采用邊角后方交會(huì)進(jìn)行地質(zhì)坑道測量的應(yīng)用

劉平利　王衛(wèi)東

[摘要]近些年來，隨著全站儀的普及，邊角后方交會(huì)在地質(zhì)工程測量中逐步得到應(yīng)用。在實(shí)際工作中，邊角后方交會(huì)充分顯示了其快速、簡捷的特點(diǎn)。目前國內(nèi)對邊角后方交會(huì)的實(shí)用性研究甚少，本文主要闡述了邊角后方交會(huì)的原理及其在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]測角后方交會(huì) 地質(zhì)工程測量 全站儀

[中圖分類號] P623 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-238-1

0引言

測量中把僅僅在待定點(diǎn)p上安置儀器，觀測p點(diǎn)到各已知點(diǎn)A、B、C……之間的夾角，通過公式計(jì)算出p點(diǎn)的平面坐標(biāo)的方法稱為后方交會(huì)。這種方法只需觀測水平夾角α、 β ，不需要觀測邊長，觀測到三個(gè)已知點(diǎn)，就能計(jì)算出p點(diǎn)的平面坐標(biāo)。因此這種后方交會(huì)也可稱作測角后方交會(huì)。當(dāng)然為了提高精度，也可多觀測一個(gè)已知點(diǎn)的夾角，不僅可以作為檢核，也可平均求出p點(diǎn)的坐標(biāo)，提高精度。

1目前在地質(zhì)坑道洞壁上布設(shè)控制點(diǎn)的方法和樣式

1.1布設(shè)

地質(zhì)坑道洞壁控制點(diǎn)是為了防止地下控制點(diǎn)被毀壞而布設(shè)在地質(zhì)坑道洞壁上的控制點(diǎn)。地質(zhì)坑道洞壁控制點(diǎn)一般用于開挖面放樣，它是在坑道主導(dǎo)線的基礎(chǔ)上布設(shè)的。在主導(dǎo)線上擺站，架設(shè)全站儀，在地質(zhì)坑道洞壁上選擇較為突出的用紅漆點(diǎn)一直徑約為4mm的小圓點(diǎn)，外部畫一直徑為在8～10cm的大圓圈，并寫上點(diǎn)號，一個(gè)地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)便布設(shè)完畢。用免棱鏡全站儀測出新點(diǎn)的坐標(biāo)，一個(gè)地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)便布設(shè)完畢。

1.2地質(zhì)地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)的測量

1.2.1在主導(dǎo)線點(diǎn)上支點(diǎn)

在地質(zhì)坑道洞壁上布設(shè)完畢，即可測量這些點(diǎn)的坐標(biāo)，首次測量肯定是在已知的高級地下導(dǎo)線點(diǎn)上架設(shè)全站儀，用測量導(dǎo)線點(diǎn)的方法直接測出點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。

測量時(shí)一般只有一個(gè)測回，即正鏡和倒鏡分別測出地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，然后取平均值，作為該點(diǎn)的最終坐標(biāo)和高程。

以后當(dāng)開挖面向前掘進(jìn)100米時(shí)，后面的主導(dǎo)線跟進(jìn)，在新的主導(dǎo)線點(diǎn)上重新布設(shè)新的地質(zhì)地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)。

1.2.2利用邊角后方交會(huì)點(diǎn)，繼續(xù)布設(shè)地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)

實(shí)際中，開挖面需要隨時(shí)放樣，最早布設(shè)的地質(zhì)地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)，不可能一直作為放樣時(shí)的已知點(diǎn)。這時(shí)距離最近的主導(dǎo)線點(diǎn)距離開挖面前端又比較遠(yuǎn)，可以以地質(zhì)坑道洞壁上控制點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用邊角后方交會(huì)的方法得出擺站點(diǎn)的儀器中心坐標(biāo)，并以距離儀器較遠(yuǎn)的地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)為后視，繼續(xù)在地質(zhì)坑道洞壁上布設(shè)新的地質(zhì)地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)。

2產(chǎn)生較大誤差的原因

2.1在地質(zhì)地質(zhì)坑道洞壁上布設(shè)控制點(diǎn)，采用后方交會(huì)進(jìn)行放樣測量的優(yōu)勢

2.1.1方便快捷、解決了地質(zhì)坑道高速掘進(jìn)的測量問題

2.1.2儀器對中誤差應(yīng)當(dāng)為0，是其他測量方法所不及的。

2.1.3解決了地質(zhì)坑道開挖面前端設(shè)點(diǎn)的困難，對掘進(jìn)作業(yè)沒有影響，不僅為測量人員解決了困難，也深受現(xiàn)場掘進(jìn)工人的歡迎。

2.2地質(zhì)地質(zhì)坑道洞壁上設(shè)點(diǎn)進(jìn)行后方交會(huì)的誤差

2.2.1儀器對中誤差

由于儀器是自由設(shè)站，不需要對中，因此該項(xiàng)誤差近似為0，可忽略不計(jì)。

2.2.2儀器本身誤差

目前采用的全站儀多數(shù)為2"級或5"級，現(xiàn)場測量為半個(gè)測回，儀器觀測一個(gè)方向誤差分別為： 2.83"或7.1"對交會(huì)點(diǎn)觀測角誤差分別為4"或10"。

對于100米的距離，即便是誤差為10"，產(chǎn)生的誤差最大也只有5mm，因此儀器本身測量的誤差應(yīng)當(dāng)不會(huì)超過1cm。至于在直徑10米的洞中，產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差小于1mm。

3后方交會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中所采取的措施

3.1由高級導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)在地質(zhì)坑道洞壁點(diǎn)每次控制范圍100米左右且盡量均勻分布，防止誤差因長短邊不等而產(chǎn)生的累積。

3.2現(xiàn)場要求觀測邊小于已知邊，（即要求圖中的PA

3.3現(xiàn)場觀測時(shí)每次以較長的邊作后視，防止出現(xiàn)短邊控制長邊的情況發(fā)生。

3.4當(dāng)照準(zhǔn)目標(biāo)不能讀出數(shù)據(jù)時(shí)，不移動(dòng)視線，而是采用適當(dāng)?shù)姆瓷涫侄?，以保證得出的觀測角度和邊長精度可靠。

4邊角后方交會(huì)在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用

4.1已知點(diǎn)和后視點(diǎn)不通視時(shí)的測量

在地質(zhì)工程測量中，我們經(jīng)常遇到已知點(diǎn)和后視點(diǎn)中間有障礙物遮擋，互不通視的情況。如果現(xiàn)場沒有其他的控制點(diǎn)，這時(shí)就可以在兩點(diǎn)之間選擇一個(gè)新的點(diǎn)，新點(diǎn)必須與原來的兩個(gè)點(diǎn)通視。用邊角后方交會(huì)的方法可以在現(xiàn)場計(jì)算出新點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)新點(diǎn)的坐標(biāo)和反算出的新點(diǎn)到原有點(diǎn)的方位角，即可進(jìn)行導(dǎo)線、放樣等測量。

4.2豎井的坐標(biāo)與高程傳遞

在井下導(dǎo)線測量中，由于井下狹窄黑暗，導(dǎo)線測量十分困難，加之設(shè)備車輛運(yùn)輸?shù)戎T多干擾因素，或使導(dǎo)線點(diǎn)無法安置儀器，或者點(diǎn)與點(diǎn)間因障礙物存在而不通視等原因使作業(yè)時(shí)無法按常規(guī)方法及時(shí)導(dǎo)線測量，采用交會(huì)傳遞方法測量方法介紹如下：

A、B為已知導(dǎo)線點(diǎn)，按正常的導(dǎo)線測量，儀器安置在B點(diǎn)觀測一個(gè)水平角和一條邊，即可求出D點(diǎn)坐標(biāo)。但因B點(diǎn)無法架設(shè)儀器，此時(shí)在B點(diǎn)附近任意點(diǎn)安置儀器整平后進(jìn)行觀測a、b、β及S，或觀測a、β、？、S，即可求解D點(diǎn)坐標(biāo)。井下施工測量經(jīng)常遇到的實(shí)際問題。水平巷道布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)A、B，在天井施工中必須建立一控制點(diǎn)D，按常規(guī)的方法，需施測兩站導(dǎo)線才能求得D點(diǎn)坐標(biāo)。為了減少測站數(shù)，加快施工導(dǎo)線的前進(jìn)速度，可采用邊角交會(huì)的方法。其計(jì)算待求點(diǎn)D的方法如下：首先根據(jù)各觀測元素按交會(huì)的方法推算C點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)導(dǎo)線的方法計(jì)算D點(diǎn)坐標(biāo)，推算公式略。為了確定最佳圖形，在選點(diǎn)時(shí)應(yīng)使β、？均在90？附近，且b邊的邊長越長越有利。

總之目前這種方法已經(jīng)在地質(zhì)工程測量中普及，各施工單位在應(yīng)用時(shí)，雖然采用的布設(shè)方法和提高精度的措施各異，但均為邊角后方交會(huì)。邊角后方交會(huì)的出現(xiàn)首先是生產(chǎn)的需要，目前施工要求迅速高效，正統(tǒng)先控制后測量的方法不能滿足需要。另一方面是測繪儀器的發(fā)展，Leica1202全站儀可以免棱鏡測距300～500米，在計(jì)算工具上出現(xiàn)了Casio4800、4850系列計(jì)算器，為邊角后方交會(huì)現(xiàn)場復(fù)雜計(jì)算提供了有力的計(jì)算工具。

參考文獻(xiàn)

[1]《控制測量學(xué)》（上冊）孔祥元、梅是義主編.武漢大學(xué)出版社1996.

[2]《 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范 》GB/T 18341---2001.

[3]《測量學(xué)》武漢測繪科技大學(xué)編寫組編著，測量學(xué)，測繪出版社，1979.