位置選擇一個目標測量出距離，利用免棱鏡全站儀的懸高測量就可以測量出高壓線弧的高度。

　　5 免棱鏡全站儀在礦山測量使用中的優勢

　　(1)提高了工作效率。免棱鏡全站儀實現了可見及可測的目的,減少了勞動的強度,節省了時間,提高了測量效率。(2)節約人力成本。一個作業組只需要2個人就可以進行測量作業,一個觀測儀器,一個定向。(3)保障安全生產。例如，觀測懸崖、石壁等的滑坡、變形測量等人員無法到達的困難地方，利用免棱鏡全站儀可以很方便地測得其坐標，從而確保了人員的安全。

　　6 免棱鏡全站儀的缺點

　　(1)免棱鏡全站儀適應反射條件號,沒有什么遮擋物的地方,在一些反射條件不好的地方其測量精度將大打折扣。(2)免棱鏡全站儀使用時耗電量相當大，因此在外業作業時應準備外掛電池。(3)多數免棱鏡全站儀標明的測距在800~1200m范圍不等，其實在野外實際操作的時候考慮到光線問題，一般的都只能測距到500~600m，所以一定要選擇好架設儀器的位置。7 結束語全站儀是目前外業測量最為普及，也是最為實用的儀器，隨著生產的發展和科技的進步，測量對全站儀的應用和開發提出更高的要求，我們應通過總結經驗，交流體會，從而為全站儀的應用提供更為廣闊的前景。

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　　選自期刊《西部探礦工程》2022年第7期

　　作者：姚加寧*，陳佳春(新疆臻冠達農業科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

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