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1、矿山测量技术及管理知识 培训教材 责任编辑： 主 编：王晖 编 辑：闫韦如 邓志永 山东黄金技校 （二0一三年十月） 第一篇 矿山测量 n n 技术知识 第一篇 矿山测量技术 n第一章 坐标系统 n第二章 测量基础知识 n第三章 小范围控制测量 n第四章 工程测量 n第五章 测量误差理论基本知识 n第六章 地形图的基本知识 n第七章 测量科研成果简介 第一节 测量工程仪 第二节 SURPAC软件测量应用 第三节 测绘CAD速成 第四节 电子手簿 第五节 管网系统 第六节 罗盘仪导线测量现状及提高测量精度的探讨 第七节 尼龙测量标志杆在我矿井下测量控制点中的应 用 第八节 矿山测量差错事故的原因
2、及预防 第十节 手持激光测距仪在竖井高程传递的研究及应用 第一章 坐标系统 第一节 参考系统 第二节 坐标系统 第三节 高程系统 参考系统 基本概念：水准面；大地水准面；水平面；大地体；椭球定位；大地原点等。 n测量工作的研究对象是地球的自然表面，而地球表面又是高低起 伏极不规则的，有高山、丘陵、平原、荒漠、河流、湖泊和海洋等 。因此，为了使地面点相对定位、合理处理测量数据和测绘地形图 ，就必须选择适当的基准面（参考体）作为测量的依据。 n通过测绘工作者的长期实践和科学调查，发现地球表面的总面积 为510083042km2，其中海洋占70.8，而陆地仅占29.2，因此人 们设想把地球总的形状看
3、成是被海水面所包围的球体，即设想将静 止的海水面向陆地延伸，形成一个封闭的曲面，这样，地球的表面 就成了一个较地球自然表面规则且光滑的曲面，这个曲面被称为水 准面。 n水准面是受地球重力影响而形成的，是一个处处与重力方向垂直 的连续曲面，并且是一个重力场的等位面。与水准面相切的平面称 为水平面。 n海水面可高可低，因此符合上述特征的水准面有无穷多个，其中 与静止的平均海水面相吻合的一个，称为大地水准面。由大地水准 面所包围的地球实体，称为大地体，它代表了地球的自然形状和大 小。 n经过大量的测量实践研究证明，大地体与一个以椭球的短轴为旋 转轴的旋转椭球的形状十分近似，而旋转椭球是可以用数学公式
4、严 格表示的，因此，测量上就是用这个旋转椭球体的表面来近似代替 大地水准面并作为测量计算和制图的基准面。即：参考椭球 表示椭球大小的基本参数 长半轴、短半轴b、扁率a= （- b）/ 各国推算的椭球参数 椭球名称长半轴(m)短半轴b(m)扁率 a年代和国家 德兰布尔637565363565641：3341800年 法国 白塞尔637739763560791:299.21841年 德国 克拉克637824963565151:293.51880年 英国 海福特637838863569121:297.01909年 美国 克拉索夫斯基637824563568631:298.31940年 前苏联 我国1
5、980年国 家大地测量坐 标系 63701406356755.31:298.2 57 1975年国际大地 测量与地球物理 联合会推荐 n我国在解放前采用海福特椭球，解放后，因经济、国防建设特别 是地形测图的需要，采用了前苏联克拉索夫斯基椭球参数。目前采 用的是1975年“国际大地测量与地球物理联合会”推荐的椭球，称为 “1980年国家大地测量坐标系”，其大地原点位于陕西省泾阳县永乐 镇境内。 n由于参考椭球的扁率很小，所以在地形测量的研究范围内，可以 近似地将地球看作是圆球，其半径采用椭球曲率半径的平均值，即 ： R=(a+a+b)/3=6371014m 测量常用坐标系统 基本概念：大地坐标系
6、；地理坐标系；独立平面直角坐标系；高斯-克吕格平面直 角坐标系等 n在较大区域内进行测量工作时，必须顾及地球的曲率，故地面点 的投影位置可采用球面坐标系。在较小的区域范围内，可将地球表 面当作平面看待，此时可建立相应的平面直角坐标系统。 n测量工作中常用的球面坐标系是大地坐标系，平面坐标系是高斯- 克吕格平面直角坐标系，常用的高程系是正高系。 n大地坐标系：以参考椭球面和法线为依据，确定地面上任一点在 参考椭球面上的位置而建立的坐标系。表示方式：大地经度L、大地 纬度B、大地高H。 n地理坐标系：以大地水准面和铅垂线为依据，用地理经度 、地理 纬度确定地面任一点在大地水准面上的位置而建立的坐标
7、系。 独立平面直角坐标系 n在小区域内进行测量工作时，通常采用平面直角坐标系。测量中 的所采用的平面直角坐标系与数学中相似，只是坐标轴位置互易。 在象限的编号顺序上，测量坐标系按照顺时针编号，而数学坐标系 则按逆时针编号。 数学平面直角坐标系测量平面直角坐标系 高斯-克吕格平面直角坐标系 高斯投影方法：目的是将椭球面投影到平面上。使投影带的中央 子午线与横置圆柱体相切，展开后为X轴，向北为正；赤道投影展开 后为Y轴，向东为正。 投影 剪开 展平 6带的划分 u为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经 度0开始，将整个地球分成60个带，6为一带。 计算公式： L =6N-3 L中
8、央子午线经度 N投影带号。 3带的划分 n若仍不能满足精度要求,可进行3 带的划分。 n3 带计算公式： n L =3N n L中央子午线经度 n N投影带号。 我国高斯平面直角坐标的表示方法 n 1）先将自然值的横坐标Y加上500000米； n 2）再在新的横坐标Y之前标以2位数的带号。 n我国的坐标系统主要有： n1954年北京坐标系 n1980年国家大地坐标系 高程系统 n高程分为：绝对高程、相对高程 n绝对高程：地球表面某点沿铅垂线到大地水准面的距离叫该点的绝对高程 （简称高程或标高，也叫海拔），一般用H表示。 n相对高程：地球表面某点 沿铅垂线到任一假定水准面的距离叫该点的相 对高程
9、。 n我国的高程系统主要有： n1985年国家高程系统 n1956黄海高程系统 n地方高程系统 n水准原点：青岛市观象山 n高程为H0=72.260m（85国家高程） n =72.289m （56黄海高程） 第二章 测量基础知识 第一节 高程测量 第二节 角度测量 第三节 距离测量 测量工作中用水平面代替水准面的限度 1对距离的影响两点距离10Km内，可用水平面代替水准面。 2对水平角的影响当测区面积在100Km2内，可用水平面代替 水准面。 3、对高程的影响距离500m就有2cm的高差误差，所以即使距 离很短也要顾及地球曲率的影响。 基本原理: 利用水准仪提供的“水平视 线”，测量两点间高差
10、，从而由 已知点高程推算出未知点高程。 大地水准面 hAB A B HA HB=HA+hAB 水平视线 水 准 尺 水 准 尺 ab 前进方向 高程测量水准测量 A后视点 a后视读数 B前视点 b前视读数 1、A、B两点间高差 hAB=-b (井下情况顶板取负值） 2. B点的高程 HB=HA+hAB 3.视线高程 HL=HA+=HB+b 大地水准面 hAB A B HA HB=HA+hAB 水平视线 水 准 尺 水 准 尺 ab 前进方向 水准路线的布设形式 1闭合水准路线(closed leveling line) 由已知点BM1已知点BM1 2附合水准路线(annexed levelin
11、g line) 由已知点BM1已知点BM2 3支水准路线(spur leveling line) 由已知点BM1某一待定水准点。 图形：水准路线布设形式 3.支水准路线线 BM1 1 2 1 BM1 2 3 4 1.闭闭合水准路线线 2.附合水准路线线 BM1 BM2 1 2 3 地球曲率对测站高差的影响 地球曲率对高差的影响 hAB hAB =(S- Sb)(S+Sb)/2R 由公式我们可以看出当前 后视距相等时，地球曲率对高 差的影响为0。 同时在工作中还可以采用 双尺面读数法或两次仪器高法 检核观测数据。（黑面高差值和 红面高差值之间的差值不超过5mm ；两次仪器高测得的高差值不超过 5
12、mm ） 高程测量三角高程测量 n hAB=D x tan + i v （井下情况）（） n在实际工作中，当D300m时，球气差的影响是可以忽 略不计的 第二节 角度测量 第二节 角度测量 角度测量水平角测量 水平角：从空间一点出发的两条空间直线在水平投影面上的夹角。 水 平 面 a b A O B 0 b a 水平度盘 0 180 90 270 n范围：顺时针003600 n =b-a n当ba时 = b a n当b360 则 减360 aBC=aBA+B（- 360 ） 证明：如图 aBC=aBA -（ 360 -B ） =aBA +B - 360 距离测量 n距离测量一般采用的方法： 1
13、、钢尺量距 2、水准仪测距 S=K *（上丝读数下丝读数）（K=100） 3、电磁波测距（手持激光测距仪、全站仪等） 4、坐标反算距离 第三章 小范围控制测量 第一节 概述 第二节 平面控制测量 第三节 导线测量 一、控制测量(control survey)的意义及概念 1、意义 为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网和高程控制网。 控制误差的积累。 作为进行各种细部测量的基准 2、基本概念 小地区（小区域）(block, region) ：不必考虑地球曲率对水平 角和水平距离影响的范围。 控制点(control point) ：具有精确可靠平面坐标或高程的测量 基准点。 控制网(cont
14、rol network)：由控制点分布和测量方法决定所组成 的图形。 控制测量(control survey)：为建立控制网所进行的测量工作。 3、控制测量方法 按内容分： 平面控制测量：测定各平面控制点的坐标X、Y。 高程控制测量：测定各高程控制点的高程H。 按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级 按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量 )、卫星定位测量 按区域分：国家控制测量、城市控制测量、小区域工程控制测量 二、国家控制网的概念 n1.平面：国家平面控制网由一、二、三、四等三角网 (triangulation network)组成。 n2.高程：国家高程控
15、制网是由一、二、三、四等水准网(leveling network)组成。 国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。 图形：国家一、二等平面控制网布置形式 n 3. 小地区（15km2以内）控制测量 u小地区平面控制： 国家城市控制点首级控制图根控制。 u小地区高程控制： 国家或城市水准点三、四等水准图根点高程。 平面控制测量 一、经纬仪导线测量 1导线的定义：将测区内相邻控制点（导线点）(traverse point)连成直线而构成的折线图形。 2适用范围：主要用于带状地区 (如：公路、铁路和水利) 、隐 蔽地区、城建区、地下工程等控制点的测量。 3、导线布设形式 1）闭合导线 多用于面积较宽阔的独立地区。 2）附合导线 多用于带状地区及公路、铁路、水利等工程的勘测与施工。 3）支导线 支导线的点数不宜超过2个，仅作补点使用。 还有导线网，其多用于测区情况较复杂地区。 图形：导线的布设形式 附合导线 闭合导线 支导线 单结点导线（导线网） 4、导线测量外业 1）踏勘选点及建立标志 2）测水平角转折角(左角、右角)、连接角 3）量水平边长 4）起始方位角的测定 5）导线测量记录 附合导线外业: n已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。点1、2、3、4为新建导线点 DB1 D12 D23 D34 D4C A B 1 2 3 4 C D
