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矿山测量中具有众多特点,主要包括:矿山测量是设计把关工作,应该严格审核校对设计图纸以及数据,在确认正确后才可以予以应用;矿山测量是艰苦的工作,因为矿山测量的工作环境较差,而且使用的工具、仪器较为笨重,难以携带;矿山测量是非常细致的工作,在矿山测量中“失之毫厘,差之千里”,对精确度有很高的要求;矿山测量是具有较强连贯性的工作,矿井从上到下以及从远到近,都属于一整个矿山系统;矿山测量工具具有较广的点面,包括井田范围中的构筑物、电杆、村庄以及井下的巷道等等;矿井测量是反复检查与测量的工作;矿山测量是众人参与,团体人员一同完成的一项工作;矿山测量的质量受到众多因素的而影响,如:工作人员、工具、仪器、环境、测量方法等。
2矿山测量技术发展的现状
(1)测量仪器的应用。
现在,岩层移动变形检测仪器、全站型仪器、卫星定位技术以及电子经纬仪等,不仅仅应用于测量地面与数据收集上,而且还能够大大提高工作效率以及测量的准确性,从而使得劳动强度大大降低,工作环境不断改善。为能够更好的开发与保护土地与矿产资源等,更好的保护矿区的环境等具有非常重要的作用;
(2)测量技术的应用。
计算机技术、遥感技术、地理信息技术以及卫星空间定位技术等,不单单是整个测绘学科的核心,而且还是整个矿山测量中的重要核心技术,同时这些技术在不断发展的过程中,其理论研究与实际应用也得以不断完善与发展。在当前矿山测量中遥感技术、数字摄影测量、卫星定位技术、机助制图、电子速测仪以及计算机处理技术等都得到了广泛的应用。矿山测量的工作者已经了解到了外业仪器设备智能化、数字化以及自动化的优越性,而对内业数据的处理、输出的一体化、形象化使得信息得以加工与处理,所以对认识资源与改造自然会不断深入,使得现代科学技术对环境保护与资源综合开发的潜力与优势得以充分发挥;
(3)变形观测的应用。
在矿山测量技术学科之中“三下”采矿研究、地表移动规律以及检测是其重要领域,这些研究具备重要的经济效益与社会效益。现在,我国在这上面的研究越来越朝着质复杂、地形复杂条件下发展,因此,对于多技术与多手段的三维空间开展计算机数值模拟、实验室模拟方法研究以及非线性理论等方法研究都予以极大的重视,而且效果显著。
3全面质量管理的探索与实践
3.1全员质量管理的核心内容
3.1.1做好测量人员的思想工作
对矿山测量工作人员开展警示教育工作,定期召开座谈会,对测量事故及其发生原因进行分析讨论,从而使测量人员树立起“质量第一”的思想,质量意识大大提高。
3.1.2测量技术与技术培训
与矿山测量实际工作需要相结合,有计划的组织所有测量工作者学习测量技术,并且交流技术经验,从而使得测量人员的操作技术、业务素质和处理问题的能力不断提高。
3.2全过程质量管理
3.2.1加强外业测量工作
在开展矿山测量工作之前一定要认真的对工具、仪器进行检查与校正,使得检测结果的正确性得以确保。熟悉并检查施工设计图纸,查阅测量资料,在对测量方案开展共同研究之后,施工人员开始下井施测,对工序的各环节进行测量,严格根据《矿山测量规程》的相关规定标准方法进行测量,在测量现场,应该将测量数据记录清楚,不能够存在涂改现象,在测量结束之后,应该对现场记录和计算推导的正确性进行检查,在保证其正确后才能够离开。
3.2.2加强测量内业计算工作
认真的检查与复算原始的记录数据,在矿山观测工作结束之后,应该对外业观测手薄里的计算正确与否进行及时的整理与检查,对检查结果是否符合各项限差要求进行观测,在确定观测结果都与要求相符后,才可以开展计算。要仔细的开展复测复算。在矿山测量工作中,要求绘图人员在计算结果的基础上开展绘图时,一定要根据“对算薄”的最终结果,并且“对算薄”一定要经由相关负责人签字确认之后才可以使用,这就在一定程度上避免了由于资料错误展开绘图而致使绘图出错问题的出现。
3.3全方位质量管理
矿山测量人员因为分工不同、管理层次不同、负责区段与范围不同,因此个作业小组应该增强组织协调,将测量工作做好,还应该把现场工作的质量保证,推广到测量工作与服务工作之中。在矿山测量工作中,都应该对之前测量成果的精确性、可靠性进行检查,根据《矿山测量规程》相关规定决定限差;对工具、仪器定期的进行检核,使得这些器具能够保持良好的状态,对于有问题的工具、仪器,杜绝使用;对设计图纸进行认真检查,在确保其准确无误后,才可以通过对算之后准备测量资料,在对测量方案进行研究之后,施工人员才可以下井施测。测量工序之中的各环节,都应该严格根据《矿山测量规程》中的标准测量方法进行测量,并进行严格把关,及时的对超限资料进行补测及重测。
4结束语
关键词:矿山;矿山测量;任务;特点
Abstract: The mining enterprises occupied in underground mining should conduct strict connection survey above and below ground, establish the unified space control systems in mining area, so as to ensure the integrity and unity of systems of above and below ground, plane and the elevation, and correctly guide the underground mining work. In this paper, the basic tasks and characteristics of surveying are analyzed.
Key words: mine; mine surveying; tasks; characteristics
中图分类号:U448.36文献标识码:A
矿山生产测量是矿山企业的基础工作,是确保生产正常进行、监督资源合理工发不可缺少的一项技术工作。各矿山测量部门必须认真做好这项工作。矿山生产测量的主要任务,是在井下和露天建立精确的测量控制系统,按设计要求正确标定各种工程的几何关系,及时准确地测绘各种矿图,观测与研究由于采矿引起的地表岩层移动的基本规律,以及负责矿石开采时的贫化、损失计算工作等。
一、矿山测量工作的基本特点
矿山测量作为矿井开发和生产中的关键环节有以下几个方面的基本特点:矿山测量的结构通常会受到环境因素、测量方法、仪器、测量人员等多方面因素的影响;矿山测量是一项需要集体共同进行的工作,需要内外业共同参与以及多人反复循环;矿山测量工作具有点多面广的特点,会对矿井范围内的电网、桥梁、公路、铁路、河流、村庄等所有物体造成直接的影响,且会涉及井下的工作面和巷道等;矿山测量工作通常具有极强的连贯性,整个矿山在测量时被看做一个由远及近、从上到下的系统;矿山测量工作需要进行的极为细致认真,不能出现任何细微的差错;矿山测量的工作由于存在仪器携带不便、工具笨重、工作环境恶劣等特点,因而工作环境极为艰苦;矿山测量工作的主要作用在于为矿山设计把关,因而需要极为细致准确,不能忽略或放过任何的错误,这会给矿山生产造成严重的经济损失。
二、矿山测量工作的基本任务
矿山测量工作贯穿于报废、生产、建设、设计和勘探的全过程之中,同时,根据每道工序具体情况的不同,矿山测量的具体任务也有所区别,主要包括以下几个方面:设计部门在得到基础图纸资料后,要根据图纸和文件的相关要求,对矿山进行机电安装、管线埋设、土建工程施工和采掘等方面的测量工作,同时,要在煤矿生产和基本建设过程的各个阶段上,对开发工作是否符合图纸要求进行监督和检查;在矿山生产中对矿山资源开发合理性进行实地监督;提高各项矿山测量资料的利用效率,全面了解并充分发挥矿山开发工程的基本特点,及时发放贯通通知单和安全联系单等资料,从而为矿山的安全施工提供充分的保障;同时,要及时发现矿山改造、建设和生产过程中遇到的各项测量问题,并加以合理解决,从而有效降低矿山安全事故的发生几率,并为矿山安全事故的救护与预防提供准确的测量资料;设置建筑物、岩层以及地表变形监测点,开展矿山环境保护、非采矿与采矿沉陷综合治理、矿山岩层和地表移动特点检测等综合保护工作;按照矿山岩层和地表移动变形系数,对各类煤柱进行修改和设计,开展建筑物下、水柱下和铁路下煤矿勘探和设计工作,通过移动变形参数,对地表沉陷问题的发生范围和时间进行及时的预报,从而避免人身安全事故和建筑物破坏事故的发生,保证矿山的安全和谐。
三、我国矿山测量存在的问题
1、图纸审核存在的问题
图纸是整个矿山设计和生产过程实施的重要基础,因而不能存在任何的失误和偏差,然而,由于受到各种主客观因素的影响,矿山设计图纸在审核过程中通常会出现种种问题。图纸审核过程中常见的问题主要包括:第一,如果遗漏施工巷道所在路线上的重要井巷,都会引发严重的安全问题;第二,图纸中某些巷道在标注距离时,使用的比例不相同,有些在巷道中心线上,有些在皮带的中心,还有些在轨道中心,这一问题将会导致图纸中数据位置的不一致;第三,巷道的坡度和高程设计存在失误;第四,贯穿巷道的长度尺寸标记存在失误;第五,已有坐标点存在高程、方位角和坐标的错误。
2、井下测量常见的问题
主要有 :工具携带不全。有些矿山测量人员可能存在依赖心理或下井前的准备工作不充分等,会导致下井测量携带工具不全的问题,如起始资料、笔记本、垂球、小钢尺和笔等,且这一问题通常只是在到达测量点以后才会发现,这一现象虽然是小问题,但这种情况的发生会给测量带来不利影响,如影响测量进度、费时费工、影响测量准确度等,甚至会导致整个测量工作的失败;其此是起算数据的错误。这一测量错误将会产生较多的不良影响,为有效防止该问题的发生,矿山测量单位应该建立两支独立的查阅和抄录起算数据队伍,并将两份数据进行对比,避免相同点号的使用。如果出现测点丢失的问题,补设的新导线点所使用的编号不能与原编号一致,在重新测量开始前,要检查原有测量点的距离和角度,在确保没有任何失误后,才能够继续进行新的测量并向前延伸;再次就是原始数据的记录错误,由于操作不符合规定所导致的记录内容不全问题,包括测量的边长、觇标高、仪器高、草图、仪器设备种类、日期和测量地点等事项,从而影响事后的计算工作,因此,在进行矿山测量时,必须进行细致全面的记录;记录格式不符合有关规定,或者是记录的格式已经发生改变,但记录时仍在执行原有格式,这一问题通常会发生在数据的整理过程中;数据整理过程中常见的错误,如检验上下半测回互差时,只关注秒值而忽视了度值和分值;还有就是导线测量错误。没有根据规定检查边长和角度而直接开始测量,这时若点有位移而或用错导线点,却仍以原坐标和方位来计算,所得结果就会出现较大偏差。为避免出现记反、觇标高量错和仪器高错量问题,可分别进行前后两次测量,并保证觇标高和仪器高的测量位置相同。
四、矿山测量问题发生的原因
基于矿山测量工作的基本特点,可以发现,造成矿山测量问题的原因主要包括以下几个方面:第一,矿山测量的结果容易受到顶板压力和人为因素等的影响,从出现点位的变化,或是由正确变为错误,这一问题通常较难发现,因而容易影响矿山测量的准确性;第二,由于矿山测量过程参与人数众多,因此,一旦某一工作人员出现任何的错误,就会导致整个测量结果的偏差;第三,矿山测量资料具有较高的连贯性特点,因而,测量过程中一点资料的错误就会影响资料整体的准确程度;第四,矿山测量人员有可能在思想疏忽或其他错误思想的影响下,出现不正规操作或是错误操作现象,从而造成测量失误;第五,如果设计图纸出现错误,或是未对各项数据资料和设计图纸进行严格检查,也可能会造成矿山测量结果的错误;第六,由于矿山测量工作的管理难度较大,管理涉及的工作范围较广,因而测量工作易出现失误,从而影响测量结果的准确性和客观性。
参考文献:
[1] 孟凡森.开滦百年矿山测量[A].第六届全国矿山测量学术讨论会论文集[C].2002年
【关键词】金属矿山;陀螺全站仪;地面三维激光扫描;测绘新技术
矿山测量服务于矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段,必须将先进的现代技术同矿山测量的实际工作、具体特点相结合,拓宽矿山测量的生存空间和业务范围,促进矿山测量的改进和发展,适应矿山体制改革的需要。目前陀螺全站仪、地面三维激光扫描仪等新技术、新仪器已经在地下开采矿山测量中得到了广泛的应用,探讨其工作原理、作业流程有利于优化作业程序,提高工作效率。以某金属矿山为例,分析了陀螺全站仪定向的精度及地面三维激光扫描仪的作业流程及应用范围。
1 陀螺全站仪在矿山测量中的应用
1.1 陀螺全站仪工作原理
陀螺全站仪是将陀螺仪和全站仪结合在一起的仪器,采用陀螺寻北本体与全站仪共同配合来测定任意测线的陀螺方位角。陀螺仪相对于惯性空间有定轴性的特性,而地球相对于惯性空间有自转效应,因此在地球表面某一纬度φ处的陀螺仪就可以测量出相对于惯性空间的自转角速度ω,然后将地球的自转角速度分解为水平分量和垂直分量,其中水平分量ωn=ωcosϕ沿地球经线指向真北;可见,通过惯性技术测量敏感地球自转角速度的水平分量便可以获得地球的北向信息,这就是寻北仪工作的基本原理。
1.2 陀螺全站仪测量方法及限差
1.2.1 陀螺全站仪测量方法
陀螺全站仪定向采用中天法进行观测,定向程序为:
(1)先在地面任意点上测定仪器当地的比例常数C值。观测6个测回,计算出3个C值,取平均值作为当地本仪器C值,在一定时期内,50km范围内可以使用同一C值;
(2)在地面已知边上观测3个测回,计算仪器常数;
(3)在井下待定边上用2测回测量陀螺方位角;
(4)返回地面后,在原已知边上采用3测回测量陀螺方位角,再求得三个仪器常数。
根据以上测量成果来检验仪器的稳定性和测量的精度,确保陀螺定向成果的可靠性和精度。
1.2.2 陀螺全站仪观测限差要求
为了保证观测精度,测量时需要严格执行以下各项限差:
(1)陀螺全站仪的C值测量互差不大于0.06;
(2)仪器的悬挂带零位不能超过±0.5格,测量前后零位值的互差不得超过0.2格;井上下零位差超过0.3格时,应加入零位改正;
(3)相邻摆动时间的互差不得大于0.4秒,间隔摆动时间的互差不得大于0.6秒;实践总结可以保证相邻摆动时间的互差不大于0.3秒,间隔摆动时间的互差不大于0.4秒;
(4)两个镜位观测测线测前方向值、测后方向值。测前测后方向值的互差不得超过10";
(5)测回间方向值互差不大于40"。
1.3观测精度
根据测量得到的数据,计算仪器常数一次测定中误差、仪器常数平均值中误差、井下陀螺方位角一次测定中误差、井下测定陀螺方位角平均值中误差,根据仪器常数平均值中误差 、井下测定陀螺方位角平均值中误差 ,得到螺定向边最终定向中误差为:
可以看出,在本次矿山测量方位定向中,陀螺全站仪稳定可靠,精度较高,可节省大量的劳力和时间,提高了测量的精度和工作效率。
2 地面三维激光扫描仪在矿山测量中的应用
2.1 地面三维激光扫描工作原理
地面三维激光扫描系统由三维激光扫描仪、数码相机、扫描仪旋转平台、软件控制平台,数据处理平台及电源和其它附件设备共同构成,是一种集成了多种高新技术的新型空间信息数据获取手段。地面三维激光扫描技术的工作原理,即由三维激光扫描仪内部的一个发射体发射激光脉冲,再通过两块反光镜有序快速旋转,把由发射体发射的窄束激光脉冲按一定次序扫过目标区域。通过测量每束激光从发射到物体表面反射回仪器的时间计算相关距离,并且编码器还会测量脉冲的相关角度,最终得到目标的真实三维坐标。软件处理后,便会输出实体建模。运用地面三维激光扫描技术,从事各类复杂、大型、不规则、非标准的实景或实体三维数据的采集,快速重构目标的三维模型。
2.2 地面三维激光扫描工作流程
(1)实地踏勘实际情况,制定合理的施测方案。合理布设扫描测站,划分地面三维激光扫描作业面,保证整体埽,扫描无缺失,避免数据过度冗余,提高扫描效率。
(2)按照制定的施测方案计划进行数据采集工作。根据精度要求设置扫描分辨率,对于规则区域,采用较低的分辨率,不规则区域采用高分辨率扫描。扫描完成后在现场初步分析数据质量是否符合设计要求,保证地面三维激光扫描采集的数据既不缺失,又不过度冗余。地面三维激光扫描的过程中避免人员走动,以减少异常点的出现。
(3)对采集好的点云数据进行数据预处理,包括:点云的拼接、去噪以及统一坐标系统等工作;并进行数据处理,得到观测数据及三维模型等成果。
2.3 地面三维激光扫描在矿山测量中的应用方向
(1)矿区地形图测绘:地面三维激光扫描仪可以实现远距离非接触性测量,对于人员难以企及和十分危险的地段进行测量具有明显优势,可以根据测量得到的点云数据,绘制大比例尺地形图,可以满足1:500比例尺地形图的精度要求。
(2)三维模型构建:根据地面三维激光扫描得到的点云数据,可以提取特征点,利用专业软件构建三维立体模型,使得地形地物的表达更加直观形象。
(3)巷道变形监测:可以根据不同时期的地面三维激光扫描获得的点云数据进行处理,并通过数据分析,进行巷道的变形监测。
3 结论
在金属矿山巷道定向测量中,使用陀螺全站仪仅需测量几小时,精度可以达到±6.2″,远远高于单井定向和两井定向,投点和井下基本控制导线起始方位角传递任务是单独完成的,排除了投点误差对起始边坐标方位角传递的影响,因而,提高了定向的精度;地面三维激光扫描可以具有远距离无接触测量的特点,可以用于矿区地形图绘制、三维模型构建、巷道变形监测中,节省大量人力物力,并得到海量的点云数据,提供直观的三维成果。可以看出,陀螺全站仪、地面三维激光扫描仪等新技术、新方法的出现,极大的促进了矿山测量的发展。
参考文献
[1]靳朝阳,王润平,胡光,等.陀螺全站仪在井下导线测量中的应用[J].矿山测量,2010(6).
[2]马立广.地面三维激光扫描测量技术研究[D].武汉:武汉大学硕士学位论文,2005.
【关键词】激光扫描;露天矿;测量
一、三维激光扫描技术的特点
三维激光扫描技术与传统测量技术相比具有如下一些特点:
(1)非接触测量
三维激光扫描技术采用非接触扫描目标的方式进行测量,无需反射棱镜,对扫描目标物体不需进行任何表面处理,直接采集物体表面的三维数据,所采集的数据完全真实可靠。可以用于解决危险目标、环境(或柔性目标)及人员难以企及的情况,具有传统测量方式难以完成的技术优势。
(2)数据采样率高
目前,采用脉冲激光或时间激光的三维激光扫描仪采样点速率可达到数千点,秒.而采用相位激光方法测量的三维激光扫描仪甚至可以达到数十万点/秒。可见采样速率是传统测量方式难以比拟的。
(3)主动发射扫描光源
三维激光扫描技术采用主动发射扫描光源(激光),通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息,因此在扫描过程中,可以实现不受扫描环境的时间和空间的约束。
(4)高分辨率、高精度
三维激光扫描技术可以快速、高精度获取海量点云数据,可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集,从而达到高分辨率的目的。
(5)数字化采集,兼容性好
三维激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号,具有全数字特征,易于后期处理及输出。用户界面友好的后处理软件能够与其它常用软件进行数据交换及共享。
(6)可与外置数码相机、GPs系统配合使用
这些功能大大扩展了三维激光扫描技术的使用范围,对信息的获取更加全面、准确。外置数码相机的使用,增强色彩色信息的采集,使扫描获取的目标信息更加全面。GPS定位系统的应用,使得三维激光扫描技术的应用范围更加广泛,与工程的结合更加紧密。近一步提高测量数据的准确性。
(7)结构紧凑、防护能力强适合野外使用
日前常用的扫描设备一般具有体积小、重量轻、防水、防潮,对使用条件要求不高,环境适应能力强,适于野外使用。
二、扫描技术于金属矿中的应用
1、设计扫描方案和获取数据
基于黑色露天炭的反射率只有10~15%,其最大的测距只有450m,所以要分多站架设仪器。经考察,确定在视野比较开阔的6个地方架立仪器对矿区进行激光扫描,每个测站分别采用近距离标准测量和远距离精密测量两种模式,标准模式一周用时4min,精密测量模式一周用时12.5min。把整个矿区测完大约只要2.5h,若是两台全站仪则至少需要两天的时间才能测完,可见3D扫描仪的速度有多快。
2、处理数据和建立三维模型
(1)平滑扫描数据。均匀化点与点之间的距离,使得测量距离的误差变小;平滑分为连续和不连续表面平滑两种,不连续的表面是在较远的距离上有前景的数据和对象,而连续的表面是指其所有的点都处于其上面的平面;因此,树和灯柱等适合用不连续平滑,而墙则更适合是连续平滑。
(2)过滤数据。用孤点过滤,其中过滤点的间隔菜单会有提示,在通常情况下我们都是选取2m,也就是,假如在一个点的方圆2m之内不存在其他的点,则将会被过滤掉;接着,进行最小间隔的过滤,在实际中,考虑到金属矿上所要求的精度,20cm,则意味着两点的距离最小要求在20cm。在软件的过滤选项中,其实还有很多的内容,我们在操作的时候,可以根据实际的情况和自己的需要进行选择。其后,再进行数据的修剪,把那些没用的点全都删除掉,最后进行孤点的过滤,形成彩色的点阵图。
(3)平面三角化点云。在进行三角化的时候,要注意确定三角网的最小角和最大边,控制TTN 的精度和结构。在进行建立表面模型的时候,有球面三角化和平面三角化两种形式,平面三角化就是于X—Y平面中创建三角网,就是用于创建激光扫描点的二维三角网;然而,对于带有复杂结构的单个扫描数据,则采用球面三角化比较适合。上述就是一个站上模型的建立过程,多站激光扫描数据需要经过坐标登记和坐标纠正后,才能建立多测站的整个测区的统一模型。
3、坐标的登记以及坐标的纠正
基于当次激光扫描的是指测站不是在已知点上进行的,所以,被扫描出来的一幅扫描点云图的坐标系是任意的,利用它不能够直接的建立整个露天矿测区的模型,精确的将多幅点云图纳入到统一的坐标系,这样一种方法我们将它称之为坐标的匹配。
坐标的纠正,是把点云纳入至地面测量坐标系统的方法。其的操作过程是,与扫描区域附近或扫描区域之中的控制点设置标靶,进而使得相邻的激光扫描点云图上有3个以上的控制点标靶,通过对控制点进行的强制符合,就可以将相邻的扫描点云图统一至相同的一个特定坐标系之中,这被称之为全局方式的坐标纠正,这样可以有效的防止在进行坐标转换时的坐标转换误差的积累。而球形标靶,则是利用反射率比较高的材料做成的圆球,将其置于控制点之上,其球心可以通过矿山测量的坐标得到,在进行测量时,每个激光扫描站至少要扫描到两个以上的标靶球,在计算出标靶球的扫描坐标之后,按照三维坐标转换对其进行纠正。
4、挖矿体积的测量原理
对矿体的体积量的计算,其原理非常简单。举个比较简单的例子,有一个碗壁很薄的碗,我们想知道它的容量,我们先给碗盛满水,则碗身与水面所围成的体积就是该碗的容量。这是,一个人喝了一部分的水,问这人喝了多少水?其实就会喝水的前后碗体本身和水面围成的体积。而矿的每月挖方量的原理也是如此,就是本月与前个月矿体表面围成的体积。
5、金属矿开采量的计算的应用
为了方便,将修剪、过滤和平滑统为修剪,而且每一次的测量全都进行了6站激光扫描。经过2种处理方法形成总点云,可以先坐标纠正后修剪,也可以先修剪后坐标纠正。每一个模型都可以计算“表面围成的体积”,被计算处理的体积是相对于基准面矿体范围内的体积。
三、结语
综上所述,应用全数字三维激光扫描技术来开展露天矿山测量工作,明显优于传统的矿山测量技术,为我们提供了可靠、快捷、方便、安全的技术解决方案,是目前露天矿山地质测量中最有效、最快捷、最经济、最安全的技术手段,它必将在露天矿山测量中得到广泛的应用。
参考文献:
[1]夏永华,三维激光探测技术在采空区测量中的应用与实践[期刊论文]-金属矿山 ,2009
英文名称:Coal Science and Technology
主管单位:国家煤矿安全监察局
主办单位:煤炭科学研究总院
出版周期:月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:0253-2336
国内刊号:11-2402/TD
邮发代号:2-831
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1973
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中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
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1.1课程现状
目前,中国矿业大学采矿工程专业教材采用高井祥老师编写的《测量学》,课程主要分为理论课和实验课两大部分,其中课堂授课为24课时,实验课8课时,内容设置如表1所示。实验课程主要开设水准测量、角度测量及全站仪认识与使用及地形图认读等内容。
1.2课程存在的问题
分析课程现状,目前中国矿业大学采矿工程专业测量学课程的设置存在如下几个问题:
(1)课程内容较多,而学时较少
从测量基础理论知识到矿山测量的应用,课程几乎涵盖了大部分测量学科的相关知识,但只有24课时的课堂教学明显无法面面俱到,不得不对部分内容进行缩减,课程内容的连续性不易保证,影响了教学效果。
(2)基础理论多,而专业应用内容少
测量学的基础理论知识占到总课堂学时的91.7%,而与采矿工程专业相关的矿山测量知识较少,只讲解基本概念,无法让学生对井上下测量工作有深刻的认识。此外,还有矿图、开采沉陷变形及控制等内容没有包含在内。
(3)实践内容不足
实践是测量学这门课程的必备环节,能够加深同学对课程相关理论知识的认知,便于在生产中综合运用。为此,中国矿业大学专门建立了实验室开放系统,全校同学可以根据自己的情况进行预约实验。但是现有的8课时实验内容全部集中在测量基础知识的学习上,未涉及将来工作中可能用到的矿山测量知识,导致学生学习和生产应用的脱节。
(4)测绘新技术和理论讲述较少
近年来,测绘技术的变化日新月异,GPS、摄影测量、遥感等技术在各行业的应用越来越广。煤矿企业大多都配备有先进的测量仪器,如GPS、全站仪、自动安平水准仪、陀螺仪等。因此,在讲课过程中需要对测绘新技术、理论及仪器设备进行讲解,使学生能够把握测量知识的应用方向,而目前课程对此方面的讲述明显不足。
2理论教学内容的改革
2.1课程内容改革
(1)精简或删除部分基础测量理论及技术。
对于距离、高程和角度测量等内容,应精简钢尺量距、视距测量、经纬仪测角等占的比例;对小地区控制测量部分,应精简三角网和小三角测量及交会法定向的内容;对地形测图等内容,应删除平板仪测图、经纬仪联合小平板仪测图,精简经纬仪测图。
(2)增加测绘新技术、新理论的比例。
增加自动安平水准仪、数字水准仪、全站仪的相关内容和应用;在控制测量部分增加GPS、RTK的等原理的讲述;在地形图测图部分增加航空、低空摄影测量及遥感成图的相关内容。
(3)加强矿山测量部分的应用教学。
加强井下控制测量、巷道施工测量的内容;增加矿图的认识及开采沉陷变形监测;拓展新型沉陷变形监测技术,如合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)、激光三维扫描等新技术的介绍。
2.2教学方法、手段改革
多媒体是目前高校普遍采用的一种教学手段。与传统的黑板教学相比,多媒体教学图文并茂,便于演示,可以提高课堂教学效率和效果,但也存在内容多,信息量大的缺点,致使学生思路跟不上,容易走神。因此,有必要将多媒体和板书进行有机结合,以达到最佳的教学效果。例如在讲解经纬仪整平对中时,可以在多媒体中增加动画效果,模拟圆水准气泡、管水准气泡的移动同三脚架、脚螺旋移动的关系,使学生有直观的认识。在讲解方位角、导线坐标等公式的推算时,先采用板书推导,使学生的思路能够循序渐进,促进学生思考问题,推导完成之后,可以采用多媒体再播放一遍推导过程,巩固重点和难点内容。中国矿业大学在2012年新的教学大纲中要求课堂教学中应有一定的研讨学时,采矿专业测量学课程设置4课时。这把传统上以“教”为主的教学模式转变为以学生“学”为主的教学模式,在课堂上采用“启发式”、“问题式”、“讨论式”、“探究式”等互动教学方法,可以激发学生的学习兴趣和积极性,加深学生对知识的理解,培养学生学以致用的能力。实施过程中可以采用分组讨论、辩论及学生讲课等形式。案例教学是一种非常重要的教学手段。学生通过案例分析可以更加深入的同应用相结合,有助于巩固课堂理论知识,培养学生分析问题和解决问题的能力。例如:在讲述大比例尺地形图测绘时,将校园作为实例,对平面控制测量和高程控制测量,甚至是GPS控制测量进行讲述和分析,然后再以学院楼、道路、花池等为例介绍大比例尺成图的过程和方法。由于同学对校园环境非常熟悉,更容易掌握相关的知识点和工程应用。
2.3考试与考核改革
课程考核是对学生掌握知识、技能、理论应用的一次检测,也是评定学生能否获取课程学分的一个重要依据。多数高校都将期末考试的70%~80%作为最终的课程考试成绩。这种一次考试定成绩的考核方式容易使学生出现考前突击、死记硬背、一知半解等情况,难以达到课程教学目的。因此,课程考试考核应采用多元化的方式,在课程教学中可以增加小测验、研讨、期中考试、课程论文等过程考核,完善现有的考试考核方式。此外,计算机技术也可以作为考核的一项重要手段,例如在完成导线计算的讲述后,可以让同学采用程序开发的方式实现导线的内业计算。这既可以让学生深入掌握导线计算的方法和流程,也可以锻炼学生的程序开发和应用能力。
3实践内容的改革
实践是培养工科专业学生动手操作、理论应用、团队协作意识等综合能力的必备环节。随着测绘仪器、理论及计算机技术的飞速发展,原有的一些测绘实践内容已无法满足社会需求,因此需要在有限的课时内对相关知识进行取舍优化,以达到实践教学的目的。
3.1实验教学改革
目前,中国矿业大学采矿工程专业只有8课时实验课,主要开设水准测量、角度测量及全站仪认识与使用及地形图认读等内容。实验课中课时安排不够合理,也未涉及矿山测量知识。此外,水准测量和角度测量所采用的仪器仍然为DS3水准仪和DJ6经纬仪,仪器过于陈旧,因此有必要对实验内容进行改革。将原有的水准测量实验仍设置为2课时,但需讲述DS3水准仪和自动安平水准仪的使用;原有角度测量减少为2课时,仪器改为全站仪测角和使用;去除全站仪认识与使用及地形图认读的实验内容,改为数字化测图(2课时);增加矿山测量实验内容,如矿井联系测量,实验场地可以设置在地下车库,以便模拟井下环境。
3.2科研促进教学
矿山测量是中国矿业大学的特色课程,采矿工程专业必须能够认识矿图,了解井下测量工作和开采沉陷及变形控制。中国矿业大学教师与矿山企业联系紧密,各类与矿山相关的科研项目较多,内容涉及矿山测量、井下开采方案设计、充填开采、开采沉陷及变形控制、建筑物损害鉴定、土地复垦及生态规划及重建等方面。在课堂、实践等教学过程中,适当穿插与科研项目相关的内容,可以增强学生的思考、动手、理论联系实际等能力,并且对矿山相关新技术能有初步的认知。这丰富了教学内容和方法,能够让学生了解所学知识的应用之处,有助于提高学生的学习兴趣。
4结语
英文名称:Acta Geodaetica et Cartographica Sinica
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国测绘学会
出版周期:双月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:
国内刊号:
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1957
期刊收录:
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
英文名称:煤炭学报(英文版)
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国煤炭学会
出版周期:季刊
出版地址:北京市
语
种:英语
开
本:大16开
国际刊号:1006-9097
国内刊号:11-3747/TD
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1995
期刊收录:
核心期刊:
期刊荣誉:
联系方式
关键词:矿山;井下测量;问题;预防措施。
中图分类号:TD167文献标识码: A
一、引言
矿山测量工作主要包括:建立矿区地面控制网、矿区地形图的测绘、矿山施工测量、地表移动沉降观测和矿体几何图绘制等。其中,矿山施工测量是矿山建设和开采过程中为各种工程的施工所进行的测量工作,即地面上的土建工程测量、井下控制测量和施工测量、竖井定向测量和竖井导人高程测量、竖井贯通测量。在施工建造过程中和运营管理阶段,还需定期进行岩层与地表移动沉降观测、巷道及井身各部位及其相关建筑物及辅助建筑物的沉降观测和位移观测,以及为矿区的复耕进行测量服务等。
二、煤矿井下测量中常见的问题
2.1在井下遗漏工具
在井下开展测量工作的时候,有时因为粗心大意,会将自己的测量工具忘在地面办公场所,例如,可能会忘记垂球、记录本、笔、工具袋等这些体积比较小方便随手携带的物件,到达井下工作点后,在没有工具的情况下也不可能完成测量工作,因此必须返回井上拿回工具,这样就会耽误施当天测量进度,造成工作效率降低;另外一种情况,再井下完成测量任务后,把棱镜、三角架、工具忘记带,落在工作地点或载人车上,造成测量工具的丢失。2.2现场测量时测量人员用错导线点
由于前视人员、后视人员、仪器操作人员不精心用错了导线点,造成测量数据错误。在1307皮顺测导线时,由于皮顺门口有3个点(为1307联络巷开门口所用,其中中间一个为导线点),当时后视人员错误的把最前面的点当成导线点,导线施测Zoom至迎头拨正时,发现迎头点的方位比设计方位大2“50‘,第二天对巷道进行了复测,发现中间点才是开门口所用得导线点,后视人员没有弄清楚就把它当成导线点用,导致了导线测量的错误。又如1301上帮面开门口时,当时用一410水平北翼胶带大巷联络巷中的导线点作为起始资料,为了对其进行校核,又从北轨底盘的控制点起测。当时所用点为指示北轨方向的三个点,其中中间点为控制点,由于喷浆巷道控制点标识被喷住,观测时错误的用了后面的一个点,导致两次观测的开门口点的数据不一致,上井后经过反复校核与演算,发现北轨底盘的检查角对,但导线点间距离不对,观测人员错把拨正点当成了导线点,导致了此次导线测量的错误。
2.3数据的遗漏
尽管测量工作中有规定,并且长期以来工作习惯,必须认真谨慎,但是测量人员难免有时会遗漏,造成一些失误;在地面记录数据时遗漏记忆方位角、边长,导致不能进行解算,妨碍了按时标定;有时井下作业数据丢失,使测量的结果不准确不完整,例如遗漏前视点高、仪器高、巷道高度、点距两帮的距离等等。尤其是在测量前视点高的时候,总是有测量人员忙着标定,却忘了记录相关的数据,致使无法计算巷道标高。
三、针对井下测量常见问题所采取的措施
3.1下井前注意检查工具
下井工作前,由组长或主要测量人员先检查自己的测量工具比如笔、线、起始数据、钢钉、坡度规、垂球、皮尺、钢尺、红漆等是否齐全,也可以安排测量人员相互检查,认真清理,核实对方的测量工具,保证测量工具齐全后下井工作;还可以选定比较细心的后勤管理人员管理测量工具,下井前,直接由后勤管理人员清点后交给测量人员,这样可以防止忘带测量工具的现象发生。
3.2每次测量时,都要把测点周围的无用的线绳标记处理掉
把没用的点号及时擦掉,把使用的点号划清楚,特别要区分好导线点和拨正点,以防以后用错测点。在巷道开门口时,一定要把开门口所用导线点测两遍,且检查水平角时一定要将前后视距离重测一下,以便校核所用导线点的正确与否。同时,每次测量时前视人员应把所用的导线点亲自指给仪器观测者。同样,仪器观测者把测点指给后视人员。这样,可以避免用错测点造成不必要的损失。
3.3加强井下测量人员的日常业务学习
提高他们的技术业务水平。要让测量人员在实践中尽量多练习井下测量仪器的整平、对中、读数、瞄准目标以及给线的方法,井下的记录、计算、反算、以及中腰线标定数据的计算等,以及给完线后如何校对所给线的正确与否。上井后及时相互对算井下的测量数据,发现问题及时下井更正。
3.4 严格遵守测量规程
严格执行《煤矿测量规程》和实施细则的要求,及时复测,并逐点测量起始点至巷道施工导线点,并认真进行内业整理对算,如果误差较大则需重新复测;在井下现场标定时,要求测量人员认真对起算数据进行核对并互算,确保无误,方可标定。
结束语
测量是指导煤矿生产的重点,测量的失误会给煤矿生产带来诸多不便。测量人员责任重大,测量工作的正确与否直接影响了井下区队的施工进度和质量,所以要求测量人员在井下施测的过程中一定要严格按照《煤矿测量规程》中的有关规定进行,要做到工作认真仔细,提供的数据、图纸及时、准确。
参考文献
[1] 薛昌仁.煤矿机电管理存在问题及对策[A]. 2007年赣皖湘苏闽五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C].2007.
一、适用范围
本条件适用于测绘专业各分支专业,即大地测量、摄影测量与遥感、工程测量(含矿山测量、水利测量等)、地形测量、海洋测绘、地籍测绘、房产测绘、地质测绘、地图制图与地图制印、地理信息工程专业中从事科学研究、技术设计、技术生产及测绘仪器设备维修、质量检查监督、技术管理、技术开发、科技信息等工作的工程技术人员。
二、政治思想条件
遵守国家法律和法规,有良好的职业道德和敬业精神。任现职期间,年度考核合格以上。
三、学历、资历条件
获博士学位后,从事本专业技术工作,取得工程师资格2年以上。或大学本科毕业以上学历,从事本专业技术工作,取得工程师资格5年以上。
四、外语、计算机条件
(一)较熟练掌握一门外语,参加全国职称外语统一考试,成绩符合规定要求。
(二)较熟练掌握计算机应用技术,参加全国或全省职称计算机考试,成绩符合规定要求。
五、专业技术工作经历(能力)条件
取得工程师资格后,具备下列条件之一:
(一)省(部)级测绘科技项目、工程项目的主要参加者。
(二)主持完成市(厅)级测绘科技项目、工程项目两项以上。
(三)主持技术推广项目,采用新技术、新材料、新工艺或开发新产品两项以上或主要参加三项以上。
(四)编制和审核大中型测绘项目综合技术设计两项以上或单项设计书四项以上,并组织或主持完成大型测绘工程项目或生产项目一项以上。
(五)主持完成三项以上大中型测绘工程项目的质量检查,编写相应的技术报告。
(六)编辑设计或编审大型普通地图集或专题图集,并已出版。
(七)承担完成三种类型10台以上测绘仪器维修或检测鉴定任务,并能独立解决其重大技术难题。
(八)承担完成重大测绘仪器的研制、改装或精密仪器安装调试工作。
(九)主要参加基础地理信息系统的建设及技术推广,完成数字化制图或编辑入库等项目工作。
六、业绩成果条件
取得工程师资格后,具备下列条件之一:
(一)国家、省(部)级测绘科技成果获奖项目的主要完成人、或市(厅)级测绘科技进步一、二等奖获奖项目的主要完成人。(以奖励证书为准)
(二)主持或组织完成的项目成果获得市(厅)级优秀成果奖、优秀图书奖一等奖以上。(以奖励证书为准)
(三)主持完成大型测绘项目,经省级业务主管部门审定,其项目设计水平先进、质量优良,产生显著的效益。
(四)主持开发、推广的科技成果两项以上,取得明显的经济效益。
七、论文、著作条件
取得工程师资格后,公开发表、出版本专业有较高水平的论文(第一作者)、著作(主要编著译者),撰写有较高价值的专项技术分析报告,具备下列条件之一:
(一)出版本专业著作1部。
(二)在省级以上专业学术期刊2篇以上。
(三)在国际或全国学术会议宣读或交流论文2篇以上。
(四)为解决复杂技术问题撰写有较高水平的技术报告2篇以上或重大项目的立项研究(论证)报告2篇以上。
八、破格条件
为不拘一格选拔人才,对确有突出贡献者,并取得工程师资格2年以上,具备下列条件中的两条,可破格申报:
1、获国家级发明奖、自然科学奖、科技进步奖项的主要完成人;或省(部)级自然科学奖、科技进步奖二等奖一项或三等奖二项以上,获奖项目的主要完成人。(以奖励证书为准)
2、在推广新新技、新工艺和科技成果转化等方面取得了重大经济社会效益,处于本行业领先水平,并被省(部)级授予优秀科技工作者荣誉称号。
3、担任大、中型工程项目中的技术负责人,完成大型工程一项或中型工程二项以上,取得显著的经济效益,并通过省级权威部门鉴定,填补了省内外技术领域空白。
4、在国家级学术刊物上发表有价值的学术论文3篇、省级5篇以上,或正式出版专著1部(独著10万字以上,合著20万字以上)。
九、附则
1、凡冠有“以上”的,均含本级(或本数量)。
关键词:工程,测量,质量,控制,实践,分析
1.学科地位和研究应用领域
1.1学科定义
工程测量学是研究地球空间(地面、地下、水下、空中) 中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。
1.2学科地位
测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现展的一级学科。该学科无论怎样发展,服务领域无论怎样拓宽,与其他学科的交叉无论怎样增多或加强, 学科无论出现怎样的综合和细分,学科名称无论怎样改变,学科的本质和特点都不会改变。总的来说,整个学科的二级学科仍应作如下划分:大地测量学(包括天文、几何、物理、卫星和海洋大地测量);工程测量学(含近景摄影测量和矿山测量);航空摄影测量与遥感学;地图制图学;不动产地籍与土地整理。
1.3研究应用领域
目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分;也有按行业划分成:线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、3 维工业测量等, 几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。工程测量学主要按下述内容进行划分和编写:①测量仪器和方法;②线路、铁路、公路建设测量;③高层建筑测量;④地下建筑测量;⑤安全监测;⑥机器和设备测量。
2.工程测量质量控制方法的分析与实践
影响工程测量施工质量的因素分析,与土建及安装施工相比,工程测量施工有其自身的特点。
首先,测量施工质量的好坏,与测量施工人员的技术水平直接相关,测量仪器操作人员的操作水平将直接影响测量成果的精度。其次,测量施工方案的确定,对测量定位精度及测量施工进度具有决定性的影响。在施工控制网及微型控制网的测设过程中,控制网的图形结构及控制点方向联测数目、方向观测的测回数等对控制网的精度及可靠性均有重要影响,但并非观测测回、联测方向的数量越多越好,技术人员对此应予以综合考虑。第三、测量施工质量的好坏,还直接受现场作业环境的影响,如现场通视条件不良、施工过程中的机械震动、焊接作业及风雨天气等都将直接影响测角及测距精度。第四、测量仪器精度及各种仪器误差也会对测量结果带来不利影响。第五、混凝土楼地面受温度影响而产生的伸缩变形,将对布设于其上的测量基准点带来不利影响,在精密工程测量过程中,对此必须给予考虑。在二期工程建设过程中,测量监理工程师根据测量施工的特点,紧紧抓住影响测量施工质量的人(测量技术人员)、机(测量设备)、法(施工测量的方法或方案)、环(测量作业环境)四大关键因素,以事前控制为主,分阶段逐项控制,最终取得了良好效果。。
3.平面控制网的施测
3.1控制网的施测
根据具体工程的平面形状, 依据建设单位提供的平面控制网,采用测试仪器将控制坐标点引测到施工现场埋设对应的控制坐标点。控制坐标点施测过程中必须往返复测, 将测量误差控制在允许范围内。控制坐标点采用常用的埋设钢板控制标桩顶面刻画十字线予以保存。在本项目的施工中,其控制网设置包括建筑物平面控制网的设置及竖向传递: 根据本工程特点工程上部分平面控制采用内控法进行轴线投测。平面控制点埋设在底层室内地面上。根据本工程结构特点,结构部分每一个施工分区设置三个控制点,使其连线组成一直角三角形(以方便闭合校核)。一层结构平面砼浇筑时,根据事先确定预留控制点方案,预埋100*100*6mm 钢板。施工完毕,进行平面设置放样,由测量人员负责将各控制点分别投测到预埋铁件上,经闭合校核无误后用钢针刻划十字定点,线宽0.20mm,并在交点上打样冲眼,以便长期保存。所布设的平面控制网应定期进行复测、校验。。进行楼面结构施工时,在垂直对应控制点的位置上,预留150*150孔洞,以便轴线向上投测。
3.2测量精度的控制
如何正确建立施工平面控制网, 直接关系到工程施工的进度与工程质量。工程类型不同,其建网的手段与方式也不同。但无论怎样,网点是被直接或间接地用来指导施工的, 因而在建网时必须充分考虑各方面因素,使所建控制网无论是在主要技术指标上,还是在涉及到的直接或间接工效上,相对都是比较优越的。
对于一个具体的工程项目,其涉及的工程对象方方面面,各自的限差要求不一,在建网时必须充分分析各项建筑限差,确认与测量具有直接关系的最高建筑限差,并结合放样预测的条件、方法等,确定拟建控制网点、边或方向等应达到的精度,再依拟采用的“规范”来确定网的等级。
每一项工程,在放线施工之前要建立平面控制网,核对设计图纸和红线图所提供的坐标关系是否衔接完善, 要核对设计的建筑物,一不能超出用地红线范围;二设计坐标是否准确无误;三坐标基点及标高起算点的稳固与准确性的确立文件是否完善, 认定之后对测量控制网所达精度进行审定。
3.3施工时的标高传递
施工中的标高测量是以三等水准点为依据施测, 根据该工程高度确定出标高测量的允许偏差为:每层轴线偏差不能超过5mm,层间标高测量偏差不能超过5mm,建筑物全高测量偏差不能超过30mm。
在高程传递时,仪器应尽量安置在前、后视距相等的地方,可减少仪器的系统误差。使用的长钢尺应经过检定,垂吊的钢尺尺身应铅垂, 中间不应接触其他物体,并用标准(检定时的拉力)拉力,计算高差时进行尺长改正和温度改正。要严格控制各层的标高,注意各层的高差不应超限,以免误差累积使建筑物总高度超限,前一层的施工误差,必须在下一层施工时对层高进行适当的误差调整。
为保证竣工时和各层标高的准确性, 应请建设单位和设计单位明确,在测定水平线和基础施工时,待地基开挖后的回弹与整个建筑物在施工期间的下沉影响, 是否在基础施工中将总下沉量在基础垫层的设计标高中预留出来。
3.4高程控制点的施测
通常,对于高程控制的测试,应根据建设单位提供的水准点基点,在施工场地附近布置三等水准网, 施测时按三等水准测量精度要求进行。布设的水准点距离建筑物不小于25m,距护坡不小于15m,水准测量闭合差要小于规定要求,水准测量成果要经过平差和精度评定,经建设单位复核验收后方可使用。
3.5施工过程的沉降观测
在具体工程的沉降观测中,应在附近设立相应的基准点,先用等水准测出其基准点的标高, 在大楼的重要位置也要设置一定的沉降观测固定点,自首层起至顶层止,每层测量1 次,每次观测均联测起算于基准点,所有测量的精度均小于规范要求。。
4.结语
工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用,是综合性的应用测绘科学与技术,要求计算理论严密,测量方法严密。
参考文献
[1]秦长利. 工程测量在信息化测绘战略跨越中的拓展[J]. 工程勘察, 2009, (12) .
[2]朱建军,宋迎春. 现代测量平差与数据处理理论的进展[J]. 工程勘察, 2009, (12) .
[3]黄坚,. 工程数据库的发展要素与建设[J]. 工程勘察, 2009, (12) .
关键词:工程测量、重要地位、发展现状 、未来发展
一、 工程测量的概念
工程测量按其工作顺序和性质分为:勘测设计阶段的工程控制测量和地形测量;施工阶段的施工测量和设备安装测量;竣工和管理阶段的竣工测量、变形观测及维修养护测量等。按工程建设的对象分为:建筑工程测量、水利工程测量、铁路测量、公路测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、矿山测量、城市市政工程测量、工厂建设测量以及军事工程测量、海洋工程测量等等。因此,工程测量工作遍布国民经济建设和国防建设的各部门和各个方面。在人类活动中,工程测量是无处不在、无时不用,只要有建设就必然存在工程测量,因而其发展和应用的前景是广阔的。
二、 工程测量技术的现状
1、工程控制网优化设计与数据处理研究成果显著
工程控制网与监测网优化设计理论研究取得很大成绩,理论体系已经形成并不断完善,在工程测量设计实践中发挥的作用愈来愈大。各大专院校及生产、科研部门都有各具特色的控制网优化设计软件推出,并在生产实践与教学中得到了广泛的应用。利用这些软件,可对各种类型的工程控制网进行理论分析、设计。在指导生产方面发挥了重要作用。
2、在城市与工程控制网的建立与改建中,GPS定位技术已占主导地位
1990年10月,中国测绘学会工程测量分会和矿山测量专业委员会在大连联合召开全国工程测量学术会时,国内只有个别城市与工程控制网采用GPS定位技术。对于GPS网与常规控制网的发展趋势问题,尚在进行研讨。到1995年9月,在哈尔滨召开城市与工程测量新技术应用学术研讨会时,全国城市控制网与地籍测量控制网的建立与改造几乎全是采用GPS定位技术完成的。相当多的大型工程控制,以及铁路、公路建设和隧道工程控制网也采用GPS定位技术。GPS定位技术在工程控制网中的重要地位及其良好的精度与经济效益已为工程测量界所公认。可以认为,GPS定位技术在城市与工程控制网的建立与改造中己占主导地位。
3、数字化测绘技术正在与GIS结合,数字化测绘系统已步入商品化时代
90年代初,北京市测绘院率先研制出大比例尺数字化测绘系统软件。该系统在我国一些城市测绘院及部分工程测量单位得到推广,成为真正实际作业的数字化测绘系统。1993年在厦门召开的数字化测绘技术及城市信息系统理论与实践研讨会上,又推出一批数字化地籍与地形测绘系统软件论文进行交流。它标志着我国自己研制的各种数字化测图软件,开始进人使用阶段。城市与工程测量新技术应用学术研讨会又交流了大量经过实践检验的数字化测绘软件成果。它表明我国的数字化测绘软件己在逐步推广普及,并开始走向成熟。近年来,出现了专门的数字化测绘软件公司,开发了适合我国国情的数字化测绘软件。这些软件功能强大、成图质量高、使用方便、价格合理、售后服务好、经济效益高,深受测绘人员欢迎。
4、地图数字化技术正在蓬勃发展
利用扫描数字化技术进行地图数字化是提高数字化质量与速度的必由之路。近年来许多院校及测绘单位研制扫描数字化软件取得显著进展。1996年5月国家基础地理信息中心对国内各单位提供的10余个扫描数字化软件进行了测试。哈尔滨工程高等专科学校研制的《地图扫描矢量化系统Maps can》首推为1:25万国家基本地图扫描数字化入库软件。清华大学的EPSCAN扫描矢量化软件针对大比例尺地形图自动提取多边形信息,便捷、高效、保真。南京市测绘院使用该软件进行城市大比例尺地图扫描数字化,也取得满意成果。
5、特种精密工程测量取得显著成绩
90年代以来,随着经济建设的飞速发展,大型工程建设、超高层建筑物与构筑物的建设、大坝变形监测以及一些超高精度的设备安装愈来愈多,为工程测量工作者提供了进行特种精度工程测量的极好机会。1993年、1996年全国精密工程测量学术研究中心组织了两次学术研讨会,1996年工程测量分会也组织了全国精密工程测量学术研讨会,对取得的成就及其在经济与国防建设中的作用进行了交流与探讨,这有利于社会各界人士认识与重视工程测量工作者的社会价值。
三、工程测量技术的未来发展趋势
1、工程测量技术协同其它专业技术共同发展进步将是今后一段长期发展过程中的主流发展趋势,在技术上将出现多功能多样化用途的工程系统。
2、 工程测量的数据收集形式不再局限于一维和二维,在新系统下将向三维甚至四维方向发展,从传统的现场交互式测量形式转变为远程控制式测量形式;测量作业所用平台将从固定的地面转变为车载!机载甚至卫星控制等,逐步从静态转变为动态。
3、 工程测量的数据分析计算由偏重基本的平差计算、网的坐标运算、几何形式计算逐步转型为高密度高精度的空间点处理、“点云”数据分析、被测实物的三维空间坐标重建、可视化处理、“逆向工程”和设计模型的对比分析,测绘数据同各种理论数据库实现完美对接。
4、 工程测量实现进一步的宏观方向和微观世界两个极端的发展。在宏观
测量技术方面,工程建设将具有更大的难度及规模,精度要求也更为提升;在微观测量技术方面将向微型计量方向发展,测量的尺度维度大大缩小,将发展出微型显微测量及图像处理技术。
5、 工程测量将实现过程控制的一体化和网络化,无线数据交换技术、计算机应用技术、网络化等技术将使工程测量从独立式走向综合化,从单体作业基本形式发展为共同作业及实时作业模式。
6、 在进行工业测量、大型机电设备组装、线上检验和质量控制时采用高端的测量设备仪器以及先进的作业方法,这成为了制作业的发展新趋势,甚至可以列为制造业牢不可分的组成部分。
参考文献:
1、张正禄, 工程测量学[M].,武汉大学出版社,2002 年
2、张正禄等, 工程的变形分析与预报[M].,北京测绘出版社,2007 年
3、易庆林.,GPS在工程测量中的应用[M].,北京测绘出版社,2007 年
4、谭辉.,土木工程测量[M]. ,上海同济大学出版社,2004 年
5、卓健成, 工程控制测量建网理论[M].,西南交通大学出版社,1996年
关键词:地面摄影测量 精度 控制点 观测目标
中图分类号:P232 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)03(b)-0050-02
地面摄影测量是变形测量方法中的一种,它在各个行业的应用十分广泛。在监测建筑沉降的程度、建筑物发生倾斜的程度、对环境方面的工程甚至是在考古专业也可以有所作用。由于它应用的区域十分广泛所以它的精确度就显得很重要,在大量的工程应用中数据必须尽可能地做到精准。地面摄影测量是未来的监测行业中不可或缺的部分,所以必须共同努力采取正确的措施来提高精确率。
1 影响精度的基本因素
对于地面摄影测量精度的影响主要来自几何、物理、数学和多余观测4个方面。下文将详细地进行说明。
(1)影响地面摄影测量精确度的数学模型方面主要来自于选取的摄影材料不合格。例如摄影机里的硬片是否足够平整、摄影机里软片安装对其压平并且要有一定的拉力这两点如果做得不合标准就会引起摄影片产生变形还有摄影机的物镜是由很多透镜组合而成,理论上透镜的中心要在一个光轴上,但是在制造的过程中不可能达到,因此造成的切向畸变对摄影监测数据产生影响。
(2)由于多种因素而产生的观测上数据的误差,在使用仪器测量坐标时,仪器本身的观测准确度还有工作人员在使用仪器时的对仪器的使用方法是否娴熟以及所处的观测地点等这些因素都能对检测数据产生影响。
(3)摄像仪的镜头焦距是透镜到焦点的距离,由于镜头都是由多个透镜组成所以摄像仪自身的特性对测量结果还是有着很大影响的。
(4)在实际测量中对地面摄影数值精确度有很大影响的是控制点的布局和数量情况。在测量的过程中控制点的数量越多,一般来说最后测量的数据值也就会越精确。
(5)摄影过程中对摄影器材的选取也很重要。一般来说,摄影器材内部设备的性能直接可以影响测量的精确度。
2 提高精度的措施
2.1 数据处理方法
共线方程光束法平差解一般在建筑行业检测中应用比较广泛,它所计算出的数值更加具有说服力。那么什么是共线方程呢?共线方程描述了像点a、摄影中心S与地面点A位于同一条直线上。这种方法主要分为近似方法和严密方法,近似方法是通过对测量物运用直接观测出的数据作为测量的基础数据,而严密方法是作用测量中所测取的数据结合在一起并取数据的平均值作为基础进行计算。这样看来近似方法的数据由于是一次测量的结果所以比起严密方法所采用的基础数据来说没有更强的说服力,产生的误差较大。
2.2 控制点的数量及其分布
地面摄影测量的数据的准确度与控制点的数量及其分布情况之间相互影响比较大,在想要测量数据目标的区域内,想要使测量数据值达到最高,那么就要尽可能地让控制点分布在测量的区域内,一般来说在测量的区域内控制点的数量值与测量的准确程度是呈正比的。下面为大家提到关于误差的计算规律公式:
m2=m2拉+m2摄
2.3 观测误差和观测目标
观测过程中产生的误差情况主要包括技术人员在观测过程中由于自身的技术水平不够所产生的误差还有测量仪本身设备的问题所产生的误差。对于这些误差所要采取最佳的方法就是在测试的数据值中取平均值,把误差减到最小。
在摄影地面测量的过程中,我们的工作人员要保证最后测量构成的图像要比实际的测量目标大,这样会比较方便观察。下面是计算观测目标为圆形的公式:
D=5/3・(Y/t)・d
2.4 “多次”摄影
在实际的测量过程中,由于左右眼的不同也可能产生误差,还有测量仪器左右的设备稍有不同也会对测量值产生影响,这种情况通常采用的是“多次”摄影的方法,最后对所测量的数值取平均值。
3 建筑行业进入信息化时代
在原有的地面摄影测量的方法上现代化设计应用了更新颖的测量技术――数字近景摄影技术。数字近景摄影技术的应用为我们的测量领悟带来了新高度。在测量数据的处理上数字近景可以获得比以往更加精准的信息。这对我们的建筑行业很有帮助。
近景摄影测量是指测量范围小于100 m、像机布设在物体附近的摄影测量。它经历了从模拟、解析到数字方法的变革,硬件也从胶片像机发展到数字像机。数字近景摄影测量系统一般分为单台像机的脱机测量系统、多台像机的联机测量系统。它具有其他系统无法比拟的优点:测量现场工作量小、快速、高速和不易受温度变化、震动等外界因素的干扰。现在近景摄影测量技术被很多大公司应用到工程当中。
数字近景摄影测量的发展主要分为5个不同特征的时期:基础阶段的早期;初进入数字阶段的逐步发展时期;进入数字阶段的全面发展时期、稳步研究和加大推广应用的深入发展时期和近代的成熟时期。现阶段的数字近景测量技术已经可以满足医学界的图像要求具有实时性,几何高精度方面的高要求也能得到满足。数字近景的快速发展不仅为工程的测量数值提高了精确度也使得测量的结果更加具有说服力。为工程的质量提供保证。
4 结语
该文为简单地介绍了地面摄影现阶段所存在的问题以及面对问题可以采取的有效措施,同时也为我们简述了拥有着高精确度的数字近景摄影的测量技术,这一技术的到来,为各个领域都带来了突破性的发展。它使医学的摄像对人体的构造情况能够清晰地展现在我们面前,使医生的诊断工作更加确切。在建筑方面测量的数据更加精确,这对于建筑行业来说是非常重要的,数据的精确程度了解影响了建筑物的成果。由此看来,研究人员还要进一步地努力研发出更加精确的摄影方法。同时,也希望笔者结合认识与看法所写出的这篇文章能够对相关专业的人员有所帮助。
参考文献
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[3] 李仲.地面摄影测量在井架变形监测中的应用[D].西安建筑科技大学,2008.
[4] 孙佳.摄影测量在变形测量中的应用及精度分析[J].科技创新与应用,2015(17):299.
【关键词】能力达成;测绘工程;课程体系
我国积极开展工程教育专业认证,于2013年加入《华盛顿协议》。实施工程教育专业认证,是我国高等学校推进工程教育改革的重要举措,也是工程教育国际化的重要标志。目前,许多地方本科高校毕业生就业率、专业对口率以及就业质量不高,推动地方本科高校的转型发展已经成为社会普遍关注的热点问题。地方本科高校转型发展基本思路就是“参考国外的应用技术大学的办学经验,立足地方、明确定位,校企合作、开放办学,成就学生、服务社会”。工程教育专业认证是实现工程教育与工业界对接,提升工程人才培养质量的有效途径。
辽宁科技学院于2004年升格为本科院校。2015年12月,学校结合教育部、辽宁省高校转型指导意见,制定了《辽宁科技学院转型发展实施方案》,明确将测绘工程专业列为进行工程认证的转型试点专业,学校将支持该专业进行工程教育专业认证的探索与实践。认证标准体系强调以学生为中心,以培养目标和毕业要求为导向,以课程体系、师资队伍、支持条件为实现途径,实现培养适应社会需求的人才为目的的认证理念,与学校向应用技术型教育转型的思路一脉相承。探索工程教育专业认证视阈下的工程教育改革,对于推进地方新建本科高校的应用型转型发展具有重要的现实意义。
工程教育专业认证通过规范学生的知识、技能与道德标准,为其进入工程专业领域提供了前瞻性的引导。为确保毕业生质量,工程教育专业认证提出了工程知识、问题分析、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队沟通、项目管理、终身学习等12条通用毕业要求,认证专业必须通过评价证明所培养的学生达到这些毕业要求。毕业要求的达成主要是通过课程设置、工程实践活动、社会实践活动等保障体系。课程体系是高等教育育人活动的指导思想,是培养目标和培养要求的具体化,它规定了培养目标实施的规划方案,按照工程教育专业认证的标准设置课程体系,同时结合专业发展现状、学校定位、专业定位优化课程体系,能够充分保证学生能力达成。
一、作测绘专业理论课程体系分析
作为新建地方院校,相对老本科,资源配置不高。測绘工程专业是重点专业,多年来形成了“产学研结合、注重能力培养”的专业特色,形成了专业教学理念和有效理论教学相结合的方法,强化实践教学的有效环节。学生通过在学校接近实际工程环境的实习训练,以及在生产单位的工程测量实践,培养的学生理论扎实,动手能力和数据处理能力强,毕业生深受用人单位的好评。但是在理论课程体系的设置上存在一些问题,主要体现在以下几方面。
(1)虽然在培养方案中体现了工程测量、矿山测量人才培养的一些特色,但是,特色不明显,应考虑充分根据学校应用型人才培养的定位,立足行业、地方,兼顾原有冶金矿山的特色,错位生存,在人才培养目标、服务面向、教学体系等方面发展自己的特色,提高专业的知名度。
(2)虽然在2013级、2014级、2015级人才培养方案中按照知识、能力、素质三方面提出了人才培养的要求,但是,课程体系还是过于强调理论知识。无法满足工程教育以学生能力培养为本位的要求;课程体系设置上以教师教为主,无法培养学生自学能力,从而无法培养学生的终身学习能力。
(3)随着测绘学科的发展,各测绘企业越来越需要掌握一定新测绘技术的本科毕业生,但当前的课程体系难以满足。
(4)课程体系的课程设置紧密度不够。课程设置过于松散,相关度不强,无法培养学生解决实际问题的综合能力。
因此,在工程教育专业认证背景下,开展测绘工程专业的理论课程体系优化研究具有重要意义,要基于能力达成构建测绘工程专业课程体系。
二、基于能力达成的课程体系
经过测绘行业发展分析、毕业生调研分析,虽然测绘工程专业学生就业面广,毕业生主要就业的岗位群为:各测绘公司、各行各业的工程局、各矿山公司、铁道部工程局、建筑公司和路桥公司等。结合学校定位、专业定位和毕业生就业岗位群,基于测绘工程专业认证标准,结合信息化测绘的特点和要求,对接注册测绘师制度对人才培养的要求,从公共课、基础课、专业课和实践课四方面构建了基于能力达成的测绘工程专业课程体系,课程体系学时分配表如表1所示。
(一)公共课
公共必修课(为人文社会类通识教育模块)主要包括:政治类课程(其中课程实践在课余时间进行)、英语(实习分级教学)、体育(实习体育俱乐部形式,不占用理论教学时间)、思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要和中国传统文化等。
公共选修课主要包括:自然科学类、人文社科类、艺术类和生态环境类等课程。
(二)基础课
基础课包括:数学与自然科学类模块、工程基础类模块和专业基础类模块三个模块。
数学与自然科学类模块包括:高等数学A(1)、高等数学A(2)、线性代数A、概率论与数理统计、大学物理B(1)、大学物理B(2)、计算机应用I(A)、VB程序设计、数据结构和地球科学概论等。
工程基础类模块包括:工程制图与AutoCAD(3)、土木工程概论、采矿工程概论和计算机图形学等。
专业基础类模块包括:测绘学概论、测绘学基础、数字测图原理与方法、地图制图学、控制测量学、误差理论与测量平差基础、测绘数据处理及程序设计、GNSS原理与应用、测绘管理与法律法规、遥感原理与应用和摄影测量学等。
(三)专业课
专业必修课主要包括:工程测量1(工程测量学基础)、工程测量2(线路工程测量)、工程测量3(工程变形监测与预报)、矿山与地下工程测量学、测绘专业外语、地籍与房产测量、地理信息系统原理与应用等。
专业选修课主要包括:高等测量平差、测绘技术规范、道路勘测设计、数字地球概论、测量仪器学、测绘案例分析、三维激光扫描仪、土木工程计量与计价、不动产管理概论、精密工程测量、资源环境与可持续发展、海洋与水体测量、城市规划原理、市政工程规划概论、工业测量原理与应用、低空飞行器摄影测量等。
(四)实践课
实践课包括:工程(专业)实践类模块和素质教育模块两个模块。
工程(专业)实践类模块包括:专项实习1-地形测量实习、专项实习2-数字测图实习、专项实习3-地形图编制实习、专项实习5-测绘数据处理应用实习、专项实习6-控制测量实习、专项实习7-GNSS测量实习、综合应用实习1-工程测量模拟实习、综合应用实习2-矿山与地下工程测量仿真实习、综合应用实习3-不动产数据采集与数据库仿真实习、生产实习1-测绘地理信息类企业文化实习、生产实习2-测绘地理信息工程项目综合实习、毕业实习和毕业设计。
素质教育模块包括:入学教育、大学生国防教育、军事技能训练、公益劳动、思政实践模块A、心理健康教育、大学生健康教育、毕业教育、文献检索与利用、职业发展与就业指导等课程和创新创业教育模块。创新创业教育模块,鼓励学生参加科研活动,参加各类科技竞赛,如数学模型竞赛、测绘技能大赛、测绘程序设计比赛和测绘科技论文创新大赛等比赛项目。鼓励学生参加测绘各个工种的职业技能鉴定。使学生受到科学研究和科技开发方法的基本训练,培养学生的创新能力、组织实施能力和较强的实践能力。鼓励学生参加学术讲座、获得各类等级证书,申报大学生科技创新项目、大学生实践创新项目等。组织学生利用假期,参加各种社会实践活动,进一步加强培养学生的项目申报能力、协调能力和沟通能力等。
注:各比例計算的分母皆为总学分。数学与自然科学类至少占15%;工程基础、专业基础、专业课至少占30%;工程实践与毕业设计(论文)至少占20%;人文社会科学类通识教育课程(至少占总学分的15%)。
基于能力达成,按照模块化构建课程体系。具体构建课程体系时,根据每个大模块内不同阶段不同方面的任务目标的分析将其分解成由浅入深、环环相扣小模块;每个小模块对应不同的能力要素;能力要素封装后为成为一个个的教学模块。并按照一定的教学规律分布在整个人才培养方案中。在模块化课程体系基础上,结合就业岗位群,打破学科领域的界限,以跨学科的方式选择课程内容,组织和整合课程体系,达到“厚基础、宽口径、重实践”的目的,具体实施方案如下。
首先,根据测绘工程专业人才培养的实际情况,紧密结合历年毕业生就业单位的大数据分析,以培养测绘工程生产一线的应用型人才为目标,按照工程认证毕业生能力要求体系设置课程体系。
其次,基于能力达成为目标对已开设课程进行归类。由能力达成与所需支持公共课、基础课、专业课和实践课构建关联矩阵,确定课程所培养的能力。将培养相近能力的课程归类,明确教学内容与能力达成之间的关系。构建专业特色明显的课程体系。对具有相近教学内容的课程进行整合,做到课程内容规划不重复、不遗漏,课程设置优化,课程内容体系特点明显。
再次,课程内容的教学安排调整。根据测绘工程实际生产过程,按照基于工作过程理念安排教学,遵守认知过程的自然规律,对教学安排进行合理调整,解决现在专业课内容与专业基础课联系不紧密的问题。在课程安排上要遵循“先基础知识,后工程应用”的原则。
最后,新课程开发与创新。结合测绘学科的发展和企业的需求,定义新能力指标,由企业界人士与教育界人士共同参与课程的开发、审查和评估及其实施过程。在此过程中,根据现代课程理论实现课程与课程体系在保持相对稳定的基础上努力求新、求变,实现可持续发展。
三、结论
关键词:陀螺方位;坐标方位;导线平差;支导线;附和导线
中图分类号:X752 文献标识码:A
1、引言
大红山铜矿位于云南省玉溪市新平彝族傣族自治县戛洒镇,地理位置为东经101°39′,北纬24°06′,靠哀牢山脉东侧戛洒江东岸,属侵蚀剥蚀山地地形,地势陡峻。测区属于山地、高山地区,平均海泼1200多米。
随着大红山铜矿采矿工业的日益发展、老矿井的改建和扩建、开采深度和开采范围的扩大等对矿山测量作业效率和精度提出新的要求。大红山铜矿引进HGG05积分式全自动陀螺全站仪,它是一种将陀螺仪和全站仪结合成一体的、全天候的不依赖其他条件能够测定真北方位的物理定向仪器,可以在井下任何巷道定向,定向精度不受井深影响。采用陀螺全站仪定向,一方面解决了地下导线的起始方位角精度问题,另一方面还可以在井下导线中加测一定数量的陀螺方位角,限制误差积累,提高井下控制网的精度和可靠性。特别为大型贯通工程正确延伸和精密贯通提供保证。
2、陀螺定向中坐标方位角的计算
应用HGG05陀螺全站仪进行定向,首先需要测定仪器常数,根据陀螺定向原理,应用公式:
即:地理北=陀螺北+,求算陀螺定向边的地理北方位角。一般地面精密导线、三角网或GPS网已知的是坐标表方位角,井下定向边使用的也是坐标方位角,而不是地理方位角。因此还需要求算子午线收敛角。由真北方位角与坐标方位角的换算公式:
最后得到陀螺定向边的坐标方位角计算公式为:
3、陀螺方位应用在井下导线平差中的可行性分析
井下巷道在空间上是分区分阶段延伸的,在时间上一个矿井服务年限将延续几十年甚至到上百年。因此在井下一次全面建立控制网是不可能的。一般为了提高不断发展中的导线精度,应随时加测陀螺边并及时时进行平差处理。如果没加测一条陀螺边就进行一次整体平差处理,导线的成果就要不断改动,从而带来一系列控制精神问题。为了解决这个矛盾,我们提出如下简易平差方法:即加测的陀螺边视为坚强边,将相邻两陀螺边之间的导线强制附合在陀螺边上,形成方向附合导线。方向附合导线只有一端有已知坐标点,先进行角度闭合差的分配,然后以水平角平差值和实测边长直接计算导线边的坐标增量,进而得到导线点坐标值。
3.1 支导线与陀螺方位附合导线点位精度分析
井下支导线由于起始点坐标和起始方位的误差影响,以及测角和量边的误差积累,必然会使导线点的位置产生误差。由测角量边误差所引起的支导线终点K在X轴和Y轴方向上的位置误差如下:
终点K点的点位误差为:
若考虑支导线起始点的坐标误差Mx1和My1,及起始方位角0及其中误差m0的影响时,起始边方位角误差和起算点坐标误差对终点位置的共同影响为:
顾及支导线的起始坐标误差,起始方位角误差及测角量边误差,支导线在X轴和Y轴方向上的误差为:
支导线终点K的总点位误差为:
根据式1~式5,可以对支导线终点点位误差总结如下:
(1)起始点点位误差对导线终点点位误差的影响,与导线的长度和形状无关,且保持为常量。
(2)起始边方位角误差对导线终点点位误差的影响,与导线的形状有关,当起始边方位角误差一定时,对直伸型导线影响最大,曲折型导线次之,闭合导线则不受影响。
(3)测角误差对导线终点点位误差的影响随测角误差的增大和测站数目的增多而增大,当几条导线的测角精度相同、测站数和总长度相近时,其影响取决于导线的形状,对直伸型导线影响最大,曲折型导线次之,闭合导线最小。
(4)量边偶然误差的影响与量边偶然误差系数以及导线的总长度有关,与导线形状无关。
(5)量边系统误差的影响与量边系统误差影响系数以及导线的形状有关,当系统误差系数一定时,对直伸型导线影响最大,曲折型导线次之,闭合导线不受影响。
以上内容中分析了支导线终点K的点位误差,当需要估算支导线任意点C的点位误差时,只要将该点当作支导线终点,再用以上的相应公式估算其点位误差即可。
根据坐标方位角的推算公式,支导线任意边i的坐标方位角可以表达为:
因此,该方位角的误差为:
当测角精度相同时,有:
若不考虑起始边的坐标方位角误差,则:
方向附合导线经角度平差后,导线点的坐标是水平角平差值和实测边长的函数。按条件平差求平差值函数的中误差的方法,在不考虑起算数据差的影响时,方向附合导线终点K的点位误差推算公式为:
为了简化计算,将坐标原点移到导线各点的平均坐标点,即重心上,可得导线终点的误差在重心坐标系统中的计算公式为:
分析公式8和公式9可知:方向附合导线量边误差与支导线相同,而测角误差的影响比在支导线中的影响要小,因为[R2oi]比[R2i]小。因此,方向附合导线与支导线相比较,导线的点位精度有了提高。《煤矿测量规程》中第77条规定:在布设井下基本控制导线时,一般每隔1.5km ~ 2.0km应加测陀螺定向边。7”和15”级基本控制导线陀螺全站仪定向的精度不得低于10”和15”。在已建立的井下控制网的矿井,应当用加测陀螺定向边的方法改建井下平面控制网,在大型巷道贯通工程中,应当用加测陀螺定向边的方法保证巷道的准确延伸和精确贯通。
方向附合导线经角度平差后,任意边i的坐标方位角按下式计算:
因为任意边的坐标方位角是角度平差值的函数,故按求平差值函数的权倒数的公式,可导出平差后任意边坐标方位角中误差Mi的计算公式为:
方向附合导线中,经角度平差后,坐标方位角误差最大的边位于导线中央,将i=(n+1)/2带入公式10,可得:
从上面分析可以看出,在支导线的终边加测一条陀螺方位角作为方向控制,则其方位角精度可以大大提高。
3.2 实测数据及成果分析
根据大红山铜矿生产实际,结合井下导线网的情况,选择在“600中段米底莫Ⅱ、Ⅲ采准干线至地表”的导线边WJ1-WJ2和“米底莫680Ⅵ段充填巷至米底莫B80-96线地质探矿工程”导线边IX4-IX5,进行井下陀螺方位角测定。相关的测试数据及结果如表1和表2所示。
表1 井下陀螺方位角测量计算表之一
表2 井下陀螺方位角测量计算表之二
为了减少井下作业时间,尽可能少对日常生产的影响,选择其中的两条陀螺导线边,加以对比分析,具体的观测数及相关计算如表3和表4所示。
表3 井下陀螺方位角测量计算表之三
表4 井下陀螺方位角测量计算表之四
已经在地面稳定的两条坚强导线边上,通过6组12次观测,测定了HGG05陀螺全站仪的仪器常数=-143035,其精度为6。用陀螺全站仪测定井下导线边坐标方位角相对于地面坚强边的中误差,即井下陀螺定向中误差,陀螺定向方位角及附合导线边差值,如下表5所示:
表5井下陀螺定向边方位及精度统计表
由上表2013年8月19日两组井下陀螺定向平均值精度计算井下陀螺定向综合一次定向中误差为:。由仪器及仪器常数稳定性分析报告知,地面陀螺全站仪综合一次定向中误差为: ,地面陀螺综合定向平均值中误差为:。由此可以认为,井下陀螺综合定向与井下陀螺综合定向平均值精度相当。此结果说明,用相同的仪器,以相同方法观测时,地面一次测定中误差与井下一次测定中误差基本相同,从而进一步说明测量结果的合理性。由两组井下陀螺定向求得坐标方位精度计算井下综合坐标方位角定向中误差为:。从表五可以看出,此次井下陀螺全站仪测定的导线边WJ1-WJ2的坐标方位角与附合导线平差计算得到的坐标方位角差值为:10,其差值很小。2012年1月,井下陀螺全站仪测定的导线边T704--T70A和X7--X8坐标方位角与附合导线平差计算得到的坐标方位角差值分别为:36和24。通过以上分析比较,也从另一方面充分说明了陀螺定向的准确性和可靠性。
4、结论
通过本文的研究与分析,可以看出将陀螺测量的坐标方位应用到导线平差的过程中,能提高导线方位精度及平面精度,具有较高的可靠性及可实施性。
参考文献
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