索佳全站儀在井下導線測量中的應用研究

神東煤炭集團保德煤礦 山西 忻州 036600

1 引言

在井下很多測量工作中,都會用到全站儀。全站儀是一種專門用于測量各種距離、高差、垂直角、水平角等全方位測量的高技術測量儀器。全站儀的制作原理集合了人工光學、機械學、電學等各學科高新技術于一體的現(xiàn)代化先進測繪系統(tǒng)。可以實現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的自動記錄和數(shù)據(jù)顯示功能,并且操作簡單,精度極高。為了提高井下導線的測量工作精度和準確性,井下導線測量必須使用全站儀。

2 索佳SET-230RK全站儀概述

索佳SET-230RK全站儀測繪系統(tǒng)的主要原理是：它采用的是無協(xié)作目標相位式測距先進技術,能實現(xiàn)遠距離無協(xié)作對物體進行測距,測量精度非常高。在索佳全站儀中,單棱鏡測量距離的行程可以達到4000m,精度能有效控制在±(2+2×10-6×D)mm以內(nèi),反射片的測量行程能達到1.3-500m,精度能控制在±(3+2×10-6×D)mm以內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)測量時的工作效率提升,同時由于測量的自動化和操作簡單化,大大減輕了測量人員的工作強度。通過反射片測距和棱鏡測距,也是全站儀未來的一個發(fā)展方向。在索佳全站儀中,紅色的激光束除了能夠?qū)崿F(xiàn)測距外,還能夠?qū)崿F(xiàn)指向和掃平等等功能,將多種功能集成化,實現(xiàn)了一機多功能。為了提高使用者良好的操作體驗,實現(xiàn)穩(wěn)定和高精度的測量,在索佳全站儀中安裝了絕對數(shù)碼度盤。這樣測量者只要打開全站儀設備就可以進行測量工作,而不用在測量開始前對轉(zhuǎn)動盤進行初始化,簡化了測量方法。即使在測量過程中由于各種異常原因?qū)е略O備出現(xiàn)重啟,也不會造成測量信息的數(shù)據(jù)丟失。

3 全站儀在井下導線測量中的應用分析

3.1 井下導線的布局和等級要求 在煤礦井下平面控制測量技術中,導線是主要的應用形式。由于受到巷道條件的限制,一般會沿巷道頂板進行導線的布設。通過對井下平面控制測量結(jié)果,以此開展井下巷道、回采和酮室等工作。在井下導線布設過程當中,需要遵循由高級控制低級的原則。不管是基本控制導線,還是采空區(qū)控制導線,都需要敷設。井下導線的布局等級一般分為2個級別,即測量角度精度分為±7"和±15"兩個等級；

3.2 全站儀在井下導線測量中的具體應用技術和測量方法

(1)在使用全站儀對井下導線測量時,為了提高測量的精度,首先要明確井下導線測量方法。主要包含以下幾點內(nèi)容：

a.對井下導線點進行選點。選點時要考慮到各種因素,比如相鄰兩個導線的距離、車輛運輸過程中的干擾、導線點的選擇具體位置等；

b.對測量人員進行合理的分工。為了提高測量的效率和準確性,測量之前要先明確各測量人員的主要任務。一般主測人員1人,記錄人員1人,前視架棱鏡和后視照明工作的需要2人。不僅人員要配置到位,同時要建立協(xié)調(diào)的溝通機制,保證整個測量工作順利展開；

c.通過“三聯(lián)架”等方法實現(xiàn)導線的測量。一般來說測量方法包含三聯(lián)架、四聯(lián)架和省點法等。無論是哪種測量方法,其最終目的都是要提高測量精度,確保測量工作的順利實施。

4 全站儀在井下導線測量中的精度分析

4.1 井下測量過程中水平角的測量精度分析 井下導線測量過程中需要對水平角和距離進行測量。為了提高測量水平,需要對測量精度進行提升。而全站儀的設備測量誤差、在測量過程中對測量方法的選取不當?shù)榷紩档蜏y量精度。因此,為了盡可能地減少井下測量水平角的誤差,在測量過程中,應盡可能采用合適的測量方法來減少由于儀器選取不當而帶來的誤差。根據(jù)檢驗,井下測量過程中的水平角的測量誤差主要是由對中誤差造成的,其次是測量時所測角度的兩邊長度,而且這兩者之間也存在一定的關系。有關實驗測量數(shù)據(jù)顯示,當測量角的兩邊長度在50m范圍內(nèi)時,測量角的最終誤差會在±8"以內(nèi),而當測量角度的兩邊長度都超出了50m后,測量角的最終誤差就會在±6"以內(nèi)。由此可見,使用全站儀進行水平角測量的時候,如果測量角的兩邊距離比較短,誤差主要是對中引起的,此時需要控制好對中操作和加大邊長。

4.2 井下測量過程中垂直角的測量角度分析 與水平角測量誤差引起的主要原因不同,垂直角的測量受對中誤差和測量設備的影響較小,它的測量誤差主要是測量方法造成的。根據(jù)文獻資料可知,當測量的傾角越小時,測量的精度越高。三角高程測量主要被應用于井巷測量,因此,必須要使用全站儀進行測量。

4.3 全站儀在測距時的精度分析 全站儀在測距時,主要通過光電測距原理。測量過程中設備的調(diào)制頻率精度、氣象參數(shù)的變化、儀器和棱鏡的對中精度誤差、測相誤差光速誤差等的累積,最終造成了測量結(jié)果的誤差。設備的調(diào)制頻率精度和設備的電子元件老化程度有關系。因此,加強對設備老化電子元器件的更換管理,定期對設備精度進行校正,能有效減少該因素所帶來的誤差；當光電測量距離非常小時,就會改變測量時的氣壓,與標準的氣壓狀態(tài)相差較大,引起氣象參數(shù)的變化,從而引起誤差。全站儀的測距直接關系到棱鏡和儀器對中誤差值,測距的大小和距離的長短也有著一定的關系。所以我們得出結(jié)論：要想有效提高全站儀測量的精確度就必須將對中精度進行有效的提升。

5 結(jié)語

綜上所述,全站儀是一種高精度和多功能的、集合了多種現(xiàn)代化高新技術的測量儀器,在煤礦井下導線測量的過程當中,能夠達到對高差、距離以及水平角度和垂直角度等進行測量的目的,因此使用領域及其廣泛。為了進一步提高測量精度,對不同測量內(nèi)容中所造成的主要誤差進行分析,并根據(jù)誤差形式制定合理的措施減少最終的測量誤差。全站儀的使用給煤礦井下的測繪工作帶來了極大的便利。在操作全站儀時,除了通過上述各種因素來提升測量精度外,操作者在使用過程中也要不斷積累經(jīng)驗,通過優(yōu)化操作手法,將測量的精度不斷提升。