矿山测量技术 2汇总

云南能源职业技术学院成教院矿山测量技术2010年9月错误!未指定书签。：单继勇-1-绪论一、测量学研究的对象和任务对象：确定地球的形状和大小。任务：确定地球的形状和大小，将地球表面形态及相关信息测绘成图。将图上设计的工程位置标定到实地。测量学的分科1、大地测量学2、地形测量学错误!未指定书签。：单继勇-2-3、摄影测量学4、工程测量学5、制图学二、矿山测量的任务和作用任务：精确建立井上、井下测量控制系统及时而准确地测绘各种矿图，正确标定井上、井下各工程位置，研究地表与岩层移动规律。第一章测量学基础知识第一节地面点位置的确定测量工作的实质是确定地面点的空间位置及平面坐标和高程。一、地球的形态和大小水准面——自由静止的水面（水平）称为水准面。大地水准面——通过平均海水面的水准面（与静止的海水面最接近）。椭球面——与大地水准面总体非常接近并能用数学形式表达的面。椭球面的形状和大小，可由元素：a、b、α来表示，我国采用的推荐元素：长半轴a=6378140错误!未指定书签。：单继勇-3-短半轴b=6356755.3m扁率α=1:298.257二、测量常用坐标系1、地理坐标系——地面点在球面上的位置用经度和纬度表示的。经线（经度）——子午面与椭球面的交线。纬线（纬度）——与赤道面平行的平面和椭球面的交线。用天文观测方法观测的称为天文地理坐标，用λ、φ表示。用大地测量方法确定的称为大地地理坐标用L、B表示。中、小比例尺地形图常用大地地理坐标。2、独立平面直角坐标假定平面直角坐标——在小区测量范围，若与外界联系有困难时可假定一个坐标作为测量的起始坐标。在小范围内可将椭球面看作为平面，便可用平面直角坐标来表示地面点在投影面上的位置。测量上用的平面直角坐标与数学坐标相似，只是坐标轴互换，测量坐标以X轴为纵轴，一般用它来表示南北方向；以Y轴为横轴，一般用它来表示东西方向。枞横坐标的交点称为坐标原点。象限：测量坐标按顺时针编号，这时因为测量上规定所有直线的方向都是从纵坐标北端起按顺时针方向量度的。实际工作中为避免坐标出现负值，常将平面直角坐标的原点选在测区的西南其点上，以此方向为坐标纵轴。错误!未指定书签。：单继勇-4-3、高斯平面直角坐标系为了研究方便把地球作为一个圆球看待，设想将一个平面圈成圆柱形，把它套在地球外面，使圆柱面恰好与地球表面上的某一子午线相切，这条子午线称为中央子午线或轴子午线。我国的分带投影是按照经度将地球划分为60个60（度）带，从00（度）子午线开始每隔经度60划分为一带，带号分别依次为1—60带（带号N自西向东）即：00——60、60——120、120——180……。位于各带边上的子午线称为分带子午线。位于各带中央的子午线称为中央子午线。各带中央子午线的经度N6按下式计算：λ6=60N－30若按30划分以带时中央子午线的经度N3按下式计算λ3=30N－3030带是以东经1030′开始，自西向东每隔30为一带，带号依次为1—120带。采用分带投影后，取各带的中央子午线为X轴，赤道为Y轴，交点为原点，从而建立了每个投影带，独立的高斯—克吕格坐标系。以中央子午线为纵轴的坐标值称为自然坐标。为了使横自然坐标值不出现负值，加上500㎞均为正值，为判断点位所在的投影带，规定在横自然坐标之前加注投影带号，这种坐标系称为国家统一坐标系。自然坐标值换算为国家通用坐标值时，X值不变，Y坐标值加上500错误!未指定书签。：单继勇-5-㎞后再在前面加注带号。由于我国境内60带带号为13——23；而30带带号为24——45，没有重复带号，故通过某点的通用值便可知道投影带是60带还是30带。三、高程系高程（绝对高程、海拔标高）——地面点沿铅垂线到大地水准面的距离，用“H”表示。假定高程（相对高程）——地面点到假定水准面的铅垂距离，用“H′”表示。高差——相邻两点高程之差，用“h”表示；高差有正，有负。正表示上坡，负表示下坡。我国采用的高程系为72.289m；和85年高程hAB=HB－HA=H′B－H′A，基准高程为72.604m。第二节测量工作的内容与原则一、测量工作的内容归纳起来不外乎两大类，即地形图和测绘（测定）和施工放样（测设）。地表形态：地物——自然物体和人工物体。地貌——地球表面高低起伏的形态。地形——地物和地貌的总称。地形图测绘——指将地面所有的地物、地貌用测量仪器按照一定的错误!未指定书签。：单继勇-6-程序和方法，依据地形图、图例或按比例测绘到图纸上的工作。施工放样——根据图上设计的地物按其尺寸和高程算出特征点和控制点的距离、角度、高差的数据将其标到实地。二、测量工作应遵循的原则一是由“整体到局部、从高级到低级、先控制后碎部”；二是“步步要检核”。三、测量工作概述1、控制测量即先在测区内选择一些有控制意义的地面点，精确测定其平面位置和高程。控制点——测量工作中，具有控制意义的地面点。控制网——由控制点构成的几何图形。控制测量包括平面控制测量和高程控制测量。2、碎部测量在测量工作中，将测定碎部点（地物、地貌的特征点）的工作称为碎部测量。特征点——地物的转角点，地貌的变坡点。测定碎部点的位置通常是进行控制测量再进行碎部测量。测量工作其实质是确定地面点的位置，也就是先测定三个元素，水平角β、水平距离S和高差h。测量工作步骤：（1）外业：踏勘选点、立标点、测角、量边、测高差。错误!未指定书签。：单继勇-7-（2）内业：资料整理、计算、绘图。第三节测量误差的概念一、测量误差的概念及来源概念——观测值与理论之差称为测量误差。误差来源：1、测量仪器本身的原因，仪器结构不完善，检校存在的误差。2、人为的原因、技术的熟练程度、责任心、感觉器官和鉴别能力。3、外界条件的影响、温度、湿度、风力、大气折光等。二、误差的种类按其性质分为系统误差和偶然误差。系统误差——在相同的条件，对某量作一系列观测，如果观测误差在大小、符号上表现出一致性或按一定的规律变化着或者保持常数，那么这类误差称为系统误差。当人们掌握了它的规律之后可以减少或消除之。偶然误差——在相同的观测条件下对某量作一系列观测，如果测量误差在大小、符号上都不表现出一致性，即每个误差的大小或符号从表面上来看没有任何规律性，这种误差称为偶然误差。三、偶然误差的特性真误差——观测值与现论值之差，用下式表示：△=L－1800偶然误差的规律：错误!未指定书签。：单继勇-8-1、偶然误差的绝对值不会超过一定的限值。2、绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多。3、绝对值相等的正、负误差出现的机会近于相等。4、偶然误差的算术平均值，随着观测次数的无限增加而趋近于零。即：limn≈0式中：〔△〕=△1+△2+△3+……△n.四、算术平均值在测量中算术平均值亦称为最或然值（接近于真值的值）也叫最可靠的值。设对某量进行n次观测，观测值为L1、L2、L3……Ln，则有：X=nLnLnLLL321算术平均值为什么是最或然值，设该量的值为X，观测值为L，则真误差为：△1=L1－X△2=L2－X△n=Ln－X将上式求和并除以n得：XnLn由偶然误差第四特性：limn≈0即得：x≈X在实际工作中，在计算时，不论观测次数的多少，均以算术平均值作为所求的最或值。错误!未指定书签。：单继勇-9-五、评定精度的标准1、中误差——在相同的观测条件下，对一个未知量进行多次观测，其观测值为L1、L2、L3……Ln，相应的真误差为：△n=Ln－X;M=±n；式中：〔△△〕=△21+△22+……△2n从式中知中误差不等于真误差，它仅是一组真误差的代表，中误差也小，精度越高反之精度越低。在通常情况下观测值的真值是不知道的，我们可以根据算术平均值与观测值之差，即最或然误差V（V=X－L），按下式计算观测值的中误差。M=±1n。用最或然误差计算观测值中误差的步骤：（1）检查外业观测记录，将观测值填入计算表格。（2）按式X=nLnLnLL21算术观测值的算术平均值。（3）计算最或然误差V（V=X－L），并用〔V〕=0进行检查。（4）将各个最或然误差V平方并求和。（5）按式M=±1n计算观测值的中误差。根据误差理论得知，算术平均值的中误差为：M=±1nnVVnm.2、相对中误差中误差的绝对值与观测值之比，常将分子化为1的分数表示：错误!未指定书签。：单继勇-10-K=mDDm1式中:K—相对中误差。在一般距离丈量中，为了计算方便，用往返各丈量一次，取往返丈量之差于往返丈量距离的平均值之比，将分子化为1，分母取整数来评定距离丈量的精度称为相对误差。3、极限误差实际工作中以二倍中误差作为极限误差，△M=2M。超过极限误差的值被认为是粗差，应舍弃重测.第四节测量常用的计算单位一、长度单位（常用的）公里（㎞）、米（m）、厘米（㎝）、毫米（㎜）二、面积单位（常用的）平方公里（㎞2）、平方米（㎡）。三、角度单位60进制的度：1圆周角=3600（度）；10（度）=60′（分）；1′（分）=60″（秒）。弧度：与半径相等的弧度所对的圆心角作为度量角度的单位称为1弧度。用“”表示。1圆周角=2π=3600（度）=3600÷2π=57.3º=57º18′00″′（分）=3438′错误!未指定书签。：单继勇-11-″（秒）=206265″第二章角度测量角度测量包括：水平角测量和竖（垂）直角（倾角）测量。测量仪器为经纬仪。第一节角度测量原理一、水平角及其测量的原理水平角——空间两条相交直线（测站点至两目标的反向线）垂直投影到水平面上所构成的角。用β表示，即：β=b－a=前视读数－后视读数。二、竖直角的测量原理竖直角——观测目标的方向（视线）与同一竖直面的水平之间的夹角，用δ表示。竖直角由水平线起视线在水平线以上的称为仰角，其角值为正，反之称为俯角，其角值为负。视准轴水平时的竖盘读数与照准目标后的度盘数之差即为竖直角。第二节光学经纬仪经纬仪的类型，按精度分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6常用的光学经纬仪为DJ2、DJ6。一、DJ6级光学经纬仪的构造1、基座：基座上有三个脚螺旋用来整平仪器。错误!未指定书签。：单继勇-12-2、度盘：用玻璃制成的圆盘，圆盘上刻有等角距地分划线，由00——3600顺时针注记。通常有30′、10水平度盘分划用以测量水平角。3、照准部主要部件有望远镜、水准器、轻动控制装置、读数设备、竖直度盘。（1）望远镜：作用照准看清目标，按成像分有倒像和正像。DJ6经纬仪为倒像。境内主要由目镜、物镜、调焦透镜、十字丝。望远镜的操作：①目镜对光：轻动目镜筒，使十字丝清晰。②物镜对光：转动调焦透镜，使目标清晰地成像在十字丝平面上。③消除视差：目标的影像与十字丝不重合称为视差。转动调焦透镜重新进行物镜对光。（2）水准器圆水准器用于粗平仪器;管水准器用于精平仪器。（3）轻动控制装置①照准部的制动和微动。②望远镜的制动和微动。③水平度盘的转动装置，一是水平度盘变换手轮。二、DJ6经纬仪的读数装置和读数方法读数设备包括：水平度盘、竖直度盘、光路系统和测微器。分划尺测微器及读数方法：读数窗视场，注有“水平”、“H”或“—”式样的为水平度盘读数错误!未指定书签。：单继勇-13-窗；注有“竖直”、“V”或“∣”式样的为竖直度盘读数窗，每个读数窗中均有60小格测微尺，1小格的分划值为一分，可估读到0.1分（6″）；每10格注记一个数字，从0——6表示10′的整倍数。第三节水平角观测在观测水平角前，首先是安置经纬仪。一、经纬仪的安置包括：对中、整平、两项工作。（一）、对中目的是经纬仪水平度盘中心位于测站点中心的铅垂线上。对中方法：1、用垂球对中，对中误差﹤1.5㎜。2、光学对中，对中误差﹤0.5㎜。①安置三脚架，高度适中，架头大致水平且初步对中。②调试对中目镜，使地面点影像清晰。③旋转脚螺旋或移动脚架，使测站点的影像位于对中标志中的圆圈中心。④伸将脚架使圆水准器泡居中（粗平）再旋转脚螺旋使管水中气泡居中（精平）。⑤稍微松动连接螺旋，在架头上平移仪器，使其精确对中。（二）