工程测量中矿区变形监测作业方法

劳文斌

（广东省有色金属地质局水文地质队，广东 广州 510800）

我国对矿区变形程度的监测，多使用人工测量，通过常规的正、倒垂引张线的方式进行变形监测作业。人工监测方法虽能完成对矿区结构变形程度的计算，但测量结构不精准，且耗费大量的人力、物力、财力，严重限制了我国矿区监测作业的进一步发展[1]，为此提出工程测量中矿区变形监测作用方法的研究。本文通过引入极坐标差分法，对矿区变形监测点的斜距、水平角、天顶距分别进行计算，根据对监测点数据采集的分析，利用观测值计算监测点的三维坐标和位移量，对监测点的变形斜距进行调整计算，实现变形监测方法的设计。通过实验论证分析的方式，确定本文设计的引入极坐标差分法的变形监测方法的有效性，进行对矿区结构的变形监测作业时，能够提升测量结果的精准性，并且节省监测费用，降低整体成本。

1 矿区变形监测作业方法设计

矿区变形监测作业的意义在于保证矿区结构的稳定性，因此，引入极坐标差分法，对矿区内的监测点进行数据采集与点位调整，实现对矿区的位移情况和变形规律的准确监测。

1.1 极坐标差分法的引入

在矿区变形区域内相对稳定的地方建立工作基点，严格按照极坐标原理的测量周期进行采集活动，对参考基准点的斜距、水平角、天顶距分别进行采集，将采集到的测量值与真实值进行对比[2]，其差异就是受到各种外界因素影响的结果，包括气温、降雨及仪器误差等。将参考基准点的差异性加到变形点的观测值上，计算变形点的实际坐标。极坐标监测结构如图1所示。

图1 极坐标监测结构图

在变形监测点设置仪器架设点、参考点和目标点，参考点的选取以变形量为基准，目标点的确定视变形体的变形程度而定。极差坐标差分法的引入，就是在监测控制仪内设置观测站，通过对参考点和目标点的观测值进行分析，得出变形体的变形程度和趋势，采用监测控制仪和计算机对变形点的形变量进行选定，再对参考点和变形点的持续周期进行观测比较，得出变形点的三维变量，对三维变量进行稳定性分析，得出稳定性能较强的数据成果。

1.2 监测点数据采集

对各监测点进行人工观测后，建立三维坐标数据库，坐标函数值的单位越精确，其自动观测的速度就越快。当监测点的形变程度累积到最大限度时，监测控制系统就会自动修正三维坐标数据库。观测过程中，选择离监测点最近的基站作为参考点，将监测控制仪设置在基站的观测台上，为了保证观测数据的准确性，技术人员要在观测前，设置好观测点的顺序和数据点的个数，保证监测控制仪内的数据点的坐标与三维坐标数据库的坐标单位相同，打开开关后，监测控制仪就会对监测点的数据进行目标判断、精确照准，并测量其方位角、天顶距和斜距的变化，并将采集到的数据存储于数据库中。由于变形监测作业受外界条件的影响较大，因此避免在强光下进行监测作业，强光下监测的数据点离散性大，有时还不能使监测控制仪准确获取目标中心。

因此为了提高采集数据点的精准度，选择气温、日照均在合理范围内的时段进行监测作业[3]，能够使监测控制仪准确获取目标中心，对变形监测点的数据进行准确采集。

1.3 监测点位的调整

对存储库内监测点的斜距、天顶距和水平角进行转存，根据观测值计算监测点的三维坐标和位移量，将监测点与参考点间的水平距离反算后，得出变形基点和参考基点的斜距。斜距S的函数表达式如下：

式中，D2代表水平距离；ΔH2代表高度差。

式中，Si1代表斜距观测值。

利用极坐标差分法，对观测点的斜距进行采集与计算，结合采集时对变形点数据的实时反馈，对观测点数据的斜距进行调整，实现对矿区变形点的准确监测。

2 实验论证分析

表1 实验论证结果对比

为保证本文设计的矿区变形监测作业方法的有效性，进行实验论证，实验论证采用相同矿区的，具有相同变形程度的数据点进行变形监测论证实验。为保证实验的严谨性，采用传统变形监测方法，即人工监测法作为实验论证的对比。由于对监测点变形程度的测量，就是对监测点斜距的测量，因此对两种方法测量的变形点的斜距进行统计，便可分析两种监测方法的准确性。其实验论证结果如表1所示。

根据对表1的分析可知，本文提出的引入极坐标差分法的变形监测方法其对监测点斜距的测量更具稳定性，其斜距范围都保持在3～4之间；但传统监测法，由于受人工误差的影响，其斜距测量范围在4～7之间，波动性较大。因此可以得出结论，本文提出的引入极坐标差分法的变形监测作业方法，对矿区变相点的监测具备有效性，能够提高监测结果的精准性。通过加权分析，本文提出的引入极坐标差分法的变形监测方法能够提升监测精度的29.68%。

3 结语

本文对工程测量中矿区变形监测作业的方法进行分析与设计，通过引入极坐标差分法，对矿区变形监测点的数据进行采集与计算，根据数据点的变形程度和范围，对监测点的斜距进行调整计算，实现本文设计。

实验论证表明，本文设计的引入极坐标差分法的变形监测方法具备有效性。希望本文的研究能够为矿区变形监测的方法提供理论依据。