全站仪在矿山测量中的应用

张红旭

（云南楚雄矿冶有限公司，云南 楚雄675000）

0 前言

在矿山建设中，特别是在井下巷道开拓过程中，测量工作是比较关键的，作业面掘进到哪里，测量作业也必须马上跟到哪里。由于受作业环境地压大、温度高、淋水大等因素影响，随着巷道不断向下延伸，使用传统的经纬仪测量仪器已经很难满足作业精度要求。在这样的作业环境和技术要求下，应用新设备、新技术推进矿山测量工作就显得尤为重要，下面本文简单介绍一下全站仪在矿山测量中的应用。

1 全站仪简介

全站仪是全站型电子速测仪的简称，全站仪是一种全新的测量仪器，是由激光技术和机电相结合的高技术测量仪器，它可以测量垂直角、水平角、距离（斜距、平距）、高度差等各个方面的测绘仪器系统。由于全站仪可以一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，并且全站仪工作面广，所以被称为全站仪。 全站仪在矿山井巷贯通测量中有这广泛的运用。全站仪是一台集光电为一体的新型测量角度测量速度的仪器，它与光学经纬仪和电子经纬仪相比，它具有两个经纬仪都有的优点。 它不仅有光学经纬仪的精准性，而且也有电子经纬仪的自动读书功能。 全站仪将光学度盘换为光电扫描度盘，它把传统的光学测微仪器用人工读数用电学仪器自动记录和自动显示读数，不仅使测量尤其是测角的操作变得简单化， 而且可以减少因人工读数带来的误差。

2 全站仪在矿山井巷测量的使用方法

因为我们所用全站仪的型号不同，所以我们在使用全站仪时对全站仪的操作方法上也有比较大的差别，但只要是全站仪的操作都是大同小异。 所以下面我简单介绍一下全站仪的基本操作和使用方法。

2.1 在矿山井巷中水平角的测量

在矿山井巷测量中我们经常遇到测量水平角的问题，全站仪如下图所示，我们拿到全站仪打开开关，找到角度测量键，并将角度测量键按下，让全站仪处于测度测量模式，找到要测量的目标，并让全站仪对准目标a。将目标a 的方向的水平度盘的读数设置为0°00′00″，然后再按照上面的方法找到第二个目标b，并对准第二个目标b，此时全站仪上水平角即为显示在水平度盘上的读数也是这两个方向间的水平夹角。

图1

2.2 全站仪在矿山井巷中对距离的测量

在测量距离之前，我们要设置好全站仪上棱镜的常数，并且在测量距离之前我们必须将棱镜常数输入到全站仪这台仪器上来，此时这台仪器会根据内部程序自动对所要测量的距离进行更正，以保证测量数据的准确性。 根据物体热胀冷缩的原理，在测量物体长度或者距离之前，我们要将大气的更正值或者气温、气压值输入到全站仪这台仪器当中。因为光在空气中传播速度会因为大气的温度和气压值的改变而受到影响，本台全站仪大气气温和气压16℃和770mmHg，将此时的大气气压改为0ppm。 在实际测量时， 我们可以输入大气温度和气压值，全站仪的内部设置有将大气气温和大气气压的值改为正值的程序会自动计算大气更正值， 并且也会将测量的距离值的结果进行更正。测量出仪器的高度和光学棱镜的高度，并将仪器的高度和光学棱镜的高度输入到全站仪中去。在距离的测量时，要找准目标棱镜的中心，打开全站仪的开关，在菜单中找到测量距离的开关，并按下测量距离的按键，当测量目标完成时全站仪上会自动显示斜距、平距、高差等数据。

2.3 全站仪在矿山井巷中对坐标的测量

（1）在用全站仪测量等位坐标时，先要选定一个坐标原点，并根据要测定的站点建立出一个三维坐标。

（2）当三维坐标建设好后，我们开始找出后视点的坐标或者使用极坐标找出后视点方向的水平度盘的读数是它的方位角。当选定好后视点的坐标后，全站仪根据内部的某些程序会自动的计算出后视点的方位角，直接读出水平度盘上的读数就是后视点的方位角。 还是同测量角度距离一样，在测量坐标上也要设置棱镜的常数，当然因为全站仪使用的是光学经纬仪，光在空气中传播会受到大气温度和大气压力的影响，所以我们在测量坐标上也要更改大气的气温和气压。 再将量仪器高和棱镜高输入到全站仪中，然后再照准目标棱镜，在菜单键中找到坐标测量键，并将其按下，全站仪就开始测距，最后读出全站仪上显示的读数就是测点的三维坐标。

3 全站仪在矿山测量中的应用

全站仪在矿山井巷中德应用非常广泛，通常用到的全站仪是全能型全站仪，全站仪图片如图2 所示：

图2

3.1 全站仪在矿山测量中的应用

在矿区较小范围内一般是控制测量和地形测量，但对于一些大型井巷贯通测量、工业广场平面的测绘中就需要多次使用到如上图所示全站仪，通过实践证明，在矿山井巷中我们使用全站仪有着传统光学仪器所无法比拟的优点，不仅测量速度快、测量效率高，而且测量的数据精度非常高。

在传统的控制测量中我们一般的手段是采用三角锁控制法，但现在科技的飞速发展，现在大部分的测量都是采用GPS 测设，但是GPS测设有时受外业条件的限制无法布设，如果我们采用该全站仪进行控制测量，不仅可使作业简易、速度快、精度高，而且采用导线测量的方法即可满足控制测量的要求。

免棱镜全站仪对于地形和工程测量也都具有重要作用，例如对于人们无法攀登的悬崖陡壁的地形测量、 地下大型工程的断面测量、建筑物的变形测量等，采用免棱镜全站仪测量可以大大节约时间，提高劳动效率。

3.2 用边角后方交会的方法

在井下掘进工程中布设临时控制点，在适当的距离内可以将控制点布设洞壁上，避免放炮对控制点的破坏，用边角后方布设控制点放样可大大提高放样速度，明显提高生产效率。 边角后方交会导线测量原理如下：

图3

已知A、B 两导线点的坐标，求C 点的坐标。把仪器架在与A、B、C点通视的任意一点D 处，把A、B、D、C 点看成是一条导线，只要知道a、b、LBD、LDC，就能求出C 点的坐标。

在D 点架仪器可以观测a、b、LDA、LBD、LDC， 因此只有a 待求。在△ABD 中求a。

求出a 后就可以按正常导线计算公式求出C 点坐标。

在D 点架设仪器，C 点高程的推算可以用该全站仪内置的对边测量程序直接测出A、B、C 三点之间的高差， 据此可以很方便计算出C点高程。

由于上述方法不需在B 点架设仪器，而该全站仪又具有免棱镜功能，B 点也不需架设棱镜， 因此在矿山井巷的测量中可以将临时点布设洞壁上，极大提高了井下测量的自主性和灵活性。

3.3 测绘地形图

在测绘地形图的工作中， 充分发挥了该全站仪的自动测量的功能，让测图速度大大提高，并在实践过程中采用的方法为：首先使用全站仪数据采集功能采集碎部点，记录者作好草图，并记录好各点间的关联关系，然后回到室内将实测结果传输至计算机内，最后由相应的成图软件直接成图。

在使用上述方法实测六苴铜矿尾矿库地形图和昙华木卡拉河地形图时，原计划十天的工作三天就完成了，而且由于该全站仪具有免棱镜测量功能， 在尾矿库中一些人不能到的地区也能直接测量到，使此次测图的精度有了很大的提高， 更能准确地反映出尾矿库的现状。不仅如此，在以后尾矿库日常的监测中，该全站仪也发挥了独特的作用。

3.4 竖井联系测量

在六苴铜矿3# 竖井与各马头门的联系测量中， 使用该全站仪的免棱镜功能，直接用它测量出井口联系点与投点钢丝之间的距离（紧贴钢丝放置反光板），大大提高了工作效率，也提高了测量精度。

4 结束语

通过上文的介绍，我们对全站仪在矿山测量中的应用有了进一步的认识和了解，同时我们也了解到全站仪功能的强大与先进，让我们认识到“科技是第一生产力”这一事实。所以，作为专业技术人员，我们应该好好学习并积极应用先进技术，更好地为矿山建设服务。

［1］王瑞峰.全站仪及贯通误差预计在矿山测量中的应用[J].测绘通报，2011(10).

［2］王久宏,姜平伟.全站仪平距放样功能在井下的应用[J].煤炭技术，2012(01).

［3］姜平伟,王久宏,何玉龙.三架法在冲击地压工作面贯通测量中的应用[J].煤炭技术，2011(12).