趙洪利

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026300）

傳統(tǒng)的測量方法主要包含有前方交會法和后方交會法，有時在一些特殊的地形地貌下，還可能使用到側(cè)方交會法。通常情況下，這些測量方法都可以在良好的通視情況下獲得可信度更高的測量效果。但是如果井巷作業(yè)環(huán)境有所局限，沒有辦法實現(xiàn)兩個已知點之間的通視效果，那么就需要測量人員借助全站儀邊角測量交會法，把全站儀安置在指定的待定點上，利用數(shù)學(xué)三角函數(shù)的原理，求解待定點的三維坐標(biāo)[1]。

1 全站儀邊角測量交會法的原理

1.1 全站儀邊角測量交會法的概念

已知第一個測量點和第二個測量點，已經(jīng)能夠構(gòu)成兩個三維坐標(biāo)的控制點，如果要求解第三個P點的三維待求坐標(biāo)，那么可以通過在某點水平面上實現(xiàn)投影效果來實現(xiàn)求解效果。將三維坐標(biāo)通過P 點實現(xiàn)水平面上的投影效果，在測量點上架設(shè)全站儀，并且根據(jù)觀測架設(shè)點和兩點之間的距離分別得出數(shù)值的角度 1β 和 2β 。此時，全站儀的測量人員可以站在觀測點PN 1與PN 2，分別測量兩條線之間的水平夾角，如果將水平夾角設(shè)置為r，那么根據(jù)兩點的已知三維坐標(biāo)，就可以通過三角函數(shù)計算兩點之間的距離。通常來說，全站儀邊角測量交會法要能夠知道確切的已知兩點三維坐標(biāo)，從而能夠根據(jù)已知兩點來判定第3個點的三維坐標(biāo)。這種測量方法是基于正弦函數(shù)定理和正弦函數(shù)公式測算的，一般來說，通過三角形的內(nèi)角進行第一步的平差計算[2]。

通常來說，設(shè)置三角形內(nèi)角r+r1+r2=180°，那么方位值r可以測算出不同點之間的方位角關(guān)系，根據(jù)每一個觀測點都可以推算出待定點的三維坐標(biāo)，評測公式如下：

1.2 全站儀邊角測量交會法的精度計算與分析

在使用全站儀邊角測量交會法測量時，為了考慮到井巷測量時的實際地理位置差異，應(yīng)該監(jiān)控其精度，并且利用誤差傳播定律和測量點坐標(biāo)的誤差進行評估，這就要求測量人員必須要有非常豐富的經(jīng)驗，而且應(yīng)該在誤差傳播定律和測量點坐標(biāo)之間確定已知的關(guān)系。為了能夠限定測量的精度，可以使用微分算式，并結(jié)合誤差傳播定律規(guī)避誤差的范圍，目前已知的微分算式有多種計算方法，比較常用的是正弦函數(shù)和誤差傳播定律之間的混合算法。全站儀邊角測量交會法往往利用誤差傳播定律、將微分轉(zhuǎn)化為中誤差，此時，得出測量點的點位中誤差，并且利用誤差普遍計算算式得出固定誤差和比例誤差，設(shè)定基本的兩個數(shù)值為a、b：

研究人員希望能夠借助全站儀的測量，得到一定距離之下最低的誤差量，此時就需要將測量值以邊長的數(shù)值形式加以反饋，并且將數(shù)值代入到三角函數(shù)公式之中，得出最終的結(jié)論。全站儀的邊角測量交會法能夠控制誤差，并且得到點位誤差的大致范圍，對于研究人員和測量人員來說，解決精度和誤差之間的關(guān)系，才能夠真正使得未知點的三維坐標(biāo)能夠滿足實際實驗的需要。方位角的計算公式可以借鑒：

2 全站儀邊角測量交會法的實踐應(yīng)用

全站儀邊角測量交會法是利用三角測量和三邊測量組合的測量方式，利用全站儀實現(xiàn)邊角測量，能夠使得各個三角形的頂點平面坐標(biāo)在測量時完成技術(shù)和方法的要求。全站儀邊角測量交會法指的是在邊角測量的前方交會定點時，利用三角形的邊長和角度觀測，達成適度的精度控制效果，此時平差計算非常適用，而且比單獨用測角交會方式更為簡便。實現(xiàn)邊角測量交會法，能夠達成空間測量的廣泛應(yīng)用，常規(guī)的測量技術(shù)在大量運用的同時，結(jié)合全站儀的邊角測量能夠完成井巷生產(chǎn)實際情況的在線記錄。

歸納不同的級別和類別，結(jié)合多年來的業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理及井巷數(shù)據(jù)采集經(jīng)驗，在新的時代，為了達成井巷測量的效果分析，基于掌上電腦PDA 的軟件開發(fā)環(huán)境，在討論基于PDA 的邊角測量系統(tǒng)主要功能時，需要面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，結(jié)合了全站儀通信關(guān)鍵技術(shù)，以便于得到系統(tǒng)的數(shù)字輸入模型。數(shù)據(jù)采集模塊：數(shù)據(jù)采集中時間由系統(tǒng)在機內(nèi)讀取，減少手工輸入；對觀測時的觀測值根據(jù)所選擇的限差要求進行自動處理，提示并進入到相應(yīng)的處理操作位置；測量時各測回的測回號自動顯示，并實時顯示所測各方向盤左盤右方向值、測回方向值及下一應(yīng)測方向；自動檢驗歸零差、2C 互差是否超限，如有超限將按照規(guī)范要求提示重測并自動記下重測數(shù)；測距數(shù)據(jù)采集時同時輸入測站氣象元素、鏡站氣象，并對測站氣象元素或不實時記錄氣象元素根據(jù)輸入情況自動處理。

根據(jù)兩個已知點求得一個未知點，當(dāng)知道兩個已知點的坐標(biāo)時，可以根據(jù)其坐標(biāo)計算3 點之內(nèi)的夾角已知點，A1 的坐標(biāo)是4145432.716，512265.431，-627.357，A2 的坐標(biāo)是4145487.193，512247.229，-625.913。計算三個點之間的夾角，得出夾角數(shù)值r 等于103 度29 分09，同樣根據(jù)算式可以得知，PA1 的距離S1=41.761m，P12 的距離S2=30.52m。這一案例指的是在井巷巷道的測量過程中，利用全站儀邊角測量交會的方式，找到測量點點位誤差，并且求得P 點坐標(biāo)的具體方式，在利用全站儀邊角交會測量法獲得第三個三維坐標(biāo)時，精確地利用了井巷巷道的三角差值，從而能夠在代入點位之后求得最終的結(jié)果。

根據(jù)以上的實例可以發(fā)現(xiàn)，最終求得的未知點P 點坐標(biāo)為4145460.348，512279.218，-626.073。這個坐標(biāo)值的得出，主要由于測距中誤差與測角中誤差的比率值所限定，誤差值分別為0.853mm 和0.610mm，經(jīng)過對比，認定該范圍值屬于常規(guī)的范圍之內(nèi)再使用，帶入點位差，求得X 值時，得到正確的求解公式，就可以使用P 點點位，經(jīng)過測量，基本誤差在2.91mm，該測量誤差滿足5mm 的基本要求，在實際井巷巷道的測量值時滿足該精度要求即為合理數(shù)值。

3 全站儀邊角測量交會法在井巷測量中的應(yīng)用啟示

3.1 測量水平角

傳統(tǒng)意義上的井巷測量方法與現(xiàn)代全站儀測量操作方式存在差別，全站儀的工作原理基本一致，在實際測量過程中，測量的內(nèi)容則包含很多具體的分項，其中測量水平角是比較常見的具體的測量方法指的是在井巷的測量過程中，對于水平角進行測量，連接全站儀的電源后，打開角度測量功能鍵，調(diào)整全站儀測量狀態(tài)，多次試驗后，可明確測量目標(biāo)的誤差和位置，堅持將全站儀對準(zhǔn)待測目標(biāo)，使得待測目標(biāo)的焦距能夠在一定的精準(zhǔn)范圍之內(nèi)。當(dāng)目標(biāo)對準(zhǔn)之后，就可以將全站儀的度數(shù)顯示歸零，使用全站儀對待側(cè)目標(biāo)和位置點進行測量，此時的方向和目標(biāo)均是相同的，全站儀的度數(shù)將衡量兩個測量目標(biāo)之間的水平夾角，從而能夠利用三角函數(shù)計算第三個未知值。

3.2 測量水平距離

當(dāng)水平距離指的是在對應(yīng)的棱鏡常數(shù)指導(dǎo)之下，根據(jù)實際情況將棱鏡常數(shù)精準(zhǔn)的寫入到全站儀的計算規(guī)范之中，寫入公式之后完成全站儀的計算，最終根據(jù)棱鏡常數(shù)進行新的更正處理，一般而言，研究者希望能夠準(zhǔn)確的測量水平距離，并且根據(jù)物體攝入后的膨脹和冷卻效果，得到最終的實驗結(jié)果，將對于目標(biāo)進行檢測的過程中，需要測量地面溫度和氣壓值，并將這些周密的模型數(shù)據(jù)和信息輸入的全站儀之中。此時全站儀的邊角測量交會法將會呈現(xiàn)出更高的精度，而且在測量結(jié)束之后，全站儀會自動顯示被測量目標(biāo)的高度和距離[3-6]。

3.3 全站儀對坐標(biāo)的衡量和礦山測量

利用全站儀創(chuàng)設(shè)三維坐標(biāo)的數(shù)值，在定位的過程中充分利用極坐標(biāo)的概念，完成輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)信息的處理效果，對于實時氣壓和氣溫可以進行更改，根據(jù)實際要求調(diào)整參數(shù)后，得到全站儀中所讀取的最終三維坐標(biāo)。全站儀邊角測量交會法在井巷的測量工作中得到了較為廣泛的應(yīng)用，而對于常規(guī)面積較大的礦山井巷而言，全站儀的作用比較明顯，尤其是對于井巷規(guī)模較大或者大型平面進行測繪時，需要利用全站儀進行實踐監(jiān)測，在以往的測量過程中，利用三角鎖控制法完善井巷測量、現(xiàn)代社會的GPS 測繪技術(shù)得到了快速的普及。礦山井巷雖然并不完全適用GPS 測繪技術(shù)，但是卻可以在各類工程中，根據(jù)全站儀的形態(tài)測量，結(jié)合測量目標(biāo)的實際情況和需求，合理利用三角函數(shù)進行全站儀測量，完成測量任務(wù)，以便于更好的節(jié)省測量時間，保證測量精度。

4 結(jié)論

綜上所述，利用全站儀邊角測量交會方法，可以獲得位置點三位坐標(biāo)，并且能夠滿足一定范圍的精度要求，利用該方法可以滿足日常指導(dǎo)井巷應(yīng)用的目的，并且作為主運輸巷道內(nèi)長距離傳輸坐標(biāo)的基本測量方法加以推廣。與此同時，全站儀邊角測量交會方式還可以在測量時達成更好的測量效果，并且在對礦山井巷測量水平距離、測量地圖、繪制水平角度、精準(zhǔn)測量等幾個方面都取得顯著的效果。