全站儀常數(shù)引起的測量事故及其常數(shù)測定①

摘 要:在全站儀測量過程中，作為配件的棱鏡是最容易被忽視的一個環(huán)節(jié)，本文通過測量事故案例分析，說明棱鏡常數(shù)的重要性;并通過棱鏡常數(shù)公式的理論推導(dǎo)和實踐操作步驟，來闡述棱鏡常數(shù)的測定原理和方法，旨在提高對全站儀測量方法的認(rèn)識，降低測量事故的發(fā)生率。

關(guān)鍵詞:事故案例原因分析棱鏡常數(shù)測定公式測定方法

中圖分類號:TD1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0046-01

隨著全站儀的推廣使用和普及，有關(guān)全站儀測量的事故也隨之增加。在日常工作中，我們發(fā)現(xiàn)許多測量人員對全站儀和棱鏡間的測距工作原理不了解，認(rèn)為所有棱鏡都是一樣的，或者不懂如何進(jìn)行棱鏡常數(shù)的測定，而忽視全站儀棱鏡常數(shù)設(shè)置，從而造成不必要的測量事故。

1測量事故案例及事故原因分析

案例一:某單位參加集團(tuán)公司測量行業(yè)技術(shù)大比武進(jìn)，在17支參賽隊伍中，該單位的理論考試和觀測速度均取得第一名，內(nèi)業(yè)計算經(jīng)二人分別核算無誤，大家都認(rèn)為穩(wěn)得第一名，但經(jīng)評審后發(fā)現(xiàn)測量精度很低，最后未能進(jìn)入名次。

事故原因分析:在進(jìn)行三架法閉合導(dǎo)線測量過程中，由于儀器自帶的配套棱鏡只有一個，便使用一個其它廠家的棱鏡，又忽略了棱鏡常數(shù)的設(shè)置，導(dǎo)致每一站的距離都比實際短，使得導(dǎo)線測量的精度大大降低。

案例二:某礦在井下巷道貫通時，經(jīng)測算貫通相距未達(dá)到20m，因此未下達(dá)貫通前的預(yù)防措施通知。但一個工作面的放炮卻導(dǎo)致另一個工作面的石頭飛起，砸傷三名施工人員，測量數(shù)據(jù)明顯有誤，導(dǎo)致貫通時造成傷害事故。

事故原因分析:由于在做貫通測量時，使用了不配套的棱鏡，并且沒有對這個棱鏡進(jìn)行常數(shù)測算，導(dǎo)致距離觀測有誤，直到貫通前，距離誤差已累計幾十米而未被發(fā)現(xiàn)，最終導(dǎo)致貫通時另一工作面的人員在無防備的情況下，受到石子沖擊受傷。

一般來說，是否設(shè)置了棱鏡常數(shù)和棱鏡常數(shù)的設(shè)置是否正確，在缺少導(dǎo)線檢核手段的礦山測量中一般是很難發(fā)現(xiàn)的，因此在使用新的棱鏡前一定要采用正確的測定手段對棱鏡常數(shù)進(jìn)行必要的測定，在確定了正確的棱鏡常數(shù)后方可進(jìn)行測量工作。

2全站儀棱鏡常數(shù)產(chǎn)生的原因

全站儀在利用棱鏡作為反射物進(jìn)行測距時，棱鏡在接收到全站儀發(fā)出的電磁光波后，又將其按照原路反射回全站儀。全站儀就根據(jù)電磁波往返的相位差，間接測定往返時間，然后再根據(jù)電磁波在空氣中的傳播速度和時間，計算得出全站儀到棱鏡的距離。

因為在全站儀和棱鏡之間存在玻璃和空氣兩種傳播介子，使得電磁波在通過空氣和玻璃時的速度不一樣，所以按照電磁波在空氣中的速度所計算的距離和實際距離會產(chǎn)生距離差，如何消除這個距離差，就需要對棱鏡設(shè)置一個常數(shù)來改正。由于不同廠家所生產(chǎn)的棱鏡厚度、玻璃材質(zhì)、加工工藝等不同，所以棱鏡常數(shù)也就不同，因此再更換棱鏡時，一定要加以測定。

3全站儀棱鏡常數(shù)的測定方法

3.1 測定棱鏡常數(shù)公式

選擇一條直線段AB，在AB線上選一點O。

分別測出它們的距離:SAO、SBO、SAB。

假設(shè)它們的實際距離分別為LAO、LBO、LAB，棱鏡常數(shù)為Δ，則有:

LAB=LAO+LBO其中:LAB=SAB+Δ，LAO=SAO+Δ，LBO=SBO+Δ

即:(SAB+Δ)=(SAO+Δ)+(SBO+Δ)

得:棱鏡常數(shù)Δ=SAB－(SAO+SBO)

3.2 測定步驟

選擇一個天氣晴朗的日子，最好在早上太陽還沒有出來或黃昏太陽落山前1小時，在一平坦場地上，選擇一條近似水平的邊長約100m的直線AB，釘入大頭針確定A點;在A點安置全站儀，按約100米的距離放樣B點，釘入大頭針確定B點;后視B點，按AB連線方位角精確放樣O點，確保O點在直線AB上，釘入大頭針確定O點。

在確定好A點、B點、O點位置后，將全站儀的棱鏡常數(shù)設(shè)置為0。

(1)在A點架設(shè)全站儀、B點架設(shè)棱鏡，精確測定AB間的水平距離10次，計算其平均值SAB。

(2)B點棱鏡不動，將全站儀移至O點，精確測定BO間的水平距離10次，計算其平均值SBO。

(3)O點全站儀不動，將棱鏡移至A點，精確測定AO間的水平距離10次，計算其平均值SAO。

(4)按棱鏡常數(shù)公式Δ=SAB－(SAO+SBO)，計算出棱鏡常數(shù)Δ。

(5)重復(fù)以上操作2次，若三次計算所得棱鏡常數(shù)Δ的互差均在±3mm之內(nèi)，取平均值作為最后結(jié)果。

3.3 棱鏡常數(shù)的驗證

在全站儀中把棱鏡常數(shù)設(shè)置為我們所求得的棱鏡常數(shù)，利用礦區(qū)四等導(dǎo)線網(wǎng)來進(jìn)行驗證，驗證的數(shù)據(jù)如表1所示。

驗證結(jié)果的差值在2mm范圍內(nèi)，能夠滿足礦區(qū)的施工精度要求，因此我們可以放心的使用。

4結(jié)語

隨著各單位不同型號的全站儀、棱鏡的增加和損耗等因素，全站儀和棱鏡之間混用時，沒有測算棱鏡常數(shù)事件時有發(fā)生，大大降低了測量數(shù)據(jù)的精度，易發(fā)生測量事故。我們采用此種方法測定的棱鏡常數(shù)，方法比較簡易，數(shù)據(jù)比較接近真值，能夠滿足一般的日常施工需要，完全可以避免因棱鏡常數(shù)問題而發(fā)生的測量事故。

參考文獻(xiàn)

[1]高紹偉.測量儀器與檢修[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2008.

[2]李青岳，陳永奇.工程測量學(xué)[M].北京:測繪出版社，2008.