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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,技术知识,第一篇 矿山测量技术,第一章 坐标系统 第二章 测量基础知识 第三章 小范围控制测量 第四章 工程测量 第五章 测量误差理论基本知识 第六章 地形图的基本知识 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及预防 第十节 手持激光
2、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。,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。 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成是被海水面所包围的球体，即设想将静止
3、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。 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。,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。 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
4、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,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。 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；地理坐标
5、系；独立平面直角坐标系；高斯-克吕格平面直角坐标系等,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。 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。 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。 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系。,独立平面直角坐标系,在小区
6、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。,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,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中央子午线经度 N投影带号。,3带的划分,若仍不能满足精度要求,可进行3 带的划分。 3
7、 带计算公式： L =3N L中央子午线经度 N投影带号。,我国高斯平面直角坐标的表示方法,1）先将自然值的横坐标Y加上500000米； 2）再在新的横坐标Y之前标以2位数的带号。 我国的坐标系统主要有： 1954年北京坐标系 1980年国家大地坐标系,高程系统,高程分为：绝对高程、相对高程 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。 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。 我国的高程系统主要有： 1985年国家高程系统 1956黄海高程系统 地方高程系统 水准原点：青岛市观象山 高程为H0=7
8、2.260m（85国家高程） =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，从而由已知点高程推算出未知点高程。,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,水准路线的布设形式,1闭合水准路线(closed
9、 leveling line) 由已知点BM1已知点BM1 2附合水准路线(annexed leveling 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,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5mm ）,高程测量三角高程测量,hAB=
10、D x tan + i v （井下情况）（） 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。,范围：顺时针003600 =b-a 当ba时 = b a 当ba 时 = b+3600 a,角度测量竖直角测量,竖直角在同一铅垂面内，瞄准目标的倾斜视线与水平视线的夹角(也叫垂直角)。 =090 ，仰角为正，俯角为负。 2.原理： =目标视线读数水平视线读数 Z 天顶距 ZA ZC,水平角观测方法,测回法 1、适用：只有2个方向的单角,（AOB）,步骤（1）盘左瞄准左边A，配
11、度盘至000X，读取a1。 （2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。 则上半测回角值:1= b1-a1 （3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。 （4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。 则下半测回角值:2= b2-a2 （5）计算角值 若：1-240“（图根级） 则有： = （1+2）/2,1,a1,b1,测回法记录格式,左,右,254 24 06,180 05 00,74 19 06,00 04 18,74 23 42,74 19 24,74 19 15,方向观测法,1适用：在一个测站上需要观测两个以上方向。 2步骤：（有四个观测方向） （1）上半测回 选择一明显目标A作为起始方向（零方向），
12、用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。,A,B,O,C,D,（2）下半测回,倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。 同理各测回间按1800/N的差值，来配置水平度盘。,3. 计算、记录,(1)半测回归零差: J2 12 ；J6 18 （2）2C值（两倍照准误差）: 2C=盘左读数（盘右读数180）。 一测回内2C互差：J218 ；J6不作要求 （3）各方向盘左、盘右读数的平均值: 平均值=盘左读数+（盘右读数180）/2 （4）归零方向值: 将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值 （5）各测回归零方向值的平均值: 同一方向值各测回间互差:J2 12
13、“ ；J6 24“,方向观测法记录格式,方向观测法记录计算的实例讲解：,1、上半测回归零差=000212“- 000206“=6“。 2、OA方向2C值= 000212“- 18000206“=6“。 OD方向2C值= 18200224“- 200224“=0“。 这两个方向的2C互差= 6 “ 3、OA方向盘左、盘右读数的平均值： (000212“+(18000206“-1800)/2=000209“。 再取平均得：(000209“+ 000203“)/2=000206“ OD方向盘左、盘右读数的平均值： (18200224“+(200224“+1800)/2=18200224“。,4、OB
14、方向的归零方向值： 5101536“-000206“= 5101330“。 OD方向的归零方向值： 18200224“- 000206“= 18200018“。 5、OB方向各测回归零方向值的平均值： (5101330“+5101325“)/2= 5101328“。 OB方向值各测回间互差: 5101330“- 5101325“=5“ 。 方向观测法小结：,竖直角观测方法,、竖直角计算公式 顺时针注记 盘左：左=90-L 盘右：右=R-270 故一测回竖直角 =(左+右)/2 逆时针注记 故有： 左= L -90 右=270- R 一测回竖直角: =（左+右）/2,竖直角记录格式,竖盘 位置,
15、A,B,C,左,右,左,右,81 18 42,278 41 30,+8 41 18,+8 41 18,+6,+8 41 24,124 03 30,-34 03 30,235 56 54,-34 03 06,+12,-34 03 18,A,竖直角计算: 对于顺时针注记的： 正确的竖直角=(90+x) -L=左+x =R-(270+x)=右-x 结论：取盘左盘右平均值，可消除指标差的影响。 一般规范规定，指标差变动范围，J625“、J215 “。,指标差:,方位角,由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角。以真子午线方向为标准方向的，称为真方位角，用A表示；以磁子午线方向为标准方向的，称为磁方位角，用Am表示；以坐标纵线为标准方向的，称为坐标方位角，简称方位角，用表示。由于任何地点的坐标纵线都是平行的，因此，任何直线的正坐标方位角(如)和它的反方位角(如）均相差180。,方位角推算原理,正反方位角概念： 如图：aAB=aBA-180 结论：aab=aba180 “”的取用标准是： 使计算出来的aab在 0360范围内。,方位角推算原理,。,第一种推算原理 已知AB方位角 前方方位角=后方方位角+左角180 aBC=aAB+B 180 证明：如图 aBC=aAB+（B-180 ） =aAB +B-180 考虑水平角为锐角时 aBC=aAB+B180 ,
