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摘 要：提高矿山井下测量精度，是矿山井下测量技术研究的重点方向。在矿山井下测量全站仪广泛应用的今天，如何提高全站仪导线测量的精度，显然已经成为矿山井下测量工作人员研究的课题。本文首先对矿山井下全站仪导线测量的方法和特点进行总结，并分析了矿山井下全站仪导线测量误差出现的几点主要原因，最后探讨了提高矿山井下全站仪导线测量精度的有效方法，为矿山井下全站仪导线测量技术的应用提供资料参考。
关键词：矿山井下；全站仪导线测量；精度提升；方法
近年来，随着大量先进技术在矿山建设中的应用，矿产资源的开发利用效率逐渐提高。全站仪作为矿山井下测量先进技术的代表，提高了矿山井下测量工作的效率和精度，还为矿山数字化建设和开发打下了坚实的基础。但由于我国部分矿山井下测量条件复杂，部分测量工作人员经验欠缺，在使用全站儀导线法进行井下测量工作时，其测量精度经常无法达到要求。一旦测量精度不达标，将会直接影响到矿产资源的开发和开采，并影响到矿产的开采率。因此，如何在矿山井下测量时有效的提升测量精度，确保矿山井下测量的工作质量和效果，已经成为矿山井下测量工作人员亟需解决的问题之一。
一、矿山井下全站仪导线测量概述
全站仪是集测角量边为一体，由微处理器控制自动进行测距、测角，自动归算水平距离、高差和坐标等，还能进行施工放样，自动记录数据，使用极为方便，它几乎可以完成各种常规测量仪器所做的工作。全站仪的工作原理与传统的经纬仪类似，但它又具备以下特点：
（1）只需一次照准反射棱镜，就能测得水平角、角竖直角和斜距，算出测点的平面坐标和高程，并记录下测量和计算的数据。
（2）通过全站仪的主机或电子手薄的通讯接口，可实现全站仪与计算机或其他外围设备间的数据通讯，从而使测量数据的获取、管理和计算机绘图形成一个完整的自动化测量系统。
（3）利用全站仪能够处理计算数据功能的特点，配合相应的应用计算软件可实现导线测量、碎部测量和施工放样等计算任务。
（4）全站仪内部有双轴补偿系统，可以自动测量仪器竖轴和水平轴的倾斜误差，并对角度观测值加以改正。
二、矿山井下全站仪导线测量误差分析
1、全站仪的仪器误差
全站仪的仪器误差主要由于仪器各几何关系不正确和检校不完善所引起的。这主要包括：（1）视准轴误差。这是由于视准轴不垂直于仪器横轴时产生的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。（2）横轴误差。这是由于横轴不垂直于仪器竖轴的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。（3）竖轴误差。这是由于仪器竖轴不铅垂所产生的误差。造成竖角越大，误差越大，而且还和观测方向与垂直轴倾斜方向所夹的角度有关。
2、全站仪井下对中误差
这主要是井下点位与全站仪测站中心不在同一铅垂线上所产生的仪器对中误差。其对观测方向值的影响规律是：（1）与其线量对中误差成正比。（2）与距离成反比，边长越短，对水平角的影响越大。
3、全站仪井下测量镜站的瞄准误差
主要是从全站仪中心至反射镜反射点之间的测距引起的误差。其对观测方向值的影响规律是：（1）与瞄准高度、目标倾斜角成正比；（2）与边长成反比。
4、测距误差
主要是从全站仪中心至反射镜反射点之间的测距引起的误差。测距误差包括固定误差 （对中误差、仪器常数和测相误差）、比例误差（测尺频率误差、光速误差、大气折射误差） 和周期误差。
5、外界环境条件
如井下湿度、温度、矿尘量、照明度等的变化因素，也会给测角量距带来误差。但由于井下条件较为稳定，不像地面那样受季节、天气的变化影响，在短暂的测角时间内可以认为是基本稳定的，故不考虑。
三、提高矿山井下全站仪导线测量精度的方法
3.1一测回中采用盘左盘右进行观测由上述分析可知全站仪视准轴误差、横轴误差对观测方向值的影响为盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。用盘左盘右观测同一目标时取其平均值可消除和削弱这两项误差带来的影响。观测过程中应严格保持照准部水准器气泡居中，可消除和削弱竖轴误差，同时亦可消除竖盘指标差的影响，从而提高井下全站仪导线的精度。
3.2井下采用三架法进行导线测量在井下平面控制测量中，一般都要进行7″级导线测量。由上述分析知全站仪在井下对中误差，对观测方向值的影响，与其线量对中误差e成正比。采用全站仪三架法来进行测量导线测量，可减小井下对中误差。从而提高了井下全站仪导线测量的精度。而且可节省前视点进行对中整平的时间，加快测量速度。
3.3适当加大垂球重量，目标尽量瞄垂球线的根部由上述分析知，全站仪在井下测量由于照准误差严重影响井下测量精度，这主要由于井下测量气流大，镜站在点下对中，垂球摆动幅度大。因此测量时可采用适当加大垂球重量，减小晃动，瞄准时尽量瞄垂球线的根部，来提高井下全站仪导线测量的精度。
3.4边长测量时，全站仪应注意设置为棱镜激光模式，在气象数据中输入井下气压和温度值，要经常检查常数改正是否与使用的反光镜匹配。还应十分注意镜面不得有水珠或灰尘玷污。井下坑道中有瓦斯时，应采用防爆型全站仪。无论是平巷边长测量还是斜巷三角高程测量，都进行往返测量，来提高井下全站仪导线测量的精度。
3.5为限制测角误差的传递，当井下全站仪导线前进一定距离后或短边巷道测量，使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角，提高井下全站仪导线测量精度。
3.6井下导线测量先布设低级导线指示坑道掘进，后布设高级导线对低等级导线进行检查校正。尽量沿坑道中线布设，边长尽量接近相等，导线布为双交叉或闭合形式，这样提高了点位横向精度，从而提高了井下全站仪导线测量的精度。
3.7进行矿山井下全站仪高精度导线测量时，导线边长加入化算到坑道高程面和投影到高斯投影面的改正。这样，减小归化与投影所产生的长度变形，从而提高了井下全站仪导线测量的精度。
综上所述，由于矿山井下工作环境较为复杂，如果测量人员缺乏实际测量工作经验，很容易在测量工作中由于疏忽或对测量规程把握不好导致测量精度达不到标准要求。为了全站仪矿山井下测量的精度和工作效率，测量人员一定要事先对矿山的井下环境进行考察，做到心中有数，并提前设计矿山井下测量的工作流程和注意事项。在测量工作开展中，要时刻谨记影响矿山井下测量精度的几点因素，尽最大的可能避免这些错误和误差出现。利用全站仪开展矿山井下测量，已经成为我国矿山井下测量的主要方式之一，相信随着矿山井下测量技术的提高及设备制造水平的提升，矿山井下测量精度将会进一步获得提高，为我国矿产开采领域的发展打下坚实的基础。
参考文献：
[1]时丕旭， 杨志强， 马骥. 风振对GAT陀螺全站仪寻北影响规律的研究[C]// 变形与安全监测理论与实践——2014工程测量分会与矿山测量专委会年会论文精选. 2014.
[2]唐世荣. 井下全站仪无定向导线控制测量运用分析——地方煤矿矿山测量经验谈[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2013.
[3]林奕发. 全站仪在我矿井下Ⅰ级导线测量中的应用及其精度分析[J]. 城市地理， 2015.
关键词：矿山井下；全站仪导线测量；精度提升；方法
近年来，随着大量先进技术在矿山建设中的应用，矿产资源的开发利用效率逐渐提高。全站仪作为矿山井下测量先进技术的代表，提高了矿山井下测量工作的效率和精度，还为矿山数字化建设和开发打下了坚实的基础。但由于我国部分矿山井下测量条件复杂，部分测量工作人员经验欠缺，在使用全站儀导线法进行井下测量工作时，其测量精度经常无法达到要求。一旦测量精度不达标，将会直接影响到矿产资源的开发和开采，并影响到矿产的开采率。因此，如何在矿山井下测量时有效的提升测量精度，确保矿山井下测量的工作质量和效果，已经成为矿山井下测量工作人员亟需解决的问题之一。
一、矿山井下全站仪导线测量概述
全站仪是集测角量边为一体，由微处理器控制自动进行测距、测角，自动归算水平距离、高差和坐标等，还能进行施工放样，自动记录数据，使用极为方便，它几乎可以完成各种常规测量仪器所做的工作。全站仪的工作原理与传统的经纬仪类似，但它又具备以下特点：
（1）只需一次照准反射棱镜，就能测得水平角、角竖直角和斜距，算出测点的平面坐标和高程，并记录下测量和计算的数据。
（2）通过全站仪的主机或电子手薄的通讯接口，可实现全站仪与计算机或其他外围设备间的数据通讯，从而使测量数据的获取、管理和计算机绘图形成一个完整的自动化测量系统。
（3）利用全站仪能够处理计算数据功能的特点，配合相应的应用计算软件可实现导线测量、碎部测量和施工放样等计算任务。
（4）全站仪内部有双轴补偿系统，可以自动测量仪器竖轴和水平轴的倾斜误差，并对角度观测值加以改正。
二、矿山井下全站仪导线测量误差分析
1、全站仪的仪器误差
全站仪的仪器误差主要由于仪器各几何关系不正确和检校不完善所引起的。这主要包括：（1）视准轴误差。这是由于视准轴不垂直于仪器横轴时产生的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。（2）横轴误差。这是由于横轴不垂直于仪器竖轴的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。（3）竖轴误差。这是由于仪器竖轴不铅垂所产生的误差。造成竖角越大，误差越大，而且还和观测方向与垂直轴倾斜方向所夹的角度有关。
2、全站仪井下对中误差
这主要是井下点位与全站仪测站中心不在同一铅垂线上所产生的仪器对中误差。其对观测方向值的影响规律是：（1）与其线量对中误差成正比。（2）与距离成反比，边长越短，对水平角的影响越大。
3、全站仪井下测量镜站的瞄准误差
主要是从全站仪中心至反射镜反射点之间的测距引起的误差。其对观测方向值的影响规律是：（1）与瞄准高度、目标倾斜角成正比；（2）与边长成反比。
4、测距误差
主要是从全站仪中心至反射镜反射点之间的测距引起的误差。测距误差包括固定误差 （对中误差、仪器常数和测相误差）、比例误差（测尺频率误差、光速误差、大气折射误差） 和周期误差。
5、外界环境条件
如井下湿度、温度、矿尘量、照明度等的变化因素，也会给测角量距带来误差。但由于井下条件较为稳定，不像地面那样受季节、天气的变化影响，在短暂的测角时间内可以认为是基本稳定的，故不考虑。
三、提高矿山井下全站仪导线测量精度的方法
3.1一测回中采用盘左盘右进行观测由上述分析可知全站仪视准轴误差、横轴误差对观测方向值的影响为盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。用盘左盘右观测同一目标时取其平均值可消除和削弱这两项误差带来的影响。观测过程中应严格保持照准部水准器气泡居中，可消除和削弱竖轴误差，同时亦可消除竖盘指标差的影响，从而提高井下全站仪导线的精度。
3.2井下采用三架法进行导线测量在井下平面控制测量中，一般都要进行7″级导线测量。由上述分析知全站仪在井下对中误差，对观测方向值的影响，与其线量对中误差e成正比。采用全站仪三架法来进行测量导线测量，可减小井下对中误差。从而提高了井下全站仪导线测量的精度。而且可节省前视点进行对中整平的时间，加快测量速度。
3.3适当加大垂球重量，目标尽量瞄垂球线的根部由上述分析知，全站仪在井下测量由于照准误差严重影响井下测量精度，这主要由于井下测量气流大，镜站在点下对中，垂球摆动幅度大。因此测量时可采用适当加大垂球重量，减小晃动，瞄准时尽量瞄垂球线的根部，来提高井下全站仪导线测量的精度。
3.4边长测量时，全站仪应注意设置为棱镜激光模式，在气象数据中输入井下气压和温度值，要经常检查常数改正是否与使用的反光镜匹配。还应十分注意镜面不得有水珠或灰尘玷污。井下坑道中有瓦斯时，应采用防爆型全站仪。无论是平巷边长测量还是斜巷三角高程测量，都进行往返测量，来提高井下全站仪导线测量的精度。
3.5为限制测角误差的传递，当井下全站仪导线前进一定距离后或短边巷道测量，使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角，提高井下全站仪导线测量精度。
3.6井下导线测量先布设低级导线指示坑道掘进，后布设高级导线对低等级导线进行检查校正。尽量沿坑道中线布设，边长尽量接近相等，导线布为双交叉或闭合形式，这样提高了点位横向精度，从而提高了井下全站仪导线测量的精度。
3.7进行矿山井下全站仪高精度导线测量时，导线边长加入化算到坑道高程面和投影到高斯投影面的改正。这样，减小归化与投影所产生的长度变形，从而提高了井下全站仪导线测量的精度。
综上所述，由于矿山井下工作环境较为复杂，如果测量人员缺乏实际测量工作经验，很容易在测量工作中由于疏忽或对测量规程把握不好导致测量精度达不到标准要求。为了全站仪矿山井下测量的精度和工作效率，测量人员一定要事先对矿山的井下环境进行考察，做到心中有数，并提前设计矿山井下测量的工作流程和注意事项。在测量工作开展中，要时刻谨记影响矿山井下测量精度的几点因素，尽最大的可能避免这些错误和误差出现。利用全站仪开展矿山井下测量，已经成为我国矿山井下测量的主要方式之一，相信随着矿山井下测量技术的提高及设备制造水平的提升，矿山井下测量精度将会进一步获得提高，为我国矿产开采领域的发展打下坚实的基础。
参考文献：
[1]时丕旭， 杨志强， 马骥. 风振对GAT陀螺全站仪寻北影响规律的研究[C]// 变形与安全监测理论与实践——2014工程测量分会与矿山测量专委会年会论文精选. 2014.
[2]唐世荣. 井下全站仪无定向导线控制测量运用分析——地方煤矿矿山测量经验谈[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2013.
[3]林奕发. 全站仪在我矿井下Ⅰ级导线测量中的应用及其精度分析[J]. 城市地理， 2015.