摘要：现代全站仪以其精确、高效、灵活的特点，即测角、测距、测高差自动化程度越来越高，瞄准目标测量就能的到其坐标高程，这是全站仪用于控制测量、碎部测量常用的工作模式，也是数据成图的主要方法。
关键词：全站仪；自由设站；工程应用
1、概况
全站仪以其快速三维坐标测量和定位功能，以及外业数据自动化采集、自动记录自动采集等特点，深得人们的青睐。在采场空区中可以避开危险随意摆站，在提高安全作业的同时也提高了工作效率。全站仪自由设站功能使其拥有了更高效率和相对更高精度的优越性。解决大断面井巷施工、采场及空区测量困难等问题。
2、全站仪的特点
2.1 整体式的测量功能。角度和距离测量同时进行。其中距离测量有：连续、单次/N次、跟踪、粗测等模式。
2.2 程序功能模式。仪器内储存了各种程序模式，能进行三维坐标测量、导线测量、后方交会测量、放样测量等。
2.3 存储管理模式和数据通讯模式。全站仪有大两的内存和输入/输出接口，可以进行各种数据文件的输入/输出，可以外接数据采集器，并与计算机进行数据通讯。
2.4 测量精度高。仪器内部设置了大气改正和棱镜常数值，在距离观测时，已得到大气折光率和地球曲率的改正，仪器内设双轴补偿器，提高了角度测量精度。
3、自由设站的原理
3.1外业观测
任意未知点T上设站，至少照准2个已知点 观测全部要素（水平角，垂直角、距离、仪器高和目标高）。
图 1 所示是个最简单的图形。
3.2 高程解算
由于在 点反觇了A点和B点的高程，利用三角高程计算公式 01：
。若精度满足要求，表
明各观测元素是正确的，可取平均值或按边长分配误差，即可获得
3.3 平面坐标解算
实质是1种最简单的边角网平差。为获得点坐标的最或是值，可在
约束条件下，采用间接平差或条件平差法。间接平差以
参数，列出误差方程阵本文仅给出公式：
由于自由设站中仅存在1个多余观测，利用有关公式，可推证改正数阵为：
4、自由设站的优点
4.1 全站仪常规方法：在大断面井巷施工现场无设备和工具的情况下，测量人员无法在顶板埋设永久点，将测点设在巷道底板容易被过往车辆碾压破坏，导致下一次测量工作又要重复进行。在风大的巷道中作业时，点下对中比较困难，所耗时间较长。人员配备至少需要3人，一人操作、观测仪器，一人记录，一人负责前后视工作，在记录过程中有时会出现测错、量错、记错、算错的情况。
4.2 采用自由设站，后方交会测量方法：打破以往测点布设在巷道顶板，对于大断面巷道、采场及空区，将测点布设在侧帮，操作方便；仪器自由架设，无需对中；测量成果自动测存于仪器中，无需记录、计算，支距测量，提高人员利用率；利用免棱镜测定支距点坐标，大大提高了工作效率；测量成果导入三维软件直接完成三维建模，即节省了收集资料的时间又保证了三维模型与现场吻合的准确性。
5、工程的应用
在高峰山1540中段1-2矿体高效采场的施测过程中，由于矿体变化比较大，每条采矿进路只有几米到十几米，用常规导线测量比较繁琐，埋设在顶板的测点容易被充填支护破坏，而采用自由设站简便容易，还不影响施工对组的工作，目前1-2矿体的开拓工程已经贯通1570中段，1-2矿体从开始施工到现在都坚持用自由设站测量。贯通后用自由设站测量附和到1570中段已知测点（常规导线测量点），其纵坐标差值：0.09米，横坐标差值：0.04米，点位差0.098米，导线全长490米，测量精度为1/5000。在1480中段7-2矿体开拓巷道与1415中段7-2矿体回风工程贯通后，采用自由设站对整条开拓巷道进行测量，最后附和到1415中段已知点上，其纵坐标差值：0.1米，横坐标差值：0.05米，点位差0.112米，导线全长620米，测量精度为1/5300。1510中段底部堑沟通过起丼拉分层准确贯通1540中段，由于分层金属镶和锚杆锚网支护较多也是采用自由设站测量。
6、存在问题
6.1 该仪器的新功能可以满足大断面、高效采场的施测生产需要，由于测量成果为测点坐标，方位均为反算，精度只是生产级别控制导线程度。
6.2对于要求精度高的交会点，长距离的贯通控制测量，应充分考虑已知点对交会结果的影响，以确保交会点的精度，同时每次自由设站都有必要第三方检核条件，以满足实际测量的需要。
6.3 自由设站摆站点与已知点不能在一条线（即0°或180°），与已知点所成角度为30°～120°（60°最为合理）。
7、总结
采用自由设站测量方法，能解决传统作业模式先控制、后碎部带来的诸多不便，可以控制、碎部同时进行；有时还可先碎部在控制，使测量的作业方法更加灵活。自由设站可以免去转站耽误的时间，在两已知点相互部通视时，自由设站就发挥出它的优势，点位选取方便，存在检核条件，防止出现粗差，既克服了后方交会险圆问题，又弥补了测边交会的不足。作业中，有时不必设置点位标志，节省仪器对中，节省作业时间。获取了测站点的点位坐标，其他问题就迎刃而解了，可相应展开后续工作。一般生产实践中，往往观测2 个已知点即可满足测量精度要求。诸如一般的施工放样、点位测定，可以满足生产要求，提高工作效率、人员利用率，自由设站具有较高的实用值。但仍存在一定的问题，需要去总结、分析、解决。
参考文献：
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[3]游祖吉．樊功瑜.测量平差教程[M]．北京测绘版社．I991
论文作者:王富
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：测量论文; 自由论文; 矿体论文; 巷道论文; 作业论文; 精度论文; 导线论文; 《基层建设》2019年第1期论文;