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文檔簡介
1、利用全站儀支導(dǎo)線測量布測井下采區(qū)平面控制網(wǎng)的精度分析 摘要:本文討論了利用全站儀支導(dǎo)線測量布測井下采區(qū)平面控制網(wǎng)的誤差來源及大小, 并推算出在采區(qū)支導(dǎo)線控制測量中允許支點的最大站數(shù)。 關(guān)鍵詞: 精度誤差支導(dǎo)線控制網(wǎng) 中圖分類號:TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號: 由于全站儀測量精度較高、功能多, 在作業(yè)方式上改變了傳統(tǒng)測量的一些特點, 所以在井下測量中得到廣泛應(yīng)用,使得井下測量工作的精度和效率大大提高。受到井下采場巷道的布設(shè)限制,可以利用全站儀精度高、功能齊全的特點,將井下采場平面控制網(wǎng)布設(shè)成支導(dǎo)線形式。下面以南方NTS-372RC型全站儀為例,
2、來討論利用全站儀支導(dǎo)線測量布測井下采區(qū)平面控制網(wǎng)的精度及允許連續(xù)支點的個數(shù)。 1水平角觀測值誤差來源 首先通過誤差傳播理論來分析水平角觀測值誤差來源及大小,水平角觀測時其誤差來源主要有以下幾個方面。 (1)、儀器誤差mi 儀器誤差對水平角觀測影響主要來源有:視準(zhǔn)軸誤差(即望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸的誤差)及橫軸傾斜誤差(橫軸不垂直于儀器豎軸的誤差),可以采用盤左和盤右兩個盤位觀測水平角,并取其平均值作為觀測成果的方法,可基本消除上述兩項誤差;水平度盤刻劃誤差(即度盤刻劃不均勻的誤差),可以選用變換個測回水平度盤位置,從而用度盤的不同部位進(jìn)行測角,以減小其誤差測影響;水平度盤偏心差(即水平讀盤旋轉(zhuǎn)
3、中心與度盤刻劃中心不一致對度盤讀數(shù)的影響)和照準(zhǔn)部偏心差(即照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤刻劃中心不重合對水平度盤讀數(shù)的影響),此兩項可以通過盤左、盤右觀測,取一測回平均值的方法來消除;豎軸傾斜誤差(照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸與儀器豎軸不垂直的誤差)。其中不能用觀測方法消除的儀器誤差主要是豎軸傾斜誤差,只能通過校正盡量減少殘存誤差。南方NTS-372RC型全站儀管水準(zhǔn)器分劃值為 20/2mm,當(dāng)忽略儀器置平精度時, 由儀器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的測角誤差不超過1.5, 故取mi = ±1.5 (2)、儀器對中誤差mc 儀器對中誤差是指儀器經(jīng)過對中后,儀器豎軸沒有與過測站點中心的鉛垂線嚴(yán)密重合的誤差。它對水平角觀測的
4、影響如圖1所示,設(shè)O為測站標(biāo)志中心,O為儀器中心,為無對中誤差時的角度(即正確的角度),為有對中誤差時的角度(即實測的角度),顧及度盤注記為順時針方向,測站點的偏心距為e(即OO),DA、DB為目標(biāo)A、B至測站點的距離,則觀測角值和正確角值之間的關(guān)系式為,因1、2很小,故, 圖1儀器對中誤差 因此,儀器對中誤差對水平角的影響為 當(dāng)=90°,=180°時,最大,即 設(shè)DA=DB=D,1=2=,則 (1) 在井下測量中, 常采用垂球點下對中, 其測站點的偏心率e一般在±2mm 以內(nèi), 若以導(dǎo)線邊長D=80m,根據(jù)公式(1)計算,則儀器對中誤差對測角的影響為mc=
5、77;5.2。由公式(1)可知,大小與偏心距e大小、e的偏離方向及測量距離D大小有關(guān)。當(dāng)D一定時,e越長,越大;當(dāng)e一定時,D越長,越小。e的大小不變而只改變方向時,e與D正交時最大,因此,在觀測接近180°的水平角或邊長過短時,應(yīng)特別注意儀器的對中,盡可能減小儀器對中誤差。 (3)、目標(biāo)偏心誤差mt 目標(biāo)偏心誤差是指照準(zhǔn)點上所立的照準(zhǔn)物(井下一般為線繩或棱鏡)不垂直或沒有立在點位中心而使觀測方向偏離點位中心的誤差。如圖2所示O為測站點,A、B分別為目標(biāo)點標(biāo)志實際中心,A、B為觀測時照準(zhǔn)的目標(biāo)中心,e1、e2分別為目標(biāo)A、B的偏心誤差,為實際的角度,為觀測角度,DA、DB為目標(biāo)A、B
6、至測站點的距離,1、2分別為A、B目標(biāo)偏心對水平觀測方向值的影響。則觀測角值和正確角值之間的關(guān)系式為 而, 圖2目標(biāo)偏心誤差 故 因1、2很小,故由上式可以看出,此種誤差的影響與儀器對中誤差的影響大致相同,目標(biāo)偏心距越大,距離越短,對觀測方向值的影響愈大。因此可取目標(biāo)偏心誤差對測角的影響為mt=±5.2。 (4)、照準(zhǔn)誤差ms 在角度觀測中,影響照準(zhǔn)精度的主要因素有望遠(yuǎn)鏡的放大率,人眼的分辨率,目標(biāo)的形狀、顏色、亮度等。一般認(rèn)為望遠(yuǎn)鏡的放大率和人眼的分辨率是影響照準(zhǔn)精度的主要因素。研究證明,人眼的最小視角一般為60,當(dāng)望遠(yuǎn)鏡放大倍率為時,人眼的鑒別能力可提高倍。故照準(zhǔn)誤差可按下式計算
7、: (5)、讀數(shù)誤差mr 測量數(shù)值在全站儀液晶屏上顯示, 當(dāng)照準(zhǔn)目標(biāo)后可自動重復(fù)顯示, 但多次顯示的數(shù)值差一般不超過1, 故全站儀的讀數(shù)誤差可取mr=±1。 (6)、外界條件的影響mv 由于井下工作環(huán)境較差,外界條件主要是溫度變化對視準(zhǔn)軸的影響最大, 經(jīng)測試溫度變化1 時對角度測量的影響范圍在0.27-0.85之間, 故取mv=±0.5。 根據(jù)誤差傳播理論知, 半測回方向中誤差m為 2全站儀支導(dǎo)線平面控制網(wǎng)末端點點位中誤差 下面介紹一下求的支導(dǎo)線控制網(wǎng)末端點點位中誤差的基本原理。如圖3所示,設(shè)導(dǎo)線起點為第1點,終點為第( n + 1)點,共需推算n個點的坐標(biāo),在推算中,設(shè)各
8、點角度觀測值為i,各邊觀測值為Si,各邊方位角為i,各點坐標(biāo)為xi、yi,則支導(dǎo)線控制網(wǎng)末端點坐標(biāo)為: 圖3支導(dǎo)線控制網(wǎng)點位分布示意圖 如不考慮起始點坐標(biāo)xi、yi的誤差影響,微分上式可得: (2) 式中yn+1-yi、xn+1-xi分別為第i點至末端點在y和x方向的坐標(biāo)增量。下面將(2)式分為兩部分,前半部分為測距誤差對導(dǎo)線點x和y坐標(biāo)的影響,后半部分為測角誤差對導(dǎo)線點x和y坐標(biāo)的影響。因此,測角誤差對坐標(biāo)的影響為: (3) 將(3)式轉(zhuǎn)化為中誤差關(guān)系式,且令,顯然Di是第i點至末端點的距離,則(3)可變化為 下面就紅外測距的情況討論dSi的影響,設(shè)為每米的偶然誤差,為每邊的系統(tǒng)誤差,則dS
9、i=+·Si,于是有: 同理: 上兩式中(xn+1-x1)、(yn+1-y1)分別為導(dǎo)線終點與起點的坐標(biāo)增量,令L為起點到終點的距離,根據(jù)誤差傳播理論有測距誤差對坐標(biāo)的影響為: (4) 現(xiàn)在先討論的影響,因為: 可得: 所以 同理可得: 將上式代入(4)式可得: 綜上所述,支導(dǎo)線控制網(wǎng)端點相對于起點的中誤差關(guān)系為: 因控制網(wǎng)布置為支導(dǎo)線,且導(dǎo)線邊長近似相等,則有L=nS 故: 南方NTS-372RC型全站儀測距精度為±(2mm+2×10-6·D),設(shè)在支導(dǎo)線平面控制網(wǎng)中導(dǎo)線平均邊長為80m, 代入上式有: (5) 黑色冶金礦山井巷施工測量規(guī)范中規(guī)定,井下全站儀導(dǎo)線控制網(wǎng)根據(jù)其施測精度不同可分為三種等級,井下采區(qū)平面控制網(wǎng)一般建立15級復(fù)測支導(dǎo)線網(wǎng)。經(jīng)計算,當(dāng)支導(dǎo)線邊數(shù)即n=24時,代入公式(5)得支導(dǎo)線平面控制網(wǎng)終點中誤差為0.047m,而按規(guī)范中的相對閉合差計算得到支導(dǎo)線平面控制網(wǎng)終點中誤差為0.048m。因此, 利用全站儀支導(dǎo)線測量布測井下采區(qū)平面控制網(wǎng)時,支站點在24個以內(nèi)基本上都能滿足規(guī)范的要求。為了避免出錯, 在測量時應(yīng)盡量使支導(dǎo)線附合到某一已知點上作為一個檢核條件。 參考文獻(xiàn) 1梅連友,杜曉梅.全站儀導(dǎo)線坐標(biāo)平差方法的探討J.四川測繪,
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