基于双激光基准井筒变形监测的精度分析.pdf

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1、第5期矿山测量No．52015年lO月MINESURVEYING0ct．2015doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2015．05．023．基于双激光基准井简变形监测的精度分析于志龙，臧炳贵，朱利超(山东省水利勘测设计院，山东济南250000)摘要：误差分析和精度评定是双激光基准在井筒变形监测中的重要组成部分。文中针对双激光基准在井筒变形监测中的应用，详细说明了交会角对测量结果精度的影响。根据双激光基准在井筒变形监测中的应用原理和测量步骤，建立井筒变形监测点的误差模型进行误差预计。实例证明该误差模型可以用于井筒变形监

2、测的实际生产中，并得到良好的效果。关键词：激光基准；井筒变形监测；误差预计；精度分析中图分类号：TD76文献标识码：B文章编号：1001—358X(2015)05—0068一o4传统的立井井筒变形监测是在井筒中下放两根(。，Y)、-，2(：，Y：)和他们之间的距离s，通过测量得长钢丝，地面测量确定钢丝的坐标，通过测量井筒变到监测点到两基准点之间的距离s。，s。那么，根据形监测点到两根钢丝的距离计算监测点的坐标。但公式可以计算任何监测点的坐标是，传统的钢丝基准在进行测量时，耗费大量人力物Al+slCOSOt1力并长时间占用井筒。利用激光垂准

3、仪建立激光基Y^Y1+s1sinotJ准进行矿山立井井筒变形监测可以大大缩短占用井式中：Ot为基准点J，与监测点A连线的坐标方位角；筒时间、减少外业工作量，从而提高测量的效率。激s为监测点A到基准点的距离。光垂准仪发射的激光具有非常高的垂直度(1／75000—1／100000)，减少了井筒中气流、水滴等环境因素的影响，提高了测量的精度。由于激光垂准仪射程较短，一般在200m左右，一次建立基准无法完成整个井筒的测量任务时，必须在井筒中进行激光基准的变换与重建。任何测量都会引入误差，激光基准的变换与重建是根据上一次测量结果反算完成的。激光基准

4、变换的测量误差会对监测点的测量产生影响，监测点测量之前每次基准变换的误差都会累积到下一次测量中，从而导致测量精度的降低。测量时不同交会图1测量示意图角对监测点点位误差的影响也不同。为了确定利用由于激光垂准仪上下发射激光的射程只有200双激光基准进行井筒变形监测的精度，本文将根据m左右，理想条件下，一次建立激光基准的测量范围双激光基准在井筒变形监测中应用的原理、测量方不会超过400m。因此，测量过程中必须进行激光基法与步骤，对井筒变形监测点的点位误差进行分析，准的变换和重建。当测量接近激光射程时，需要在通过建立误差模型进行监测点点位误差预计

5、。井筒中选择若干个点图形位置良好、方便测量的点(可以是监测点，也可以另选点位)用于计算新激光1双激光基准在井筒变形监测中的应用基准的坐标，精确测量其到两基准点之间的距离，并与传统的钢丝垂球基准的测量原理相同，在井计算他们的坐标。重新安置激光垂准仪，建立新的筒中建立双激光基准，精确测量变形监测点到两激激光基准。精确测量上述点到新激光基准之间的距光基准点的距离，按照测边交会原理计算监测点的离，仍然根据测边交会的方法计算新激光基准的坐点位坐标。如图1所示，已知两基准点的坐标，标，如此便完成了激光基准的变换与重建。按照相68第5期于志龙等：基于双

6、激光基准井筒变形监测的精度分析2015年10月同的测量方法，利用新激光基准测量井筒中的变形监测点。＼／2交会角对点位精度的影响＼／＼／’一误差利用双激光基准进行井筒变形监测时，所选的监测点与两基准点之间构成的交会角不同，监测点的点位精度也不相同。如图2所示，监测点P和基准点．，，，．，：的交会角为JB，到两个基准的距离分别为圈3点位误差与交会角的关系图口和b。由于距离测量误差比较小，近似的用直线段由图3可知，当交会角在40。～140。之间时，点代替圆弧，所以有：位误差在2m。以下，交会角为90。时，点位误差最小。。=6．／sin~b=6b

7、／sin~当交会角小于3O。或者大于150。，监测点的点位误差会急剧增加。所以，监测点点位和基准变换与重建时计算新基准坐标的点应根据需要选择合适的位置，以防止误差过大。3精度预计首次建立激光基准时，基准点的坐标通过与地面控制点联测获得。初次建立激光基准时，地面控制点的精度为m。测角精度为m，边长测量精度为m．。按照测回法建立激光基准计算基准点的点位精图2距离交会误差分析图度mT为：那么P点的点位误差可根据余弦定理计算：峨l_±两激光基准与地面控制点之间的距离相差较坚小，可以认为两个激光基准的精度相同，即：mⅢ=m。=m。由首次建立的激光基

8、准测量得到的监测根据a和b误差的符号组合不同，点位误差计点的点位坐标精度为m。，那有：算的公式也不同。为了计算的方便，用△。，△分别拉ml表示含符号的误差，那么计算公式可以统一为：-±—土点位