史培翠

摘 ? 要：傳統(tǒng)對(duì)因煤層開(kāi)發(fā)而引起的地表移動(dòng)監(jiān)測(cè)的測(cè)量方法比較依靠人力，在室外進(jìn)行操作其工作強(qiáng)度和工作量很大，而且因?yàn)榫窒扌詿o(wú)法獲得動(dòng)態(tài)科學(xué)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及國(guó)家對(duì)地表移動(dòng)測(cè)量技術(shù)和儀器的研究使其快速發(fā)展，目前在因煤層開(kāi)采而引起地表移動(dòng)普遍使用測(cè)量機(jī)器人和近景攝影測(cè)量技術(shù)。且通過(guò)實(shí)踐證明確實(shí)對(duì)測(cè)量提供極大的方便，而且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。本文通過(guò)分析兩種方法的優(yōu)勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上探索一種全新的監(jiān)測(cè)新方法。

關(guān)鍵詞：測(cè)量機(jī)器人 ?近景攝影測(cè)量 ?監(jiān)測(cè)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TD325 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（a）-0016-02

1 ? 兩種監(jiān)測(cè)的方法的應(yīng)用情況和對(duì)于觀察點(diǎn)的選取

1.1 測(cè)量機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)變化監(jiān)測(cè)里的運(yùn)用

測(cè)量機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)能源是由伺服馬達(dá)提供，并且根據(jù)機(jī)載的部分控制操作讓這個(gè)機(jī)器人能夠自己認(rèn)識(shí)目標(biāo)、量取目標(biāo)以及主動(dòng)的識(shí)別并且觀察數(shù)據(jù)。測(cè)量機(jī)器人的測(cè)量的角度十分準(zhǔn)確，他測(cè)量的角度精確度能夠接近0. 5″。而且在這個(gè)機(jī)器之上，對(duì)機(jī)器來(lái)進(jìn)行一定的監(jiān)測(cè)，從而了解到該機(jī)器的差分改正系數(shù)，從而滿足溫度、氣壓、大氣折光這些環(huán)境的因素對(duì)測(cè)量遠(yuǎn)近、測(cè)量的角度觀測(cè)值的實(shí)時(shí)差分進(jìn)行一定的修改，可以增加觀察的精確度。和一些正常的全站儀測(cè)量的機(jī)器人相比較來(lái)說(shuō)，有著自動(dòng)的照準(zhǔn)能力，可能會(huì)有著變形觀察系統(tǒng)，而且可以根據(jù)GeoBasic來(lái)開(kāi)始第二次的研究發(fā)明，所以測(cè)量的機(jī)器人能夠被很多人進(jìn)行大面積的使用?，F(xiàn)在TCA2003 已經(jīng)可以用于小浪底大壩外圍形狀變化監(jiān)測(cè)、電站的變形監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)工程中。一些其他的工程的例子，即使具體的檢查方式以及運(yùn)用的所有檢查程序的不一樣，然而它大概得道理和使用方法差不多，都是根據(jù)TCA2003的自己去對(duì)照瞄準(zhǔn)系統(tǒng)創(chuàng)造新的觀察系統(tǒng)，自己得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不一樣時(shí)期的具體位置。

1.2 近景攝影測(cè)量在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

近景攝影測(cè)量是根據(jù)攝影測(cè)量學(xué)衍生而來(lái)，其使用的測(cè)量手法是非接觸性，其優(yōu)點(diǎn)很明顯，例如測(cè)量速率快、高效率、能獲得較大信息、不和目標(biāo)產(chǎn)生近距離的接觸。近景攝影測(cè)量能夠利用不是量的數(shù)碼相機(jī)來(lái)去照相并且進(jìn)行測(cè)量，他用的工具成本十分低廉，并且方便咱們的工作人員進(jìn)行使用，在室外進(jìn)行工作時(shí)，會(huì)顯得非常靈活方便，由于此項(xiàng)技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于其他各大領(lǐng)域監(jiān)測(cè)，例如大壩、礦區(qū)等變形監(jiān)測(cè)。由于近景攝影測(cè)量原理，不同的研究人員在進(jìn)行地表移動(dòng)變形的測(cè)量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理時(shí)，可能會(huì)因?yàn)闇y(cè)量地的環(huán)境不同、攝影方式不同、數(shù)據(jù)處理方式不同，所以導(dǎo)致最終得到數(shù)據(jù)精度可能不同。

1.3 地表移動(dòng)變形觀測(cè)站基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇準(zhǔn)則

在進(jìn)行地表變形的監(jiān)測(cè)時(shí)需要選擇一個(gè)合適觀測(cè)站，在觀測(cè)點(diǎn)位置選擇上需要按以下進(jìn)行考慮：

（1）根據(jù)開(kāi)采沉降規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，地表移動(dòng)觀測(cè)線應(yīng)布設(shè)在地表移動(dòng)的主斷面上，觀測(cè)線方向應(yīng)布設(shè)成與采區(qū)面邊界相平行或垂直。

（2）設(shè)站地區(qū)，在觀測(cè)期間不能受到鄰近采區(qū)面開(kāi)采的影響。

（3）布設(shè)觀測(cè)站的基本控制點(diǎn)時(shí)要布設(shè)在預(yù)計(jì)采區(qū)范圍之外，埋設(shè)要牢固。

（4）為便于測(cè)站點(diǎn)的觀測(cè)和實(shí)際應(yīng)用，觀測(cè)線應(yīng)盡量選在較為平坦、視線開(kāi)闊的地區(qū)，避開(kāi)沖溝和陡崖及樹(shù)林。

（5）為充分反映地表的移動(dòng)變形狀況，地表觀測(cè)站測(cè)點(diǎn)應(yīng)有一定的密度。

2 ?地表移動(dòng)變形監(jiān)測(cè)新方法

2.1 分析精確度

觀測(cè)TCA2003測(cè)量碎步點(diǎn)的所具有的精確值，是不是能達(dá)到進(jìn)行山體轉(zhuǎn)移以及變形監(jiān)測(cè)作為像控點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)于精確度的基本要求。根據(jù)坐標(biāo)正算公式，得監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)表達(dá)式中，δ是垂直角，β分是水平角; S是斜距; k是大氣折光系數(shù);R是地球曲率半徑; i是儀器的高。Hi中第三部分是求氣差所帶來(lái)的，當(dāng)測(cè)距較短時(shí)，這部分可以不去考慮。

使近景攝影測(cè)量產(chǎn)生偏差的因素有一點(diǎn)多，其中比較主要的有攝影基線的放置以及攝影的方法、像控點(diǎn)的數(shù)目以及布設(shè)的方法、像控點(diǎn)位置進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的精確度、相機(jī)的像素以及鏡頭的不精確等。為了增加精確的程度，可以減少上文所提及的誤差，該文章通過(guò)運(yùn)用 TCA2003 來(lái)得到比較高的精度的像控點(diǎn)的位置，從誤差的本身考慮，從而提高了精確度。在照相以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)候，還能夠從別的誤差本身去處理，這樣可以降低誤差，從而使精確度變高，下文中變形監(jiān)測(cè)的方案有其他說(shuō)明。

2.2 變形監(jiān)測(cè)站制作

由于監(jiān)測(cè)站要成為 TCA2003 的監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及像控點(diǎn)，故對(duì)它的結(jié)構(gòu)有這其他的要求。它的觀測(cè)墩和地表運(yùn)動(dòng)觀測(cè)站的下面的觀測(cè)墩是一樣的，被埋藏在地面以下。觀測(cè)墩的上面需要放置基本的底座，基座上面裝有水準(zhǔn)器其更加平整。基座上有近景攝影測(cè)量，從而可以運(yùn)用標(biāo)靶，標(biāo)靶的厚度是一定的，它是固定的，而且能夠和基座相垂直。

監(jiān)測(cè)站在進(jìn)行埋藏時(shí)，應(yīng)該讓基座上面的水準(zhǔn)氣泡處于中間的位置，這樣可以讓標(biāo)靶保持垂直的狀態(tài)。如果想要測(cè)量近景攝影測(cè)量的像控點(diǎn)位置，僅僅要對(duì)監(jiān)測(cè)站坐標(biāo)在豎直方向來(lái)進(jìn)行更改。

由于觀測(cè)墩的整體是在地面之下的，并且它底面的面積很小，它伴隨著地表進(jìn)行整體的下移不會(huì)產(chǎn)生監(jiān)測(cè)站的整體的移動(dòng)，所以可將標(biāo)靶當(dāng)做是垂直的。

2.3 變形監(jiān)測(cè)的方案

在變形區(qū)之外的比較高的地面上選擇已經(jīng)知道坐標(biāo)的基準(zhǔn)站，用它來(lái)使 TCA2003保持平穩(wěn)，努力去減小基準(zhǔn)站以及監(jiān)測(cè)站間的遠(yuǎn)近。在礦山的變形地點(diǎn)建設(shè)比較持久的監(jiān)測(cè)站，持續(xù)不斷的觀察山體表面轉(zhuǎn)移的狀況。選取小部分處于變形區(qū)的外面，別的布設(shè)在變形區(qū)的里面，要保證地面表層運(yùn)動(dòng)盆地的主要特質(zhì)點(diǎn)周?chē)嬖诒O(jiān)測(cè)站，可以捕捉到移動(dòng)變化的消息信息。監(jiān)測(cè)站的情形要符近景攝影測(cè)量像控點(diǎn)的需要，需要合理的進(jìn)行放置，防止布設(shè)在一個(gè)直線或者是一個(gè)平面里。在拍攝以前非量測(cè)相機(jī)應(yīng)該開(kāi)始幾何的標(biāo)定，從而獲取相機(jī)內(nèi)各種方位上的元素、幾何糾變以及輻射糾變參數(shù)。在進(jìn)行室外拍攝的時(shí)候，需要運(yùn)用旋轉(zhuǎn)多基線交相攝影的方法，因此能夠減少對(duì)像控點(diǎn)布置的需要。依據(jù)它實(shí)際的地形，拍照的地點(diǎn)應(yīng)該比拍攝的區(qū)域要高，減少拍攝的距離，這樣能夠增加拍照的精確度。攝影基線的長(zhǎng)度需要根據(jù)攝影的遠(yuǎn)近以及拍攝的范圍來(lái)進(jìn)行考究。

監(jiān)測(cè)站布設(shè)完成以后，在基準(zhǔn)站安裝TCA2003，打開(kāi)系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)監(jiān)測(cè)，得到比較高的精度監(jiān)測(cè)站運(yùn)動(dòng)變形數(shù)據(jù)。依據(jù)地下的采煤掘進(jìn)的具體狀況來(lái)對(duì)山體拍攝，并且記下拍攝的時(shí)間，以對(duì)應(yīng)時(shí)間 TCA2003得到的監(jiān)測(cè)站坐標(biāo)作為像控點(diǎn)位置，以此計(jì)算得到精準(zhǔn)度很高的山體運(yùn)動(dòng)變形面狀的數(shù)據(jù)。這時(shí)，兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)的外業(yè)的任務(wù)一個(gè)人做即可，這樣能夠增加在外工作的效率，提高靈活性。

3 ?結(jié)語(yǔ)

采煤結(jié)束后地表變化的精準(zhǔn)估計(jì)應(yīng)該需要比較詳細(xì)的地面變化估計(jì)數(shù)據(jù)，為了確保礦井在以后的開(kāi)采過(guò)程中可以更好的地了解煤層開(kāi)采對(duì)地表變化所產(chǎn)生的影響，為礦井的更加各界的布置提出比較合理的信息，在之后能夠進(jìn)行地表的實(shí)地變形監(jiān)測(cè)，從而得到地表變形的在現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)，得到精準(zhǔn)以及靠譜的地表移動(dòng)變形參數(shù)。為礦井開(kāi)采設(shè)計(jì)以及地表建筑物的保護(hù)提供了安全可靠的證據(jù);也為礦區(qū)生態(tài)的恢復(fù)以及治理，選擇比較合理的復(fù)墾技術(shù)方案，來(lái)提供原始技術(shù)信息。

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