CN110966994B - 一种竖井联系方法及一种用于竖井联系方法的测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程测量技术领域，具体公开了一种竖井联系方法及一种用于竖井联系方法的测量装置，在竖井井口及井底布设控制点，测量出井口各个控制点坐标；将高程传递至井底边控制点A，在井底中心控制点B架设全站仪，井口控制点及控制点A架设棱镜；测量井口各个控制点的距离和方向，测量控制点A方向和与全站仪高差；计算全站仪与各个井口控制点之间高差，使用勾股定理计算全站仪和各个井口控制点平距，计算相邻边夹角，使用平差软件计算出全站仪所在控制点坐标。本发明通过勾股定理计算水平方向，避免使用竖直角，削弱了大气折光对水平距离计算的影响；采用的测量装置抗风、抗震能力强，测量时间短，每次复测只需一台全站仪，一站即可完成。

Description

一种竖井联系方法及一种用于竖井联系方法的测量装置
技术领域
本发明涉及测量领域，尤其涉及工程测量领域。
背景技术
在隧道、矿井等地下工程施工过程中，为了保证施工按设计方向掘进，保证各方向掘进的工作面在预定地点能正确贯通，就必须将地面的平面坐标系统和高程坐标系统通过斜井或竖井传递到地下，这些传递工作称为联系测量。
通过联系测量使地下和地面测量有一个统一的平面坐标系统和高程系统，同时为地下测量提供坐标、方位角和高程起算数据。因此，能够准确地将地面坐标、方位及高程传递到地下，在隧道、矿井等地下工程中有着重要的实际意义和价值。
传统的联系测量一般是通过吊垂球获取竖直线将坐标及方向传递至坑底，此种方法可以准确获得竖直线，但是抗风、抗震能力差，而且垂球长时间不能稳定。使用器械较多，完成一次耗费时间较长，复测不便。
发明内容
本发明的目的在于针对上述难题，提供一种竖井联系方法及一种用于竖井联系方法的测量装置，其具有通过在竖井井口及井底设置棱镜，通过全站仪与棱镜配合，快速测量，将控制点坐标传递至井底，复测方便，造价便宜的特点。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种竖井联接方法，采用棱镜、全站仪，通过包括下述步骤的方式实施：
S1.在竖井井口布设控制点：在竖井井口处，避开井口拐角处，于井口每边均匀布设三个控制点，处于两个相对井口边上的控制点对称设置；
S2.测量出井口各个控制点坐标i1(x1,y1,h1)～in(xn,yn,hn)；
S3.在井底布设控制点A、控制点B，架设检测装置：控制点A布设于竖井井底边缘位置，将高程传递至井边控制点A，高程为h；控制点B 布设在竖井中心，在井底中心控制点B架设全站仪，在井口各个控制点及井底控制点A处架设棱镜；
S4.使用全站仪测量井口各个控制点的距离L1～Ln和方向X1～Xn，然后测量井边控制点A方向X和与全站仪高差H；
S5.计算控制点B处全站仪与各个井口控制点之间高差Zi＝hi-h-H，使用勾股定理计算控制点B处全站仪和各个井口控制点平距
Figure RE-GDA0002388297730000021
计算相邻边的夹角αi＝Xi+1-Xi，使用平差软件即可计算出全站仪所在控制点的坐标。
对上述方法进行优选的为，步骤S1中，位于同一边上的三个控制点，相邻的两个控制点之间的间距，与该条边上拐角点到该拐角点距离最近的控制点之间的间距相等。
对上述方法做出进一步优选的为，所述步骤S2为使用四等导线和二等水准测量出井口各个控制点坐标i1(x1,y1,h1)～in(xn,yn,hn)。
进一步优选的方法为，所述步骤S3中，在井底布设控制点A，控制点A的高度与控制点B处架设的全站仪高度一致。
又进一步优选的方法为，所述步骤S3中，在井底布设控制点A，控制点A的高度与控制点B处架设的全站仪高度一致。
再进一步优选的方法为，所述步骤S3中，使用天顶测距法将高程传递至井边控制点A。
再又进一步优选的方法为，所述步骤S4为，使用全站仪测量井口各个控制点的距离L1～Ln和方向X1～Xn，然后测量井边控制点A方向X和与全站仪高差H。
更加优选的，通过下列公式对控制点B的误差进行验证：
Figure RE-GDA0002388297730000031
m＝mp/3
ρ＝206265
其中，S为控制点B处全站仪和各个井口控制点平距即Di，S1为B处全站仪和各个井口控制点ii的平距，S2为S1为B处全站仪和各个井口控制点ii+1的平距，r为αi，αi为相邻边的夹角,SAB为固定ii-ii+1边长度，
Figure RE-GDA0002388297730000032
为Di边的边长误差，
Figure RE-GDA0002388297730000033
为Di+1边的边长误差，mr为测角误差,mp过程计算点中误差，m为控制点B中误差，A为点ii处夹角，B为点ii+1处夹角。
本发明还提供了一种用于竖井联系方法的测量装置，包括：全站仪、机架、棱镜；
所述棱镜为多个，各个棱镜分布设置于竖井井口及竖井井底，所述竖井井口位置处的棱镜按照避开拐角点，沿井口边每边均匀布设三个棱镜的方式进行设置，并且，处于两个相对井口边上的棱镜对称设置；
所述设置于竖井井底的棱镜包括设置于竖井井底中心位置处的第一棱镜、设置于竖井井底边缘位置的第二棱镜；
所述全站仪通过所述机架设置于所述第一棱镜设置点上。
对上述结构进行优选的技术方案为，设置于所述竖井井口位置处的所述棱镜，位于同一边上的三个棱镜中，相邻的两个棱镜的间距，与该条边上的拐角点到该条边上距离该拐角点最近的棱镜之间的间距相等。
本发明的有益效果在于：
1.本发明通过勾股定理来计算水平方向的方法，避免使用竖直角，进而削弱了大气折光对水平距离计算的影响。
2.通过井口设置的多个棱镜来进行联系测量，每次复测只需一台全站仪，一站即可完成。
3.本发明采用全站仪与棱镜配合测量，抗风、抗震能力强，长时间也能稳定工作。使用器械少，完成一次测量时间短，每次复测只需一台全站仪，便于复测。
附图说明
图1为本发明实施例中各设备纵向布置示意图。
图2为本发明实施例中竖井井口布置的控制点分布图。
其中，1-全站仪，2-棱镜，3-全站仪到井口控制点的距离Li。
具体实施方式
为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种竖井联系方法及一种用于竖井联系方法的测量装置的具体实施方式及工作原理进行详细说明。
采用本发明所提供的竖井联系方法需要用到的测量装置包括：全站仪 1、机架、多个棱镜2。其中，各个棱镜2分布设置于竖井井口及竖井井底；全站仪1设置于竖井井底。
将上述测量装置应用于本实施例的竖井联系方法，具体包括：
第一步：在竖井井口及竖井井底布设控制点。
如图2所示，本实施例中的竖井井口为20米*40米的矩形结构，共四条边，在竖井井口布设12个控制点，在20米长的边上，两端不布设，每5米布设一个，在40米的边上，两端不布设，每10米布设一个，使得处于两个相对井口边上的控制点对称设置，本实施例中，位于同一边上的三个控制点，相邻的两个控制点之间的间距，与该条边上拐角点到该拐角点距离最近的控制点之间的间距相等。避开拐角处设置控制点是因为现有技术中，竖井井口拐角处一般都设置有排水管道跟通风管道，因为每个边均匀布设控制点，处于两个相对边上的控制点需要对称设置，均匀布设是为了保证对称，让两边测量的误差相互抵消。如果拐角上布设，就需要每个角都要布设，有一个拐角存在困难就不行。
第二步：在竖井底部边缘布设一个控制点A，在竖井中心布设一个控制点B，并于各个控制点架设检测装置。
如图1所示，控制点A布设于竖井井底边缘位置，控制点B布设在竖井中心。优选的，控制点A的高度与控制点B处架设的全站仪高度一致。在井底中心控制点B架设全站仪1，在井口各个控制点及井底控制点 A处均架设棱镜2。
第三步：测量出井口各个控制点坐标i1(x1,y1,h1)～in (xn,yn,hn)，优选的，本实施例中采用四等导线及二等水准分别测出各个控制点坐标；将高程传递至井边控制点A，高程为h，本实施例中采用了天顶测距法将高程传递至井边控制点A。
第四步：通过控制点B上架设的全站仪1测量竖井井口12个控制点的距离L1～Ln和方向X1～Xn，然后测量井边控制点A方向X和与全站仪高差H。
第五步：计算控制点B处全站仪1与各个井口控制点之间高差Zi＝hi- h-H，使用勾股定理计算控制点B处全站仪1和各个井口控制点2平距
Figure RE-GDA0002388297730000051
计算相邻边的夹角αi＝Xi+1-Xi，使用平差软件即可计算出全站仪所在控制点的坐标。
以下公式为进行联系测量传递控制点B的精度估算公式，通过下列公式能够对控制点B的误差进行验证：
Figure RE-GDA0002388297730000061
m＝mp/3
ρ＝206265
其中，S为控制点B处全站仪和各个井口控制点平距即Di，S1为B处全站仪和各个井口控制点ii的平距，S2为S1为B处全站仪和各个井口控制点ii+1的平距，r为αi，αi为相邻边的夹角,SAB为固定ii-ii+1边长度，
Figure RE-GDA0002388297730000062
为Di边的边长误差，
Figure RE-GDA0002388297730000063
为Di+1边的边长误差，mr为测角误差,mp过程计算点中误差，m为控制点B中误差，A为点ii处夹角，B为点ii+1处夹角。
本发明通过勾股定理来计算水平方向的方法，避免使用竖直角，可以削弱大气遮光平距测量的影响，方法简捷快速，预埋棱镜后，每次测量只需在井底架设全站仪即可完成，方便复测和检核。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种竖井联系方法，其特征在于，采用棱镜、全站仪，通过包括下述步骤的方式实施：
S1.在竖井井口布设控制点：在竖井井口处，避开井口拐角处，于井口每边均匀布设三个控制点，处于两个相对井口边上的控制点对称设置；
S2.测量出井口各个控制点坐标i1(x1,y1,h1)～in(xn,yn,hn)；
S3.在井底布设控制点A、控制点B，架设检测装置：控制点A布设于竖井井底边缘位置，将高程传递至井底边缘控制点A，高程为h；控制点B布设在竖井中心，在井底中心控制点B架设全站仪，在井口各个控制点及井底控制点A处架设棱镜；
S4.使用全站仪测量井口各个控制点的距离L1～Ln和方向X1～Xn，然后测量井边控制点A方向X和与全站仪高差H；
S5.计算控制点B处全站仪与各个井口控制点之间高差Zi＝hi-h-H，使用勾股定理计算控制点B处全站仪和各个井口控制点平距
Figure FDA0003297549010000011
计算相邻边的夹角αi＝Xi+1-Xi，使用平差软件即可计算出全站仪所在控制点的坐标。
2.如权利要求1所述的竖井联系方法，其特征在于，步骤S1中，位于同一边上的三个控制点，相邻的两个控制点之间的间距，与该条边上拐角点到该拐角点距离最近的控制点之间的间距相等。
3.如权利要求1或2所述的竖井联系方法，其特征在于，所述步骤S2为使用四等导线和二等水准测量出井口各个控制点坐标i1(x1,y1,h1)～in(xn,yn,hn)。
4.如权利要求3所述的竖井联系方法，其特征在于，所述步骤S3中，在井底布设控制点A，控制点A的高度与控制点B处架设的全站仪高度一致。
5.如权利要求4所述的竖井联系方法，其特征在于，所述步骤S3中，使用天顶测距法将高程传递至井边控制点A。
6.如权利要求1所述的竖井联系方法，其特征在于，通过下列公式对控制点B的误差进行验证：
Figure FDA0003297549010000021
m＝mp/3
ρ＝206265
其中，S为控制点B处全站仪和各个井口控制点平距即Di，S1为B处全站仪和各个井口控制点ii的平距，S2为B处全站仪和各个井口控制点ii+1的平距，r为αi，αi为相邻边的夹角,SAB为固定ii-ii+1边长度，
Figure FDA0003297549010000022
为Di边的边长误差，
Figure FDA0003297549010000023
为Di+1边的边长误差，mr为测角误差,mp过程计算点中误差，m为控制点B中误差，A为点ii处夹角，B为点ii+1处夹角。
7.一种用于如权利要求1所述的竖井联系方法的测量装置，其特征在于，包括：全站仪、机架、棱镜；
所述棱镜为多个，各个棱镜分布设置于竖井井口及竖井井底，所述竖井井口位置处的棱镜按照避开拐角点，沿井口边每边均匀布设三个棱镜的方式进行设置，并且，处于两个相对井口边上的棱镜对称设置；
所述设置于竖井井底的棱镜包括设置于竖井井底中心位置处的第一棱镜、设置于竖井井底边缘位置的第二棱镜；
所述全站仪通过所述机架设置于所述第一棱镜设置点上。
8.如权利要求7所述的用于竖井联系方法的测量装置，其特征在于，设置于所述竖井井口位置处的所述棱镜，位于同一边上的三个棱镜中，相邻的两个棱镜的间距，与该条边上的拐角点到该条边上距离该拐角点最近的棱镜之间的间距相等。
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