全站儀參考線放樣的便攜式計(jì)算在井下測(cè)量中的應(yīng)用

周 陽(yáng)

（云南錫業(yè)股份有限公司卡房分公司，云南 個(gè)舊 661000）

隨著全站儀在建設(shè)工程中的普及，坐標(biāo)計(jì)算逐漸成為工程測(cè)量人員一個(gè)必備的基本技能。在井下測(cè)量中，高效、精準(zhǔn)的測(cè)量工作計(jì)算不僅能提高工程施工效率，保證工程質(zhì)量，而且對(duì)部分大型復(fù)雜礦井工程如巷道貫通等井下作業(yè)，可有效保證施工安全。但是受測(cè)量技術(shù)水平、測(cè)量方法以及施工環(huán)境等限制，在當(dāng)前礦山測(cè)量工作中還存在一些缺陷，如儀器笨重，要求放樣精度準(zhǔn)確，檢核程序慢等因素，影響著測(cè)量工作效率。將全站儀井下放樣的計(jì)算與便攜式計(jì)算器中的計(jì)算程序結(jié)合起來(lái)，既能夠解決計(jì)算電腦等其他計(jì)算儀器笨重不易攜帶的問(wèn)題，又能在確保測(cè)量精度的同時(shí)，提高計(jì)算效率。便攜式可編程計(jì)算器以其強(qiáng)大的編程功能受到工程方面的信賴，通過(guò)編寫相應(yīng)的程序即可簡(jiǎn)化計(jì)算工程、減輕測(cè)量員內(nèi)業(yè)工作量（如坐標(biāo)正算、反算；偽傾角放樣）。工程測(cè)量人員在使用此類型計(jì)算器時(shí)只要輸入所需要的關(guān)鍵測(cè)量數(shù)據(jù)即可計(jì)算出所需數(shù)值，此類計(jì)算器計(jì)算時(shí)通過(guò)程序計(jì)算，不需要測(cè)量人員進(jìn)行逐步計(jì)算，消除了輸入誤差。本文的研究旨在更好的把便攜式計(jì)算器編程融入到井下測(cè)量放樣中，讓參考線放樣的過(guò)程更加便捷，高效，減少操作錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)的輸錯(cuò)。

1 金竹林坑參考線放樣

全站儀（Electronic Total Station），是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，具有角度測(cè)量、距離（斜距、平距、高差）測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進(jìn)一步拓展。隨著全站儀在建設(shè)工程中的普及，坐標(biāo)計(jì)算逐漸成為一名工程測(cè)量人員的必備的基本技能。便攜式可編程計(jì)算器可以通過(guò)編寫程序簡(jiǎn)化計(jì)算工程、減輕測(cè)量員內(nèi)業(yè)工作量（如坐標(biāo)正算、反算；偽傾角放樣）。

云錫卡房分公司金竹林坑大多數(shù)重點(diǎn)工程巷道規(guī)格為寬4m，高4m。測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)放樣在巷道頂板上，在云錫安全文化建設(shè)中按“零傷害條款”的原則，高于2m的作業(yè)屬高空作業(yè)，應(yīng)在高空作業(yè)地面拉警戒線、安全隔離，因此工程在新開岔、轉(zhuǎn)彎放樣時(shí)不宜采用傳統(tǒng)的坐標(biāo)放樣，宜采用參考線S-O放樣。

參考線S-O放樣的優(yōu)點(diǎn)是使用參考線S-O放樣時(shí)，擺站位置離測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)放樣位置較遠(yuǎn)，保證安全的前提下還能減少擺站次數(shù)，從而提高工作效率。但是該方法的缺點(diǎn)也明顯，在使用參考線S-O放樣時(shí)，所計(jì)算放樣的數(shù)據(jù)由儀器一次完成，如要人工檢查驗(yàn)算時(shí)間較長(zhǎng)；當(dāng)巷道放樣位置P1-P2直線的左、右側(cè)局部巖石不穩(wěn)定時(shí)，測(cè)量人員在輸入偏移量時(shí)，放樣位置有一定幾率在不穩(wěn)定的巖石上，增加輸入偏移量的次數(shù)，從而增加放樣時(shí)間。

2 卡西歐Fx-5800放樣程序設(shè)計(jì)

2.1 卡西歐Fx-5800參考線編程

本次放樣選用卡西歐Fx-5800便攜式計(jì)算器結(jié)合尼康Nivo 2.M全站儀，使用S-O放樣方法來(lái)完成便攜計(jì)算編程和應(yīng)用。

2.1.1 參考線程序框圖

該程序使用流程為：計(jì)算器開機(jī)——FILE——選擇程序名“CKXFY”——輸入已知數(shù)據(jù)——輸入變量（從P1延直線的距離）——得出擺站（測(cè)站） 點(diǎn)至放樣點(diǎn)的方位角和水平距離，按EXE返回變量，按AC/ON，結(jié)束。（圖 1）。

圖1 參考線放樣程序使用流程圖

2.1.2 程序代碼中標(biāo)識(shí)符說(shuō)明

1） “X1”、“Y1”— 擺站（測(cè)站） 點(diǎn)X、Y坐標(biāo)。

2） “X2”、“Y2”— 直線的第一個(gè)點(diǎn)P1的X、Y坐標(biāo)。

3） “X3”、“Y3”— 直線的第二個(gè)點(diǎn)p2的X、Y坐標(biāo)。

4） “S1”— 從 P1沿直線的距離： （+）P1-P2直線的距離；（-）P2-P1直線的距離。

5） “FWJ”— 擺站（測(cè)站） 點(diǎn)至放樣點(diǎn)的方位角。

6） “JL”— 擺站（測(cè)站） 點(diǎn)至放樣點(diǎn)的水平距離

2.1.3 程序代碼

1）“CKXFY”↙ 注：文件名（參考線放樣）。

2） “X1”？A：“Y1”？B： “ X2”？C：“Y2”？D：“X3”？E：“Y3”？F↙

3） LbI 0：“S1”?S↙

4）PoI((E-C),(F-D))↙

5） IF J≤0：Then J+360：IfEnd↙ J—計(jì)算器記憶功能RCL（J）

6） “X”=Cos(J)X S+C→X↙

7） “Y”=Sin(J)X S+D→Y↙

8）PoI((X-A),(Y-B))↙

9） IF J≤0： Then J+360 →J： IfEnd：“FWJ”：J?DMS◢ ↙

10）“JL”：I◢I—計(jì)算器記憶功能RCL（I）

11）Goto 0

2.2 交匯法偏程

針對(duì)全站儀參考線放樣的缺點(diǎn)，該編程使全站儀對(duì)準(zhǔn)放樣（巖石穩(wěn)固）的位置，輸入后視點(diǎn)至該位置的水平角或擺站（測(cè)站）點(diǎn)至該位置的方位角，得出水平距離，從而減少放樣時(shí)間。

該程序使用流程為：計(jì)算器開機(jī)——FILE——選擇程序名“JHF”——輸入已知數(shù)據(jù)——輸入變量（擺站（測(cè)站）點(diǎn)至放樣目標(biāo)的水平角或方位角）——得出擺站（測(cè)站）點(diǎn)至定向目標(biāo)的水平距離，按EXE返回變量，按AC/ON，結(jié)束。（圖2）

2.2.2 程序代碼中標(biāo)識(shí)符說(shuō)明

1）“X1”、“Y1”— 擺站（測(cè)站）點(diǎn) X、Y 坐標(biāo)。

2） “X2”、“Y2”— 直線的P1或P2的X、Y坐標(biāo)（任輸入一個(gè)）。

3）“F1”—擺站（測(cè)站）點(diǎn)至后視點(diǎn)的方位角。

4） “F2”— 直線的P1-P2或P2-P1的方位角（任輸入一個(gè)）。

5） “FWJ”— 擺站（測(cè)站） 點(diǎn)至放樣目標(biāo)的水平角或方位角（注：該程序使用的是方位角，需使用水平角代碼稍微改動(dòng)一下即可）。

6） “JL”— 擺站（測(cè)站） 點(diǎn)至定向目標(biāo)的水平距離。

圖2 交會(huì)法放樣程序使用流程圖

2.2.3 程序代碼

1）“JHF”↙ 注：文件名（交匯法）

2） “ X1”？ A： “ Y1”？ B：“ X2”？C：“Y2”？D：“F1”？F：“F2”？S↙

3） PoI((C-A),(D-B)) ↙

4） IFJ≤0：ThenJ+360：IfEnd↙ J—計(jì)算器記憶功能RCL（J）

5） Lb1 0：“FWJ”？↙

6） “E”：J-S→E↙

7） “H”：Z-J→H↙

8） “v”：180-H-E→V↙

9） “JL”：I÷Sian(V) ×Sian(E) →L◢ I—計(jì)算器記憶功能RCL（I）

10）Goto 0

3 應(yīng)用實(shí)例

當(dāng)使用全站儀參考線S-O放樣時(shí)如果目標(biāo)巖石不穩(wěn)定，可能會(huì)出現(xiàn)多次輸入偏移量的次數(shù)增加的問(wèn)題。使用可編程計(jì)算器時(shí)，可將目標(biāo)直接照準(zhǔn)在穩(wěn)定的巖石上，把儀器的水平角或方位角輸入到計(jì)算器中，直接得到水平距離Da、Db、Dc、Dd，就可標(biāo)定A、B、C、D點(diǎn)坐標(biāo)位置，解決了全站儀參考線S-O放樣功能的缺點(diǎn)。（圖3）。

由于巷道放炮震動(dòng)巖石或其他特殊因素導(dǎo)致測(cè)量人員標(biāo)定的中線不在一條直線時(shí)，又不知道是哪一個(gè)中線偏移，可以用便攜式編程交匯法矯正，減少工作量，從而提工作效率。

注意事項(xiàng)和檢核：計(jì)算器編程所算出的定向數(shù)據(jù)為理論正確值，在考慮其他誤差因素，選定A、D點(diǎn)用全站儀極坐標(biāo)法測(cè)定出A、D兩點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行檢核，如重要工程，需進(jìn)行必要的多余觀察進(jìn)行檢核。該方法僅限于工程轉(zhuǎn)彎和新開岔巷，定向中線服務(wù)距離不大于30m。

圖3 P1-P2直線定向示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

在礦山井下工程中，主要使用全站儀施工放樣，施工放樣的方法主要是坐標(biāo)放樣、極坐標(biāo)放樣和參考線S-O放樣。放樣工作開始之前，需要根據(jù)待放樣點(diǎn)位和控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)計(jì)算出放樣數(shù)據(jù)，但工程現(xiàn)場(chǎng)的條件是變化的，預(yù)先算好的放樣數(shù)據(jù)由于點(diǎn)位位置不穩(wěn)固或通視條件的限制或現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)程的影響，這種方法不便再使用。這時(shí)可采用預(yù)先編制好程序的便攜式計(jì)算器來(lái)快速計(jì)算和建言數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同工程的需要，縮短放樣時(shí)間，提高工作效率。

將傳統(tǒng)便攜式計(jì)算程序與井下放樣結(jié)合在一起的研究，體現(xiàn)了理論指導(dǎo)實(shí)踐，兩者相互促進(jìn)了井下測(cè)量的應(yīng)用，也適應(yīng)實(shí)際工作的需要和提高工程安全的需要。