全站仪在矿山测量中的应用

摘要：高科技设备不仅能加快工程的进度，还可以提供施工的质量，在矿山测量上也是如此，各项仪器应用到其中发挥着巨大的作用。文章以全站仪为例，从全站仪的特性和优点入手，首先分析了全站仪在矿山井巷测量的使用方法，然后研究了全站仪在矿山测量中的应用，以期为相关的研究提供可参考的意见。

关键词：全站儀；矿山测量；井巷测量；矿山建设；测量工具 文献标识码：A

中图分类号：TD175 文章编号：1009-2374（2016）36-0195-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.097

1 全站仪的特性和优点

测量工作是矿山建设中的重点，发挥着决定性的作用，可以直接影响到矿山建设的质量。一般而言，矿山建设到哪里，测量工作就会跟进到哪里。尤其是在井下巷道的开拓中，作业环境受到多种因素的影响，必须依靠测量工作为其提供作业的根据。在传统的矿山建设中，测量主要是用经纬仪作为工具，但是当前已经不能满足实际需求。因为现代化的矿山建设会挖到更深的地方，环境压力较大，漏水也较多，温度较高。基于这种现状，全站仪应运而生，解决了传统测量工具存在的问题。

全站仪的全名为全站型电子速测仪，是一种新型的测量仪器。全站仪由机电技术和激光技术结合而生，科技含量较高，能够测量水平距离、高度差、斜面距离、水平角和垂直角，集合了测绘仪器的系统，可以快速准确地测量各种需要的数值。也正是因为全站仪可以一次安置就实现所有需要数据的测量，再加上其适用的范围较广，所以被称为全站仪。和传统的电子经纬仪和光学经纬仪相比，全站仪拥有两者的所有优点，不仅准确性较高，还可以电子显示数值，使测量操作极大地简化，也提升了测量的准确度。因此，全站仪在矿山测量中的应用越来越广泛，已然成为核心的测量工具。

2 全站仪在矿山井巷测量的使用方法

全站仪虽然因为使用的要求不同而有不同的型号，但是其操作的方法却大同小异。因此根据全站仪在矿山井巷测量的内容，下文将着重分析其使用的方法：

2.1 水平角的测量

全站仪最主要的用途就是测量水平角，这也是矿山井巷测量中最主要的项目。基于这种使用的方向，在实际使用此方法时，首次打开全站仪的开关，等待其出现操作的界面。全站仪启动完成之后，选择角度测量的按钮，让整个全站仪处在测量角度的模式下。之后就是找到需要测量的目标，然后把全站仪对准目标的一个边界A，同时将边界A的角度调整为0°。同样的方法，再将全站仪对准测量对象的另一个边界B。这时全站仪显示读数就是两个方向的水平夹角。

由于人为操作的原因，可能存在读数的误差，为了消除误差，让测量的结果更加精确，就可以采取多次测量取平均数的方法。通过测量的次数增加，去掉极限偏差值，然后把结果取平均数，就可以取到最接近真实情况的数值。

2.2 距离的测量

距离的测量较为复杂，特别是较长的距离，需要考虑多种因素对测量结果的影响。在测量开始之前，要设置好全站仪棱镜上的参数，并且把棱镜参数输入到全站仪中。这样全站仪的内部系统就可以自动对测量距离进行更正，减小测量的误差。

距离的测量利用的是光在空气中的传播，而传播的速度会受到较多因素的影响。一般而言，在测量距离的时候要考虑到物体的热胀冷缩，因为大气的气压、环境的温度和大气更正值等都会对测量的数据产生影响。因此，在测量开始之前，就要将上述的几个参数输入到全站仪中。全站仪也在不断的发展和完善中，当前较为先进的全站仪，在输入气压温度的数值后，会自动地计算气压更正值，然后把这个数值输入到程序中，测量的结果会根据更正值进行调整，确保测量结果的准确性。同时在测量开始前，还需要将仪器的高度和棱镜的高度也输入到全站仪中，然后开始测量。具体的测量方法是，找准目标棱镜的中心，打开全站仪的开关，找到测量距离的任务菜单，按下测量的按钮，之后就会自动地进行各项数值的测量。当结束之后，全站仪的显示屏上就会自动的显示斜距、平距和高度差等数值。同样的，为了保证结果的精确性，仍然可以采用多次测量取平均值的方法。

2.3 坐标的测量

坐标的测量是为了建立三维的模型，方便矿山井巷的三维建模，这是在时代的发展中演变出的较为先进的方法。利用计算机软件可以在电脑上模拟出矿山井巷施工的各种具体情况，预先做出设计，可以更好地方便施工。同时，建立三维模型还可以用三维坐标来表示施工的具体位置，提升井巷建设的质量。矿山井巷的坐标测量，可以很好地体现出全站仪的优势，把高科技的力量发挥在矿山井巷测量中。

利用全站仪测量矿山井巷，主要分为两个大的步骤：首先就是确定好坐标的原点，这需要根据工程的实际需要和环境限制灵活地给出方案。确定坐标原点也是进行坐标测量的首要任务，然后围绕坐标原点建立相应的三维坐标；其次就是具体方位和角度的确定，可以利用极坐标找出后视点方向的水平度盘读数来确定方位角。其实这个过程是全站仪的自动计算，只需要手动地找出后视角，然后确定极坐标，之后全站仪的内部程序就会自动计算和修正。和测量距离相通，在测量坐标的时候，也要在全站仪内设置棱镜常数，避免大气压力和大气温度对测量结果的精确性产生影响。之后是同样的输入仪器高度和棱镜高度，在菜单中找到坐标测量的任务，按下按钮就可以得到需要的三维坐标。

3 全站仪在矿山测量中的应用

3.1 测绘地形图

测绘地形图是矿山测量最核心的部分，因为后续的施工都是根据地形图展开的。若地形图出了误差或者结果不够准确，就会影响到整个矿山施工的质量。所以矿山测量的地形图绘制都会经过多次审核与检查，确保其准确性。同时为了进一步提升测绘地形图的准确性，就会用到各种仪器设备，全站仪就是最常用的一种。因为全站仪不仅可以自动测量，极大地提升地形图测绘的速度，还可以根据科学的修整给测绘的精确度提供保障。

全站仪有一项功能为数据采集和碎部点采集，这是一个自动化的过程，在确定好测量目标范围后，测量者只需要根据全站仪的显示做好相应的数据记录，并且根据数据绘制一张草图。同时，在记录的过程中还要明确各点之间的位置关系。之后就是利用收集到的数据，在室内将结果上传到计算机中，软件就可以直接形成相应的地形图。这一过程中，电脑软件会根据收集的数据自动修整，减少了人为因素的误差，同时也极大地节省了时间，以往需要一周的地形图绘制，在几个小时内就可以完成，对工程进度的提升有着极大的作用。

全站仪还有一项传统方式无法比拟的优点，就是可以测量地形条件不允许人为测量的环境。如矿山的尾矿库，一直是地形图测绘的难点，但利用全站仪就可以很好地解决各种难题，精确地反映尾矿库的现状。之后的尾矿库变动检测，全站仪也可以发挥其优点，快速准确地反映实际情况。

3.2 竖井联系测量

竖井是矿山中的重要组成部分，而且由于竖井的特殊性，其数量较多，在矿山的分布较广。所以在传统的测量中，竖井联系测量一直是较大的工程，需要耗费大量的人力物力，得到的结果还不一定精确。但是在应用全站仪之后，就可以很好地测量竖井联系，不仅耗时短，得到的结果也较为精确。

全站仪有一项功能为免棱镜测量功能，在测量点放置反光板，就可以快速地得到相应位置关系数值。在竖井联系测量中，就可以很好地发挥全站仪这一功能的优点，在井口联系点和投点钢丝之间放置反光板，然后就可以利用全站仪的测量功能，快速得到距离数值，大大地缩短了测量的时间，同时提高了测量的精度。在布置竖井的时候也可以利用全站仪的这一功能，利用免棱镜的测量功能，进行多次距离和方位测量，寻找出最佳的竖井位置，提高矿山施工的质量。

3.3 其他应用

全站仪除了竖井联系测量和测绘地形图外，在矿山测量中还有很多的作用。如小范圍的控制测量和地形测量，都有着传统光学仪器无法替代的作用。在提升测量速度的同时增加了测量的精度。因为在传统的控制测量中，使用的是三角锁控制法，操作的步骤较为繁杂，而且测量结果还不够精确。而现代化的GPS测量又有着作业环境的限制，无法发挥出应有的作用，因而全站仪就替代了传统的方法和GPS测量。利用全站仪进行控制测量，不仅操作较为简单，还有着精度高和速度快的优点，很好地满足了控制测量的各项需求。

全站仪在矿山测量中还有着以下两种应用：（1）环境限制的工程测量。一些矿山的地势较为险峻，悬崖峭壁四周环绕。这些环境限制了人为的测量方式。然而工程测量又需要这些地形的具体数据，因此就可以利用全站仪的免棱镜测量功能节约时间，保障施工人员的人身安全，同时也得到准确的测量结果；（2）爆破点的测量。矿山避免不了用炸药进行定点的爆破，这是为了减小工程的难度，加快施工的进度。但是在爆破的时候，往往因为位置的不合理而对控制点产生不同程度的破坏。因此可以利用全站仪的边角后方交汇方法，确定最佳的爆破位置。这种方法不仅科学合理，还方便了施工对爆破的控制，保护控制点，减少了因为人为误差而造成的不必要损失。最重要的是，最佳爆破位置的确定，能够确保施工的安全，减少工程中的安全隐患，也方便了工程爆破的灵活进行。

4 结语

全站仪是高科技的产品，它有着传统光学经纬仪无法比拟的优点。矿山的测量又有着工程量大和测量难度高的特点，因此将全站仪应用在矿产测量中有着很大的作用。本文针对全站仪的特点和目前的实际情况分析了全站仪的使用方法和其在矿山测量中的具体应用，希望通过这些研究给全站仪的推广提供一些可参考的意见，同时也为矿山测量的发展提供一个方向。

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作者简介：黄成彬（1984-），男（壮族），广西南宁人，广西岑溪市龙湾矿业有限责任公司物理探矿助理工程师，研究方向：矿山的测量技术。

（责任编辑：秦逊玉）