矿山测量-PPT课件

《矿山测量》模块一：测量基本知识项目一：课程概述项目二：点位表示方法

项目三：直线定向

学时：2

基本内容：1.测量学研究的对象和内容；2.矿山测量研究的对象和任务；3.测量工作基准面及测量常用坐标系；4.直线定向；5.点位的表示方法，国家通用坐标和高程；6.坐标方位角及象限角。项目一：课程概述

一、测量学研究的对象和任务

测量学是一门研究地面、地下和空间各物体的空间形态及其空间位置的科学。对象是：点的空间位置。

主要任务：1、测图采集信息------信息处理------制作载体（测）（算）（绘）2、测设（标定）读图--------信息处理--------

显示二、矿山测量研究内容与任务

▪1.矿山测量学（MineSurveying）：是运用测绘、采矿和地质等学科的理论、技术与方法，研究矿产资源勘查、

规划设计、建设开发和生产经营过程中，从地面到井下，

从矿体（煤层）到围岩，从静态到动态的空间信息采集、

处理、表达、利用，据此解决矿产资源合理开发与矿区资

源环境保护问题的一门科学技术。

▪2.矿山测量研究内容

(1)矿产勘探阶段地面控制测量、地形图测绘、勘探点的

标定。

(2)矿山设计阶段地形图测绘、工业广场测量、线路测量。(3)矿山建设阶段井筒和巷道、建筑物施工测量、设备安

装与线路测量。

(4)矿山生产阶段井巷标定、岩层与地表移动研究、土地

复垦。

(5)矿山报废矿山测绘资料整理与移交。

(6)矿山信息系统的研究。▪3.矿山测量的任务

（1）井上下控制系统建立和大比例尺地形图测绘。

（2）矿山基本建设中的施工测量。

（3）八大矿图和专用图的测绘。

（4）资源利用的检查与监督。

（5）观测地表及岩层移动规律、开展“三下”采矿和矿柱的留设的方案设计。

（6）进行土地复垦与环境治理工作。

（7）进行矿区内的地籍测量。

（8）参与矿区（矿）月、季、年生产计划的编制。

（9）建立矿山测量信息系统。4.矿山测量作用矿山测量是矿山的眼睛，起到至关重要的三大作用。

▪第一均衡生产；

模块四：矿井测量

项目一：矿井联系测量

学时：4

基本内容：1.

进井点和井口水准基点；2.平面联系测量；3.高程联系测量。Ax12

34BABxx

ⅠⅡ

两井定向示意图任务一：近井点和进口水准基点

一、矿井联系测量的目的和任务

将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。

将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。

将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称导入高程。矿井联系测量的目的

是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。

其必要性在于：(1)需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系。

(2) 需要确定相邻矿井的各巷道间及巷道与老塘(采空区)间的相互关系，正确地划定两相邻矿井间的隔离矿柱。

(3) 为解决很多重大工程问题，如井筒的贯通或相邻矿井间各种巷道的贯通，以及由地面向井下指定地点开凿小井或打钻孔等等。

联系测量的任务在于确定：(1)

(2)井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；

(3)井下水准基点的高程H

。二、矿井联系测量方法和精度要求

矿井定向概括说来可分为两大类：一类是从几何

原理出发的几何定向；另一类则是以物理特性为

基础的物理定向。几何定向分为:(1)通过平硐或斜井的几何定向；(2)通过一个立井的几何定向;

(一井定向)；(3)通过两个立井的几何定向(两井定向)。物理定向分为：

(1)(2)(3)用陀螺经纬仪定向。联系测量的主要限差

类别容许限差备注

几何定向由近井点推算的两次独立定向结果的互差一井定向：< 2′ 两井定向：<1′井田一翼长度小于300m的小矿井，可适当放宽限差，但应< 10′

陀螺经纬仪定向同一边任意两测回测量陀螺方位角的互差15″级: <40″25″级: <70″陀螺经纬仪精度级别是按实际达到的一测回测量陀螺方位角的中误差确定的

井下同一定向边两次独立陀螺经纬仪定向的互差15″级: <40″25″级: <60″《规程》中几何定向的限差，是根据当时制定《规程》时各矿的实际定向精度规定的。根据一些局矿的统计资料，求得两次独立定向平均值的中误差Mα0和两次独立定向的容许互差△α列于下表：实际定向精度与规程限差对比

模块二：测量三项基本工作

项目三：距离测量

学时：2

基本内容：1.视距测量；2.钢尺量距；3.

光电测距。距离测量概述：

✓距离测量是测量的三项基本工作之一：

是量测地面点之间的水平距离。

✓距离测量的主要方法有：

•1. 视距测量—利用测量仪器的视距丝测距；

•2. 钢尺量距—主要指钢卷尺量距；

•3. 电磁波测距—测距仪、全站仪测距；

•4. 卫星测距—GPS测量。距离一般概念：

•距离：两点之间连线在大地水准面上投影点之间的弧长。

•倾斜距离：不在同一水平面上两点间连线的长度。

•水平距离：两点间连线在水平面上投影的长度。

★一、视距测量

（一）视距测量原理

视距测量是一种间接测距方法；它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分划的视距标尺(地形塔尺或普通水准尺)，根据光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差；其中测量距离的相对误差约为1/300，低于钢尺量距；测定高差的精度低于水准测量和三角高程测量；视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。

•优点：测量速度快，不受地形限制，用一台经纬仪即可完成平距以及高差测量。

•不足：精度低，距离相对误差一般约1/300，精密视距测量可达1/2000。

•用途：主要用于地形图测绘（地形点的平距与高差测量）；随着电磁波测距的发展和广泛应用，其使用越来越少。（一）视线水平时视距测量

100lmn

DKll

（尺间隔）（二）

视

线

倾

斜

时

视

距

测量2cos1tansin22DKl

hDivKliv



（二）视距测量观测一般步骤：

（1）在A点上安置经纬仪（包括对中、整平）；

（2）另一点B上竖立标尺；

（3）经纬仪瞄准B点的标尺；

（4）读数（上丝、中丝、下丝以及竖盘读数）

（5）按公式计算水平距离、高差。视距测量记录表测站名称A 测站高程45.37 仪器高1.45 仪器DJ6测点下丝读数上丝读数（m）视距间隔(m)中丝读数S(m)竖盘读数竖直角水平距离D(m)初算高差h′(m)高差(m)测点高程H(m)备注°′″°′″

模块二：测量三项基本工作项目二：高程测量学时：6基本内容：1.水准测量原理与水准仪；2.水准测量方法；3.三角高程测量。任务一：水准测量原理与水准仪一、引入：水准测量(Leveling)：使用水准仪和水准尺，根据水平视线，测定两点之间的高差，从已知点高程推算未知点高程的方法。高程(Elevation)：地面点到高度起算面的垂直距离。➢1、绝对高程：地面点沿铅垂线到大地水准面的距离。（1）1956年黄海高程系，水准原点高程为72.289m；（2）1985年国家高程基准，水准原点的高程为72.260m。➢2、相对高程：地面点到一般水准面的铅垂距离，又称为假定高程。HAHA 'AHBHB 'hABB大地水准面水准面bahAB前视读数后视读数bahAB测高差hAB的原理就是利用几何学中矩形对边相等；实质是用水准尺量取竖直方向的长度。二、水准测量原理➢水准测量原理➢前视、后视前视读数，后视读数；前视距离，后视距离前后是一个相对的概念➢高差符号的下标ABABhHHBA时，BAABBAABHHbahHHbah，，00BABAhHHAB时，BABABABAHHabhHHabh，，00BAABhh二、水准仪三脚架水准仪自动安平水准仪水准尺水准测量---司尺员水准测量---观测员与记录员•水准测量所使用的仪器是水准仪，工具为水准尺和尺垫。•国产水准仪按精度划分为四个等级：DS05、DS1、DS3、DS10。字母D和S分别代表“大地测量”和“水准仪”的第一个汉语拼音的第一个字母，后面数字仪器的精度。•工程测量中广泛使用的是DS3级水准仪。DS3微倾水准仪结构：主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。•望远镜：用于瞄准目标并在水准尺上读数。•由物镜、十字丝、对光透镜和目镜四部分组成。•物镜和对光透镜的作用是使物体在十字丝平面上成像。•十字丝的作用是照准尺子和读数。竖向的称为竖丝，横向的长丝称为横丝（中丝）。横丝上下的两条对称的短丝称为视距丝，用于测量距离。•十字丝交点与物镜光心的连线称为视准轴。•根据目镜端观测到的物体成像情况，可分为正像望远镜和倒像望远镜。•基座的作用是支承上部的仪器，并通过连接螺旋使仪器与三脚架相连。它包括轴套、脚螺旋、三角形底板等，仪器竖轴插入轴套内，上部可以绕仪器竖轴在水平方向旋转。•水准器：利用液体受重力作用后使气泡居于最高处的特性，用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。分圆水准器和管水准器两种。•圆水准器安装在基座上，供粗略整平用，管水准器安装在望远镜旁，用于精确整平视准轴。微倾的结构特点在于：•为提高目估水准管气泡居中精度，微倾式水准仪的水准管上方安装有复合棱镜系统。如果气泡不居中，气泡的两个半边影象不重合。可以使气泡居中精度提高一倍。三、水准尺和尺垫水准尺塔尺——由两节或三节套接而成，长3m或5米，接头处存在误差，多用于精度较低的水准测量中。双面尺(直尺或板尺)；黑面尺(基本分划)、红面尺(辅助分划)；常数K1=4.687m，K2=4.787m。用于三、四等精度以下的水准测量中。尺垫：•水准仪的正确操作程序包括：安置仪器、粗略整平、瞄准、精确整平和读数。1、水准仪安置打开三脚架，使高度适宜，目估架头大致水平，将三脚架尖踩入土中，用中心螺旋固定水准仪于架头上。2、粗略整平用脚螺旋使圆水准器气泡居中。三、水准仪的使用3、瞄准水准尺（1）目镜对光使十字丝成像清晰。（2）松开制动螺旋瞄准水准尺，再制动。（3）物镜对光，使水准尺影象清晰；转动微动螺旋使尺子像靠近十字丝竖丝一侧，便于读数。（4）消除视差。•目标像与十字丝分划板平面不重合，观测者的眼睛在目镜端上、下微微移动时，目标像与十字丝之间就会有相对移动的现象称为视差。•视差会影响读数的正确性，读数之前必须消除它。•消除视差的方法：用手暂时遮住物镜(或将望远镜对准天空)，旋转目镜调焦螺旋，使十字丝十分清晰；移去遮物镜的手(或瞄准标尺)，旋转物镜调焦螺旋使目标像十分清晰。4、精确整平：用水准管，灵敏度高。转动方向后，水准管气泡会偏离中央。用微倾螺旋使气泡两端影象符合后再读数。5、读数：观测者应用中丝先估读水准尺上毫米数(小于一格的估值)，然后读出米、分米及厘米值，一般应读出四位数。读数应迅速、果断、准确，读数后应立即重新检查符合水准气泡是否仍旧居中，如仍居中，则读数有效，否则应重新使符合水准气泡居中后再重新读数。•利用水准管整平仪器费时费力，目前多采用补偿器代替复合棱镜系统，取消水准管。使用时只需用圆水准器粗略整平，补偿器可使仪器视线精确水平。四、自动安平水准仪的使用例举：AP-128自动安平水准仪的使用：(1)安置安置好脚架并使脚架头大致水平，然后取出自动安平水准仪装在脚架上，并拧紧中心螺旋；(2)整平通过转动三个脚螺旋，使圆水准器气泡居中，方法同整平经纬仪。(3)检查当圆气泡位于圆的中心时，仪器瞄准远处的目标（目标与仪器的距离大约在75m左右）；旋转脚螺旋直到气泡远离圆的中心1/4处观测目标，如果目标图像离开原来的位置又慢慢回到初始位置时，观测者可以确认仪器的补偿器在起作用。再次旋转脚螺旋直到气泡移动到圆的中心，如果目标图像与仪器十字丝的关系没有改变，说明补偿器是好的。在使用仪器前检查补偿器是十分必要的。(4)读数用手旋转仪器对准目标的方向，使望远镜对准水准尺。调节对焦螺旋直到尺子的图像及望远镜十字丝都成像清晰。调节仪器的水平微动螺旋使十字丝的竖丝对准水准尺的中间位置。1、水准仪各部件名称、用法及基本操作训练...2、粗平训练...3、精平训练...4、读数训练...一、一个测站上的水准测量基本操作：1、在两水准点间大致中间位置安置水准仪，并进行粗略整平；2、照准后视水准点上的水准尺，转动微倾螺旋，使管水准器气泡居中后，按中丝读取后视读数；3、照准前视水准点上的水准尺，转动微倾螺旋，使管水准器气泡居中后，按中丝读取前视读数；4、计算高差和待定点高程，即完成一个测站的基本测量基本概念：测站：安置仪器的位置称为测站。测点：立尺的位置称为测点。任务二：水准测量方法ABABhHH二、一个测段上的水准测量•当地面上两点高差大，或两点距离较远时，超过了允许的视线长度，或两点间地形复杂，通视困难，必须在其间安置多次仪器，分段观测nnnnnABbababababah1112211)()()()(•每一测站可测得前、后视两点间的高差，即：•h1=a1-b1•h2=a2-b2•……•hn=an-bn•各式相加，得：•hAB=Σh=Σa-Σb•B点高程为：HB=HA+Σh测站测点水准尺读数高差（m）高程（m）备注后视（a）前视（b）＋－计算检核BMATP12.0361.1180.918ⅡTP1TP20.8691.1870.318ⅢTP2TP31.4951.0780.417ⅣTP3B1.2561.8310.575∑5.656－5.214＋0.442∑5.214∑1.335－0.893＋0.442∑－0.893+0.44227.79627.35428.27227.95428.371Ⅰ27.796－27.354三、水准测量方法•在进行连续水准测量时，如果任何一测站的后视读数或前视读数有错误，都将影响所测高差的正确性。•在每一测站的水准测量中，为了能及时发现观测中的错误，通常采用两次仪器高法或双面尺法进行观测，以检核高差测量中可能发生的错误，这种检核称测站检核。1) 两次仪器高法•在每一测站上用两次不同仪器高度的水平视线(改变仪器高度应在10cm以上)来测定相邻两点间的高差；•如果两次高差观测值不相等，对图根水准测量，其差的绝对值应小于5mm，否则应重测。•表2-1为一附合水准路线进行水准测量的记录计算格式，表中圆括弧内的数值为两次高差之差。2) 双面尺法•用双面尺法进行水准测量就是同时读取每一把水准尺的黑面和红面分划读数，然后由前后视尺的黑面读数计算出一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，以这两个高差之差是否小于某一限值来进行检核。•在每一测站上仪器高度不变，这样可加快观测的速度。立尺点和水准仪的安置同两次仪器高法。在每一测站上，仪器经过粗平后，其观测程序为：①瞄准后视点水准尺黑面分划→精平→读数；②瞄准前视点水准尺黑面分划→精平→读数；③瞄准前视点水准尺红面分划→精平→读数；④瞄准后视点水准尺红面分划→精平→读数。•其观测顺序简称为“后一前一前一后”，对于尺面分划来说，顺序为“黑一黑一红一红”。•由于在一对双面水准尺中，两把尺子的红面零点注记分别为4687和4787，零点差为100mm，•在表2-2每站观测高差的计算中，当4787水准尺位于后视点，4687水准尺位于前视点时，采用红面尺读数计算出的高差比采用黑面尺读数计算出的高差大100mm；•当4687水准尺位于后视点，4787水准尺位于前视点时，采用红面尺读数计算出的高差比采用黑面尺读数计算出的高差小100mm。•每站高差计算中，要先将红面尺读数计算出的高差加或减100mm后才能与黑面尺读数计算出的高差取平均。•拓展：水准测量的注意事项•1)观测•(1)观测前应认真按要求检校水准仪，检查水准尺。•(2)仪器应安置在土质坚实处，并踩实三脚架。•(3)水准仪至前、后视水准尺的视距应尽可能相等。•(4)每次读数前，注意消除视差，只有当符合水准气泡居中后，才能读数，读数应迅速、果断、准确，特别应认真估读毫米数。•(5)晴好天气，仪器应打伞防晒，操作时应细心认真，做到“人不离开仪器”。•(6)只有当一测站记录计算合格后方能搬站，搬站时先检查仪器连接螺旋是否固紧，一手扶托仪器，一手握住脚架稳步前进。•2)记录•(1)认真，边记边复报数字，准确无误地记入记录手簿相应栏内，严禁伪造和转抄。•(2)字体要端正、清楚，不准连环涂改，不准用橡皮擦改，如按规定可以改正时，应在原数字上划线后再在上方重写。•(3)每站应当场计算，检查符合要求后才能通知观测者搬站。•3)扶尺•(1)扶尺员应竖直水准尺，注意保持尺上圆气泡居中。•(2)转点应选择土质坚实处，并将尺垫踩实。•(3)水准仪搬站时，应注意保护好原前视点尺垫位置不受碰动。四、水准点➢水准点水准点(Bench Mark)：用水准测量的方法测定的高程达到一定精度的高程控制点，简记为BM。水准点分为永久性和临时性两种。转点(Turning Point):传递高程的作用的中间点。1号楼5号楼21号楼至南湖新村水准点•为统一全国的高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地埋设并测定了很多高程点，这些点称为水准点(benchmark，通常缩写为BM)。•一、二等水准测量为精密水准测量(precise leveling)，三、四等水准测量为普通水准测量(general leveling)。•采用某等级的水准测量方法测出其高程的水准点称为该等级水准点；•各等水准点均应埋设永久性标石或标志，水准点的等级应注记在水准点标石或标记面上。•水准点标石的类型可分为：基岩水准标石、基本水准标石、普通水准标石和墙脚水准标志四种，•其中混凝土普通水准标石和墙脚水准标志的埋设要求见图1，水准点在地形图上的表示符号见下图所示。五、水准路线1234BM1BM2BM3BM4BM512BM1BM212BM112343(a)(b)(c)(d)闭合水准路线附合水准路线支水准路线水准网六、水准测量成果计算不同水准路线数据处理要求：（1）闭合水准路线Σh理=0 fh= Σh测地)(12平地)(40容容山mmnfmmLfhh•式中fh容为高差闭合差的容许值；L为水准路线长度，以km为单位；n为水准路线测站数。当地形起伏较大，每1km水准路线超过16个测站时按山地计算容许闭合差。