【摘 要】全站儀井下測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是一個(gè)用來輔助測(cè)量人員的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的工作方式是測(cè)量人員用口讀筆記的方法來使用全站儀，而全站儀井下測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與傳統(tǒng)的方式不同，它是在PC機(jī)的桌面上進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算。全站儀井下測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)來增加回測(cè)數(shù)，對(duì)于是否超限則并不驗(yàn)證。系統(tǒng)在業(yè)內(nèi)處理中會(huì)將符合差限測(cè)會(huì)計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)自動(dòng)搜索出來。為了保證觀測(cè)得到數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)于每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)要求最少觀測(cè)三個(gè)測(cè)回。系統(tǒng)具有自動(dòng)提取同一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)所獲得的測(cè)回信息、計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)和可視化創(chuàng)建觀測(cè)導(dǎo)線等功能。
【關(guān)鍵詞】全站儀；進(jìn)下測(cè)量數(shù)據(jù)；處理系統(tǒng)
1 前言
在對(duì)煤礦進(jìn)行開采，從建設(shè)礦井到礦井開采完被廢棄的每一個(gè)階段，都要進(jìn)行井下的測(cè)量。井下測(cè)量被稱為礦山的“眼睛”，因?yàn)榫聹y(cè)量在開采資源、煤礦安全生產(chǎn)、均衡生產(chǎn)和采掘監(jiān)督質(zhì)量方面都起著非常重要的作用。但是由于受到巷道條件的限制，井下平面控制主要采用導(dǎo)線形式沿著巷道布置，在測(cè)量過程中要避免脫落偏幫助、運(yùn)輸干擾和淋水等影響到測(cè)量的因素。從外在看，井下測(cè)量就是簡(jiǎn)單的測(cè)量導(dǎo)線，但是實(shí)際上井下的環(huán)境非常艱苦。在進(jìn)行井下測(cè)量工作時(shí)，應(yīng)該提高井下工作的效率，盡量減少工作人員呆在井下的工作時(shí)間，并且對(duì)于觀測(cè)誤差導(dǎo)致的返工要杜絕。
2 全站儀特點(diǎn)
2.1 全站儀的工作原理
全站儀全稱是全站型電子速測(cè)儀，是一種常規(guī)的測(cè)量設(shè)備。它是由電子測(cè)距、電子測(cè)角、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等構(gòu)成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。從總的來看，全站儀主要由兩部分構(gòu)成，一部分是為了收集數(shù)據(jù)而設(shè)置的專業(yè)儀器（主要由電子測(cè)距系統(tǒng)、電子測(cè)角系統(tǒng)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和自動(dòng)補(bǔ)償裝置等），另一部分是測(cè)量過程中使用的控制儀器，主要用來實(shí)現(xiàn)以上的每一個(gè)專用儀器的功能，其中有產(chǎn)生指令的微型處理機(jī)和與測(cè)量數(shù)據(jù)相連接的外圍儀器以及使用數(shù)據(jù)計(jì)算等。從1992年開始，精密、小型和具有強(qiáng)大軟件功能的全站儀在井下測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。一般情況下，廠家在生產(chǎn)時(shí)，都會(huì)給全站儀配備上機(jī)載的應(yīng)用程序，國(guó)外的設(shè)備儀器在使用時(shí)，因?yàn)閲?guó)外的測(cè)繪作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和組織方法對(duì)于國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況并不使用，而且國(guó)外儀器的英文菜單和提示也會(huì)給操作人員帶來不便。由國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的NTS-370L/R可以提供標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量、基本的測(cè)量和設(shè)置參數(shù)的功能。但是，現(xiàn)在在井下測(cè)量時(shí)使用的全站儀仍然停留在電子經(jīng)緯儀的口頭讀數(shù)和通過筆來記錄的階段，存在著低效率、多誤差等方面，沒有充分使用儀器設(shè)備的先進(jìn)功能。
2.2 全站儀的測(cè)量功能
全站儀的基本測(cè)量功能主要有電子測(cè)角（垂直角、水平角）和電子測(cè)距。全站儀工作時(shí)，獲得的數(shù)據(jù)則是觀測(cè)數(shù)據(jù)。全站儀的測(cè)量程序主要有三角坐標(biāo)測(cè)量、高差和水平距離的切換顯示、放樣測(cè)量、對(duì)邊的測(cè)量、后方交匯測(cè)量、偏心測(cè)量以及計(jì)算面積等。在使用井下測(cè)量的全站儀時(shí)，可以增加多余導(dǎo)線點(diǎn)來獲得測(cè)回信息。而對(duì)于業(yè)內(nèi)的處理，可以通過選擇符合精度的導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)回信息在使用井下測(cè)量數(shù)據(jù)輔助處理程序時(shí)，這樣就可以減少觀測(cè)所造成的誤差，提高觀測(cè)的效率。
2.3 設(shè)置儀器設(shè)備的參數(shù)
儀器的設(shè)置參數(shù)就是儀器顯示的數(shù)據(jù)，微處理器通過對(duì)原始觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并且改正后，顯示出來的計(jì)算數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)。只有對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置，才能提高觀測(cè)的精度。
2.4 測(cè)距的模式和類型
全站儀的測(cè)距模式主要有三種：粗測(cè)（單次的粗側(cè)、重復(fù)的粗側(cè)）、精測(cè)（平均的精測(cè)、單次的精測(cè)和重復(fù)的精測(cè)）。跟蹤測(cè)量。在全站儀的使用中，一般使用重復(fù)精測(cè)，因?yàn)槠渌臏y(cè)距方式所測(cè)得的精度比較低（比如跟蹤的測(cè)量只要能確定到厘米），但是節(jié)省的電池的電量和觀測(cè)所用的時(shí)間。測(cè)距的類型以平面距離、傾斜距離、反射片測(cè)距、高差和棱鏡測(cè)距為主。全站儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般都使用傾斜距離，如果有需要，還可以按[切換]鍵，顯示出平面距離、傾斜距離和高差。全站儀在進(jìn)行施工放樣測(cè)量的時(shí)候，則選擇平面距離。設(shè)置反射片和棱鏡的時(shí)候一定要注意，否則將無法進(jìn)行測(cè)距。
3 全站儀的需求功能
以拓普康全站儀為例，它的機(jī)身小、畫面大、全中文顯示，符合一線作業(yè)的工作要求。主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：拓普康全站儀具有優(yōu)越的角度和距離測(cè)量功能。測(cè)距的精度方面可以達(dá)到±（2mm+2ppm*D），測(cè)程：3 3km/一塊棱鏡，在高速測(cè)距方面，精測(cè)為1.2秒，粗測(cè)為0.7秒，跟蹤為0.4秒；而在測(cè)角精度方面可以達(dá)到±2”/5”，絕對(duì)發(fā)測(cè)角，且并不用過零檢驗(yàn)。拓普康全站儀還采用了先進(jìn)的藍(lán)牙無線通訊技術(shù)，使得它在野外能夠更加方面地使用，輸入數(shù)字更加簡(jiǎn)單。它轉(zhuǎn)載了雙軸補(bǔ)償器，可以提供電子氣泡用于整平，并且可以自動(dòng)糾正由于整平誤差對(duì)速直角和水平角觀測(cè)的影響。拓普康全站儀裝有測(cè)量程序，可以做對(duì)邊測(cè)量、偏心測(cè)量、后方交會(huì)和面積測(cè)算等項(xiàng)目。
4 全站儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
還是以尼康、徠卡全站儀井下測(cè)量的數(shù)據(jù)為例，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)從每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)提取出多個(gè)完整的測(cè)回信息，從每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的多個(gè)完整測(cè)回中找到盤右和盤左之差沒有超過20秒而且水平角的差值沒有超過12秒的兩個(gè)完整測(cè)回信息，最后通過使用符合規(guī)定要求的測(cè)回各分量的平均值，計(jì)算得出觀測(cè)的點(diǎn)的坐標(biāo)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由管理數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和表格導(dǎo)出等三個(gè)模塊組成。管理數(shù)據(jù)模塊主要用于導(dǎo)入、導(dǎo)出和瀏覽尼康、徠卡全站儀數(shù)據(jù)；處理數(shù)據(jù)模塊是對(duì)測(cè)回?cái)?shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)和計(jì)算坐標(biāo)進(jìn)行入庫(kù)，以及提取同一測(cè)回信息，計(jì)算坐標(biāo)等。表格導(dǎo)出模塊則是將任意的中間結(jié)果導(dǎo)出到計(jì)算excel和將坐標(biāo)計(jì)算后導(dǎo)出到計(jì)算導(dǎo)線的表格中。
數(shù)據(jù)處理系主要是以表格的方式存儲(chǔ)起始觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、原始觀測(cè)點(diǎn)獲得的記錄和坐標(biāo)計(jì)算，從而形成一個(gè)工程文件，這個(gè)文件是采用Accesss數(shù)據(jù)庫(kù)的形式。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在運(yùn)行程序時(shí)，必須先新建或者是加載工程文件，當(dāng)新的原始數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)程序會(huì)對(duì)工程文件中的原始數(shù)據(jù)文件進(jìn)行搜索。如果在搜索中，出現(xiàn)了重復(fù)的部分，系統(tǒng)程序則不會(huì)對(duì)導(dǎo)入數(shù)據(jù)文件中的重復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在處理數(shù)據(jù)中，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，主要有：測(cè)回信息的數(shù)據(jù)、觀測(cè)點(diǎn)記錄信息的數(shù)據(jù)、觀測(cè)站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)，觀測(cè)方向的信息數(shù)據(jù)，導(dǎo)線或者放樣觀測(cè)對(duì)象。為了保證原始數(shù)據(jù)具有唯一性，便于系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和節(jié)約系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)在對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取時(shí)，可以將所有的觀測(cè)點(diǎn)所獲得的記錄信息儲(chǔ)存始記錄集合里，對(duì)完整測(cè)回信息進(jìn)行提取時(shí)，在每一個(gè)測(cè)回儲(chǔ)存四條觀測(cè)記錄的引用，而在觀測(cè)的方向中只要儲(chǔ)存屬于它的測(cè)回的引用，對(duì)于觀測(cè)站點(diǎn)則儲(chǔ)存屬于它的觀測(cè)方向的引用。通過這種方法，整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)就僅僅是儲(chǔ)存了一份觀測(cè)點(diǎn)的記錄集合，以后數(shù)據(jù)的計(jì)算和修改都是對(duì)應(yīng)唯一的數(shù)據(jù)。
5 結(jié)束語
井下測(cè)量的工作環(huán)境比較惡劣，工作人員在實(shí)際的觀測(cè)中，要減少在井下工作的時(shí)間，提高井下工作的效率。全站儀具有高效、迅速地收集數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，但是工作人員還要判斷觀測(cè)引起的誤差。這就導(dǎo)致了觀測(cè)速度的降低。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠節(jié)約工作人員的觀測(cè)時(shí)間，還減輕了測(cè)量工作人員處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的重?fù)?dān)，對(duì)于井下測(cè)量具有重要意義。
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