360度全圆棱镜测距精度评定及应用前景探讨

  全站仪无棱镜测距应用于隧道收敛测量的精度分析,全站仪无棱镜测距应用于隧道收敛测量的精度分析

  内容提示：2018 年 4 月中 工程技术 建筑工程技术与设计 ·452· 360 度全圆棱镜测距精度评定及应用前景探讨 宋建功 （山东中矿集团有限公司 265400） 【摘要】目前井下矿山测量日常使用的是小型悬挂式棱镜测距，具有方便快捷的优点，但是因为井巷风流以及自身悬挂时旋转等因素影响，测距精度不高，只能适用于普通日常测量，精度要求高的工程一定要使用带基座大棱镜进行复测，需要投入更多的时间和人力。现在拟引入 360 度全圆棱镜进行测距，需对此新型棱镜进行常数测定、精度评定，并与现在使用的小型悬挂式棱镜进行参数对比，以期...

  2018 年 4 月中 工程技术 建筑工程技术与设计 452 360 度全圆棱镜测距精度评定及应用前景探讨 宋建功 （山东中矿集团有限公司 265400） 【摘要】目前井下矿山测量日常使用的是小型悬挂式棱镜测距，具有方便快捷的优点，但是因为井巷风流以及自身悬挂时旋转等因素影响，测距精度不高，只能适用于普通日常测量，精度要求高的工程一定要使用带基座大棱镜进行复测，需要投入更多的时间和人力。现在拟引入 360 度全圆棱镜进行测距，需对此新型棱镜进行常数测定、精度评定，并与现在使用的小型悬挂式棱镜进行参数对比，以期对其推广应用前景及价值进行探讨。 【关键词】360 度全圆棱镜；测距精度；评定；应用前景 1、课题研究内容 本次课题研究主要是采用试验的方法，分别用带基座大棱镜、悬挂式小棱镜、360 度全圆棱镜对三段边长做测量，然后以大棱镜测量数据为准，对小型悬挂式棱镜和 360 度全圆棱镜进行精度评定、对比（表 1），最终对 360 度全圆棱镜的应用前景进行探讨。主要试验步骤如下： 第一步：以第一段导线 为测量目标，分别用带基座大棱镜、传统小型悬挂式棱镜、360 度全圆棱镜对其进行 5 次测量，分别取平均值，并计算中误差。 第二步：以第二段导线 为测量目标，分别用带基座大棱镜、传统小型悬挂式棱镜、360 度全圆棱镜对其进行 5 次测量，分别取平均值，并计算中误差。 第三步：以第三段导线 为测量目标，分别用带基座大棱镜、传统小型悬挂式棱镜、360 度全圆棱镜对其进行 5 次测量，分别取平均值，并计算中误差。表 1 各棱镜测量距离平均值和测距中误差对比表 第一段边长 W54 棱镜名称 第 1 次（m） 第 2 次（m） 第 3 次（m） 第 4 次（m） 第 5 次（m） 平均值（m） 中误差（mm） 带基座大棱镜 37.600 37.600 37.599 37.600 37.600 37.5998 0.4 悬挂式小棱镜 37.598 37.592 37.592 37.592 37.594 37.5936 6.6 360 度全圆棱镜 37.598 37.595 37.601 37.599 37.597 37.5980 2.7 第二段边长 W53 棱镜名称 第 1 次（m） 第 2 次（m） 第 3 次（m） 第 4 次（m） 第 5 次（m） 平均值（m） 中误差（mm） 带基座大棱镜 77.816 77.816 77.815 77.817 77.816 77.8160 0.6 悬挂式小棱镜 77.806 77.814 77.809 77.810 77.811 77.8100 6.5 360 度全圆棱镜 77.813 77.816 77.819 77.821 77.814 77.8166 3.1 第三段边长 W52 棱镜名称 第 1 次（m） 第 2 次（m） 第 3 次（m） 第 4 次（m） 第 5 次（m） 平均值（m） 中误差（mm） 带基座大棱镜 130.524 130.524 130.524 130.523 130.524 130.5238 0.4 悬挂式小棱镜 130.516 130.519 130.519 130.517 130.516 130.5174 6.5 360 度全圆棱镜 130.527 130.523 130.527 130.527 130.522 130.5252 2.6 通过对比，对试验数据来进行科学分析后得出如下结论： ①带基座大棱镜测距具有高度的趋同性，即测量 1 次的结果与测量多次取平均值的结果相比基本上没有差异，受风流影响较小，测量精度极高，适合测量精度要求高的工程，目前仍是高精度测量的必备工具。其不方便之处在于需携带的仪器工具较多，不建议日常测量使用，建议中、大型贯通测量使用。 ②传统小型悬挂式棱镜测距具有高度的离散性，即测量 1 次的结果与测量多次取平均值的结果相比存在比较大的差异，即使多次测量取平均值仍然与带基座大棱镜测距结果存在比较大的误差。虽然方便快捷，但是测距精度低，即使作为日常测量工具使用也有较大的误差，精度要求一般的小型贯通测量也不建议使用。由于受风流影响较大，日常测距建议测量 4 次以上取平均值。 ③360 度全圆棱镜测距具有一定的离散性，即测量 1 次的结果与测量多次取平均值的结果存在一定的差异，但是相差不大。多次测量取平均值与带基座大棱镜测距结果存在一定的误差，但是误差不大，能够完全满足小型贯通测量等精度要求一般的工程使用。具有方便快捷、测距精度适中的特点，很适合作为日常测量工具使用。由于依然受风流影响，日常测距建议测量 3 次以上取平均值。需格外的注意的是其棱镜常数为 0，与带基座大棱镜常数 30和传统小型悬挂式棱镜常数 30 不一样，使用时需调整全站仪设定的棱镜常数。 2、推广应用情况 目前井下矿山工程平巷掘进类工程较多，尤其处于基建期的矿山，开拓及探矿工程较多，且正常的情况下每名测量技术员需要指挥多个掘进面，若用悬挂小棱镜测量，精度有时不能满足规定的要求，都用大棱镜测量，势必工作效率低下，会影响掘进工程进度；若采用本次试验的 360 度全圆棱镜，既能满足测量精度要求，又能提升工作效率，保证工程进度。 目前已经在本公司井下掘进工程测量进行了试验应用，今后计划全面在其它掘进工程项目施工中推广应用。 3、取得的经济效益或效果 不仅使测量成果精度达到施工要求，更主要提高了测量效率，可以在一定程度上促进测量工程的施工进度。 4、下步需优化和改进的方向。 因为该方法基本上可以满足测量要求，下一步需要反复做试验，对试验方法逐步优化，以期得到与大棱镜更接近的测量精度。 5、360 度全圆棱镜引进及测距精度评定试验的创新点 ①该仪器属于“四新”技术中新设备的引进应用，面世时间不长，参数标准不统一，使用中存在潜在风险，本次对参数进行了评定对比，对今后的推广应用价值进行了科学评定。 ②经测定，该设备测距精度大幅优于日常使用的悬挂式小棱镜，测距长度是悬挂式小棱镜的两倍，具有较高推广价值。 ③该设备属于 360 度全圆棱镜，在风流较大的情况下仍可使用，但传统悬挂式小棱镜在此环境下测距精度很低。 ④经试验测定，该棱镜能应用于小型贯通工程，传统小棱镜只能日常使用，不宜应用于任何贯通工程。 结语： 综上所述，360 度全圆棱镜具有较高的应用价值，可以在井下测量中大力推广应用，全面替代传统小型悬挂式棱镜。 参考文献 [1]武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测量学[M].北京：测绘出版社，2000. [2]张国良.矿山测量学[M].北京：中国矿业大学出版社，2006. [3]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础（第三版）[M].武汉：武汉大学出版社，2012. 万方数据