基于雙激光基準井筒變形監(jiān)測的精度分析.pdf

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1、第5期礦山測量No.52015年lO月MINESURVEYING0ct.2015doi:10.3969/j.issn.1001—358X.2015.05.023.基于雙激光基準井簡變形監(jiān)測的精度分析于志龍,臧炳貴,朱利超(山東省水利勘測設計院,山東濟南250000)摘要:誤差分析和精度評定是雙激光基準在井筒變形監(jiān)測中的重要組成部分。文中針對雙激光基準在井筒變形監(jiān)測中的應用,詳細說明了交會角對測量結果精度的影響。根據(jù)雙激光基準在井筒變形監(jiān)測中的應用原理和測量步驟,建立井筒變形監(jiān)測點的誤差模型進行誤差預計。實例證明該誤差模型可以用于井筒變形監(jiān)

2、測的實際生產(chǎn)中,并得到良好的效果。關鍵詞:激光基準;井筒變形監(jiān)測;誤差預計;精度分析中圖分類號:TD76文獻標識碼:B文章編號:1001—358X(2015)05—0068一o4傳統(tǒng)的立井井筒變形監(jiān)測是在井筒中下放兩根(。,Y)、-,2(:,Y:)和他們之間的距離s,通過測量得長鋼絲,地面測量確定鋼絲的坐標,通過測量井筒變到監(jiān)測點到兩基準點之間的距離s。,s。那么,根據(jù)形監(jiān)測點到兩根鋼絲的距離計算監(jiān)測點的坐標。但公式可以計算任何監(jiān)測點的坐標是,傳統(tǒng)的鋼絲基準在進行測量時,耗費大量人力物Al+slCOSOt1力并長時間占用井筒。利用激光垂準

3、儀建立激光基Y^Y1+s1sinotJ準進行礦山立井井筒變形監(jiān)測可以大大縮短占用井式中:Ot為基準點J,與監(jiān)測點A連線的坐標方位角;筒時間、減少外業(yè)工作量,從而提高測量的效率。激s為監(jiān)測點A到基準點的距離。光垂準儀發(fā)射的激光具有非常高的垂直度(1/75000—1/100000),減少了井筒中氣流、水滴等環(huán)境因素的影響,提高了測量的精度。由于激光垂準儀射程較短,一般在200m左右,一次建立基準無法完成整個井筒的測量任務時,必須在井筒中進行激光基準的變換與重建。任何測量都會引入誤差,激光基準的變換與重建是根據(jù)上一次測量結果反算完成的。激光基準

4、變換的測量誤差會對監(jiān)測點的測量產(chǎn)生影響,監(jiān)測點測量之前每次基準變換的誤差都會累積到下一次測量中,從而導致測量精度的降低。測量時不同交會圖1測量示意圖角對監(jiān)測點點位誤差的影響也不同。為了確定利用由于激光垂準儀上下發(fā)射激光的射程只有200雙激光基準進行井筒變形監(jiān)測的精度,本文將根據(jù)m左右,理想條件下,一次建立激光基準的測量范圍雙激光基準在井筒變形監(jiān)測中應用的原理、測量方不會超過400m。因此,測量過程中必須進行激光基法與步驟,對井筒變形監(jiān)測點的點位誤差進行分析,準的變換和重建。當測量接近激光射程時,需要在通過建立誤差模型進行監(jiān)測點點位誤差預計

5、。井筒中選擇若干個點圖形位置良好、方便測量的點(可以是監(jiān)測點,也可以另選點位)用于計算新激光1雙激光基準在井筒變形監(jiān)測中的應用基準的坐標,精確測量其到兩基準點之間的距離,并與傳統(tǒng)的鋼絲垂球基準的測量原理相同,在井計算他們的坐標。重新安置激光垂準儀,建立新的筒中建立雙激光基準,精確測量變形監(jiān)測點到兩激激光基準。精確測量上述點到新激光基準之間的距光基準點的距離,按照測邊交會原理計算監(jiān)測點的離,仍然根據(jù)測邊交會的方法計算新激光基準的坐點位坐標。如圖1所示,已知兩基準點的坐標,標,如此便完成了激光基準的變換與重建。按照相68第5期于志龍等:基于雙

6、激光基準井筒變形監(jiān)測的精度分析2015年10月同的測量方法,利用新激光基準測量井筒中的變形監(jiān)測點。\/2交會角對點位精度的影響\/\/’一誤差利用雙激光基準進行井筒變形監(jiān)測時,所選的監(jiān)測點與兩基準點之間構成的交會角不同,監(jiān)測點的點位精度也不相同。如圖2所示,監(jiān)測點P和基準點.,,,.,:的交會角為JB,到兩個基準的距離分別為圈3點位誤差與交會角的關系圖口和b。由于距離測量誤差比較小,近似的用直線段由圖3可知,當交會角在40?!?40。之間時,點代替圓弧,所以有:位誤差在2m。以下,交會角為90。時,點位誤差最小。。=6./sin~b=6b

7、/sin~當交會角小于3O?;蛘叽笥?50。,監(jiān)測點的點位誤差會急劇增加。所以,監(jiān)測點點位和基準變換與重建時計算新基準坐標的點應根據(jù)需要選擇合適的位置,以防止誤差過大。3精度預計首次建立激光基準時,基準點的坐標通過與地面控制點聯(lián)測獲得。初次建立激光基準時,地面控制點的精度為m。測角精度為m,邊長測量精度為m.。按照測回法建立激光基準計算基準點的點位精圖2距離交會誤差分析圖度mT為:那么P點的點位誤差可根據(jù)余弦定理計算:峨l_±兩激光基準與地面控制點之間的距離相差較堅小,可以認為兩個激光基準的精度相同,即:mⅢ=m。=m。由首次建立的激光基

8、準測量得到的監(jiān)測根據(jù)a和b誤差的符號組合不同,點位誤差計點的點位坐標精度為m。,那有:算的公式也不同。為了計算的方便,用△。,△分別拉ml表示含符號的誤差,那么計算公式可以統(tǒng)一為:-±—土點位

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