高尚存

摘要：針對尼康532C全站儀技術參數(shù)及優(yōu)點，通過實際工程應用，提出了全站儀在使用過程中的一些技巧，充分挖掘其功能，實現(xiàn)了測量內(nèi)外一體化，提高了精度和效率。

關鍵詞：全站儀 工程應用

袁店一井煤礦是淮北礦業(yè)“十一五”規(guī)劃中的大型骨干礦井，也是安徽省“861”行動計劃重點建設項目，礦井井田面積約37.22km2，可采儲量1.3億噸，設計生產(chǎn)能力180萬噸/年。由于煤層賦存較深，地壓較大，巷道掘進進尺較快，測量人員如何能夠為井下生產(chǎn)做好測量服務是測量人員面臨的挑戰(zhàn)；如何較快的完成現(xiàn)場測量工作，保證無錯誤、提高效率，是測量人員首要解決的問題。

本文擬就尼康532C型全站儀的功能特點，以及在煤礦測量工作中的使用技巧進行介紹，充分挖掘全站儀功能，解決導線測量、施工放樣、機載程序應用、儀器記錄、信息一體化傳輸?shù)裙δ懿糜趯嵺`，以提高工作效率和工作效益。

1 全站儀一般測量

在井下使用全站儀，首先在測站架設好儀器，然后打開儀器，選擇或新建一個測量項目，運用建站，輸入測站三維坐標、儀器高，再輸入后視坐標，然后定向，完成建站后，即可進行一般測量工作。特別要注意在輸入完坐標數(shù)據(jù)后即時瞄準后視點，或輸完后視坐標數(shù)據(jù)及時提取方位角， 否則所測的結果將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或平移。按照《煤礦測量規(guī)程》要求導線水平角觀測必須采用測回法進行，為了符合測回法要求，每站在完成“后、后、前、前”后，用建站（STN）里的“后視檢查”進行后視檢查，并按“ENT”記錄，這樣不僅可以發(fā)現(xiàn)儀器是否被碰動，也可以檢查精度，發(fā)現(xiàn)超限，就應該重測。這樣測回法就變成了“后、后、前、前、后”，也完全符合規(guī)程要求。

以前測量要素是水平角、距離、傾角，必須有專門記錄本記錄，而且很容易出現(xiàn)錯誤。使用全站儀時，我們測量元素就是三維坐標，只要從設計圖上確定放樣坐標，就可以很簡單地進行撥門放線，貫通標定等測量工作，不需要繁瑣的標定出方位和距離，而且測量可以在設計電子版圖上進行校核，只需要查詢坐標即可。三維坐標更能夠說明清楚地理信息，同時為設計為生產(chǎn)為繪圖使用提供方便，所以使用三維坐標直接進行信息交流存在很多優(yōu)勢，能夠有效避免錯誤的發(fā)生。

2 全站儀懸掛棱鏡法在礦山測量中的應用

全站儀的地面控制測量和礦山井下導線測量常規(guī)采用三架法，即利用3副三腳架、一臺全站儀、兩臺棱鏡（前、后視）進行導線測量的一種測量方法。這種測量方法可以滿足各種工程測量精度的需要。但這種測量方法在礦山井下測量中存在一定的局限性，由于礦山井下作業(yè)空間小，測量導線點位一般都設置在巷道頂板上等特點，這種測量方法儀器設備多，操作方法繁鎖，勞動強度大，作業(yè)時間長，對礦山正常生產(chǎn)造成一定的影響。我們通過井下測量實踐，對全站儀導線測量三架法改用懸掛棱鏡法進行導線測量，懸掛式棱鏡能克服這些缺點而且能最短的時間內(nèi)，準確、及時、快速地完成各項測量工作，減小對生產(chǎn)的影響并能滿足測量工程的精度要求。

3 利用全站儀實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)信息一體化

外業(yè)采集數(shù)據(jù)后，通過全站儀儀器自動記錄、計算，然后把測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上，這樣外業(yè)數(shù)據(jù)全部實現(xiàn)儀器自動記錄觀測數(shù)據(jù)，觀測完畢后以通訊方式把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，原始數(shù)據(jù)（包括邊長、水平角、傾角、覘標高、儀器高、三維坐標）可以直接打印出來保存，內(nèi)業(yè)不需要計算處理。對于外業(yè)測圖，可以對測量點進行加注地物代碼和編碼注記。坐標數(shù)據(jù)通過繪圖軟件CASS轉(zhuǎn)換成Auto CAD圖紙后，可以實現(xiàn)與礦圖管理系統(tǒng)、CGIS軟件等不同繪圖軟件之間的電子圖紙轉(zhuǎn)換，建立測量數(shù)據(jù)庫。實現(xiàn)測繪信息內(nèi)外業(yè)一體化，就是以數(shù)字形式實現(xiàn)測繪信息的獲取、變換、傳輸、識別、存儲、處理、顯示、編輯修改并進行計算機輸出，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)載體和軟件，達到測量數(shù)據(jù)共享的目的，實現(xiàn)無紙化流程。

4 碎部測量成圖

由于井巷驗收、設備安裝、巷道變形嚴重、施工出現(xiàn)偏差等原因，經(jīng)常需要對巷道、硐室、工作面的細部輪廓進行碎部測量，然后填繪成圖。根據(jù)圖紙，一方面可以檢查施工巷道與設計之間的誤差，監(jiān)督評估工程質(zhì)量情況，另一方面為軌道鋪設、設備安裝服務。如下圖所示，在丈量完導線邊長之后，將鋼尺拉緊，然后用皮尺或小鋼尺丈量巷道兩幫特征點到鋼尺（即導線邊）的垂直距離b和垂足到儀器站點的距離（縱距）a。對于巷道頂?shù)装鍢烁邷y量必須先定位后，再測量出頂?shù)装甯卟睢?/p>

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使用傳統(tǒng)的碎部測量方法，外業(yè)費時費工，內(nèi)業(yè)處理繁瑣。目前，許多單位在使用全站儀時，仍是口頭讀數(shù)、筆頭記錄，顯然與先進儀器不相匹配。

使用全站儀進行碎部測量，簡單便捷。儀器可以自動記錄，另外使用微機數(shù)據(jù)傳輸、自動成圖準確高效，具體操作步驟如下：

①建站：儀器對中整平后，輸入測站三維坐標、儀器高，再輸入后視坐標或方位，進行定向，完成建站。

②前視：一人持棱鏡測量兩幫特征點，觀察巷幫變化處，放置棱鏡，指揮儀器觀測者進行測量。另一人把棱鏡固定在塔尺合適位置測量頂、底板，指揮觀測者分清頂板還是底板（放頂板時覘標高為負，放底板時為正）。

③記錄：在全站儀自動記錄的同時，要分清是幫部點、底板點或頂板點，對講機及時與測站聯(lián)系，測站輸入不同的覘標高，幫部及腰線為0，頂板和底板為棱鏡固定塔尺位置讀數(shù)。側站在記錄時要區(qū)別不同的測量點，比如100內(nèi)點號為頂板，100-200內(nèi)點號為底板，200-300內(nèi)點號為幫部，也可以自己制定代碼，比如頂板點為1，幫部點為2，底板點為3，腰線點為4，軌道面點為5。

④下載：下載成圖應用CASS軟件，連接全站儀，打開CASS軟件，設置好“數(shù)據(jù)”菜單內(nèi)“讀取全站儀數(shù)據(jù)”選項，要和全站儀設置一致，建立CASS坐標數(shù)據(jù)文件。

⑤繪制平面圖：在CASS軟件“繪圖處理”中， “展野外測點點號”選中坐標數(shù)據(jù)文件，展出平面點位，連接幫部點，勾畫巷道輪廓線，繪制平面圖，要根據(jù)棱鏡偏移巷道常數(shù)，并向巷道外偏移。

⑥繪制剖面圖：在平面圖內(nèi)，把巷道旋轉(zhuǎn)成水平，然后根據(jù)代碼關上其他圖層，只留底板和頂板圖層，在巷道輪廓下畫一水平線，從頂?shù)装鍦y量點向水平線做垂線。然后從垂足向下延伸測量點標高（減去大數(shù)）。連接延伸點就繪出了頂?shù)装遢喞€，繪制剖面圖。為了看的更清楚，縱橫向使用不同比例。把平剖面圖旋轉(zhuǎn)成水平，粘貼成塊，設置X、Y不同比例，然后分解塊，再修改好字體、標注。

全站儀快速測量成圖有以下意義：

①檢查工程質(zhì)量：把設計圖粘貼到平、剖面圖上，就可以很直觀了解到實際成巷與設計巷道之間的差值，標注出寬度、高度與設計之差，就可以直觀判定工程質(zhì)量優(yōu)劣，是否滿足生產(chǎn)需要。也可以把硐室的基礎設計圖、設備圖粘貼到平、剖面上，對設備選型、設備安裝起到指導意義。也可以及時對不合格或變形嚴重巷道進行修復。

②指導生產(chǎn)：由于袁店煤礦井深800米，地壓大，巷道變形嚴重，皮帶機巷和軌道大巷變形不能滿足使用，為了準確了解巷道變形情況，測量組采用尼康全站儀進行碎部測量，對照設計圖紙，給生產(chǎn)決策提供第一手資料，通過調(diào)整皮帶中心線方位和位置，大大減少了修復工程量，僅101運輸石門就減少修復量達100米。對設備安裝前及時對硐室進行碎部測量，發(fā)現(xiàn)不符合要求的地方，及時要求施工單位整改，避免設備安裝不上的問題。

③提高精度：全站儀測量精度遠遠高于傳統(tǒng)碎部測量精度，完全滿足生產(chǎn)需要，同時不存在記錄錯誤，讀數(shù)錯誤、計算錯誤、點圖錯誤，不需要現(xiàn)場繪制草圖，實現(xiàn)數(shù)字化流程，保存修改傳輸方便。

④提高效率：三人一組就可以進行碎部測量，儀器觀測1人，前視2人，1小時最快可以測量碎部點120個，大大提高了效率，減少體力勞動，減少了對生產(chǎn)的影響時間。

5 十字中線放設

在生產(chǎn)中經(jīng)常要放設各種設備基礎的十字中線，地面井筒的十字基樁，按照傳統(tǒng)方法需要找出每個基礎十字交點并架設儀器，而且對已經(jīng)挖坑的基礎沒有辦法架設儀器，就要偏移中線給施工帶來不便。而使用全站儀只要架設一站就可以放出所有的十字中線，提高了效率和精度。具體步驟如下：

①首先放設好一條正中線（比如皮帶中心線，提升中心線等），在中線上測設一點并架設全站儀，根據(jù)圖紙算出儀器點到各個基礎十字線的平距并記錄下來。

②全站儀建站：儀器對中整平后，輸入測站坐標為（0，0，0），瞄準中線點，輸入后視方位為0，進行定向，完成建站。其實就是建立一個假定的坐標系統(tǒng)。使用懸掛棱鏡測量得的X坐標為儀器點至基礎中心距離時（不論Y坐標為多少），此時放樣點即為十字中線上的點，就可把放樣點打在巷道幫上。兩巷幫上的連線即為垂直與基準中線的十字線。同樣道理可以使用帶氣泡的迷你棱鏡放樣地面井筒的十字基樁。

6 中腰線標定與測量放樣

首先要按照要求建站，輸入站點、后視點的坐標、標高及儀器高。中線方位直接以HA轉(zhuǎn)到設計范圍就可以了，放腰線時把棱鏡放在幫上測量棱鏡位置標高，計算出與設計腰線之差，就可以直接定出腰線，不需要從后面延設了。對于放樣撥門點、貫通點時，直接打開放樣程序，輸入要放樣點的坐標和標高，按照儀器指示就可以輕松放出需要的點位、方位、標高。

7 利用機載程序

尼康全站儀內(nèi)載程序很豐富，常用到的有多方向后方交會、快速建站、遙測高程等。坐標幾何計算包括有導線計算，面積計算，反算等。如果放樣點無法設點時，就可以用導線程序按照設計方位重新計算新的放樣點。在現(xiàn)場，導線程序可以代替計算器進行計算。面積程序可以及時計算測量的面積，按照給定的面積進行現(xiàn)場標定位置。反算程序可以及時計算調(diào)整2點間的距離、方位。

附圖：

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全站儀導線測量完全改變了傳統(tǒng)測量工作方式，使測量工作零風險，減人增效，安全高效，解放生產(chǎn)力，經(jīng)濟效益和社會效益明顯。

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