CN103528552B - 一种用于狭小空间的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于狭小空间的测量方法，用以解决现有技术无法对空间狭小的矿洞或溶洞进行测量的问题，该方法包括以下步骤：S1）在地面确定两个基点的坐标和高程，两基点高程相等，并通过此两个基点将一条无弹力线固定为直线；S2）牵引所述无弹力线的自由端通过待测量空间，在所述待测量空间内的每个拐点处设置固定装置，并通过所述固定装置将所述无弹力线拉紧并固定；S3）测量并记录拐点处参数，所述参数包括：每两个点间的线距，每个点两侧无弹力线之间的角度，相邻两个点间的坡度，所述点包括拐点和基点；S4）根据所测参数绘制所述狭小空间的平面图，并得到各拐点的坐标及高程，这样便知各拐点对应的地表位置。

Description

一种用于狭小空间的测量方法

技术领域

本发明涉及测绘领域，特别是指一种用于狭小空间的测量方法。

背景技术

现有的矿山测量方法有两种，一种是用电子产品接收卫星信号来确定某一点的坐标和高程；另一种是利用全站仪或经纬仪确定某点的坐标和高程。第一种条件需卫星信号，第二种方法需一定空间高度和宽度。

然而，我国很多溶洞和矿井，由于位于很深的地下并且空间狭小，既接收不到卫星信号也没有足够的空间来架设全站仪或经纬仪的设备，因而现有技术对此种空间狭小的溶洞和矿井无法进行测量。

发明内容

本发明提出一种用于狭小空间的测量方法，解决了现有技术无法对狭小空间进行测量的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于狭小空间的测量方法，包括以下步骤：

S1）在地面确定两个高程相同的基点，并确定各基点的坐标和高程，在各所述基点处设置点固定装置，通过各所述点固定装置将无弹力线拉紧并固定，从而依次连接两个所述基点；

S2）牵引所述无弹力线的自由端通过待测量空间，在所述待测量空间内的每个拐点处设置点固定装置，并通过所述点固定装置将所述无弹力线拉紧并固定；

S3）测量并记录所需参数，所述参数包括第一个拐点与其相邻基点之间的线距L₀、相邻两拐点间的线距L_x、第一个拐点与其相邻基点间的坡度α₀、相邻两拐点间的坡度α_x、与第一个拐点相邻的基点处的拐角β₀、其他各拐点处的拐角β_x；

S4）根据测量的参数绘制所述狭小空间的平面图，得到各拐点的坐标及高程。

其中，步骤S1）所述两个基点的连线作为基线，与所述基点高程相同的所有点组成的平面为参考平面。

步骤S2）所述的拐点为在所述狭小空间中方向或者高度发生改变的关键位置点。另外，在每个方向或者高度发生改变的关键位置并不是一个点，而具有一定宽度，所述拐点的选择以方便测量拐点处拐角为标准。

步骤S3）中拐角β₀以与第一个拐点相邻的基点为顶点，以所述基线作为一条边，以第一个拐点与其相邻的基点的连线投射到所述参考平面上的线为拐角β₀的另一条边。

步骤S3）中，β_x为第x个拐点处的拐角（x为自然数），第x个拐点的高程为Zx，高程为Zx的所有点组成的平面为第x平面。步骤S3）中各拐点处的拐角β_x以第x个拐点为顶点，该拐点两侧的连线投射到所述第x平面上的线为拐角β_x的两边。

优选的，步骤S4）具体为：

1）确定绘图比例，在所述平面图中确定各所述基点的位置；

2）以与所述基点等高程的所有点组成的平面为参考平面，根据线距L₀和坡度α₀计算出第一个拐点与其相邻基点的连线投影到所述参考平面的距离L_a0，由L_a0和拐角β₀确定第一个拐点在所述平面图上的位置；同理，依次确定其他拐点在所述平面图中的位置，作出所述狭小空间的平面图；

3）将所述狭小空间的平面图与相同比例所述狭小空间所在地地表的地形图进行结合比对，得各拐点坐标，并根据所测参数采用数学方法计算出各拐点高程；或者直接采用数学方法计算出各拐点的坐标与高程。

优选的，所述点固定装置包括一底板、固定在所述底板上用于固定所述无弹力线的凸起物。

优选的，所述基点的坐标和高程由GPS测量。

优选的，步骤S3）中所述的与第一个拐点相邻的基点处的拐角β₀和所述各拐点处的拐角β_x通过量角器测量。

优选的，步骤S3）中所述第一个拐点与其相邻基点间的坡度α₀和所述相邻两拐点间的坡度α_x通过坡度仪测量。当然，坡度值有可能为零。

优选的，步骤S3）中所述第一个拐点与其相邻基点之间的线距L₀和所述相邻两拐点间的线距L_x采用钢尺或测距仪测量。

优选的，所述无弹力线为施工线或钢丝。

上述方案中，所述的基点一般选择溶洞或矿井等狭小空间外的地面上的两个点，当然所述基点也可以为所述狭小空间内可以接收GPS信号的点。基点作为狭小空间测量的参照点，所述基点设置两个，各基点采用无弹力线连接，其中第一个基点为起始点，所述无弹力线的自由端由最后一个基点依次牵引至所述狭小空间的各个拐点，同时将各点连接。

另外，如果所述狭小空间的起点位于直井下面，先在地面上选取两个点，然后将地面上选取的点采用线锤向下平移至待测狭小空间的起点附近，作为基点，然后按照上述方案进行测量。

综上所述，本发明的测量方法所用器材简单，只要待测量空间能够允许人穿过，即可以完成测量，能够解决我国大量位于地下深处或者深山中的溶洞的测量，以及大量无法搭建全站仪设备的矿井的测量，能够在矿山井下发生矿难时准确提供其在地面的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的狭小空间的测量方法的步骤流程示意图；

图2为拐角测量方法示意图；

图3为另一种拐角测量方法示意图；

图4为再一种拐角测量方法示意图；

图5为本发明实施例测得的平面图；

其中，1-量角器；11-量角器的中心；12-量角器的零刻度线；2-拐角的一条边；3-拐角的另一条边；4-线锤。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种用于狭小空间的测量方法，包括以下步骤：

S1）在地面确定两个高程相同的基点，并确定各基点的坐标和高程，在各基点处设置点固定装置，通过各点固定装置将无弹力线拉紧并固定，从而依次连接两个基点；

S2）牵引无弹力线的自由端通过待测量空间，在待测量空间内的每个拐点处设置点固定装置，并通过点固定装置将无弹力线拉紧并固定；

S3）测量并记录所需参数，参数包括第一个拐点与其相邻基点之间的线距L₀、相邻两拐点间的线距L_x、第一个拐点与其相邻基点间的坡度α₀、相邻两拐点间的坡度α_x、与第一个拐点相邻的基点处的拐角β₀、其他各拐点处的拐角β_x；

S4）根据测量的参数绘制狭小空间的平面图，得到各拐点的坐标及高程。

步骤S4）具体为：

1）确定绘图比例，在平面图中确定各基点的位置；

2）以与基点等高程的所有点组成的平面为参考平面，根据线距L₀和坡度α₀计算出第一个拐点与其相邻基点的连线投影到参考平面的距离L_a0（L_a0=L₀*cosα₀），由L_a0和拐角β₀确定第一个拐点在平面图上的位置；同理，依次确定其他拐点在平面图中的位置，作出狭小空间的平面图；

3）将狭小空间的平面图与相同比例狭小空间所在地地表的地形图进行结合比对，得各拐点坐标，并根据所测参数采用数学方法计算出各拐点高程；或者直接采用数学方法计算出各拐点的坐标与高程。

作为优选实施方式，点固定装置包括一底板、固定在底板上用于固定无弹力线的凸起物。底板可以为木板，凸起物可以为铁钉，在实际实施过程中可采用石头或砖块固定木板。

作为优选实施方式，基点的坐标和高程由GPS测量。

作为优选实施方式，步骤S3）中的与第一个拐点相邻的基点处的拐角β₀和各拐点处的拐角β_x通过量角器测量。

作为优选实施方式，步骤S3）中第一个拐点与其相邻基点间的坡度α₀和相邻两拐点间的坡度α_x通过坡度仪测量。

作为优选实施方式，步骤S3）中第一个拐点与其相邻基点之间的线距L₀和相邻两拐点间的线距L_x采用钢尺或测距仪测量。所述测距仪可以为红外测距仪。

作为优选实施方式，无弹力线为施工线或钢丝。一般采用的钢丝为18#钢丝。

如图2，图3，图4所示，第x个拐点处的拐角β_x的测量包括三种情况：

图2所示为第x个拐角β_x的两条边均位于第x平面上时的测量方法，采用量角器1测量，将量角器的中心11放在第x个拐点处，拐角的一条边2（离基点侧较近的边）与量角器的零刻度线12重合，拐角的另一条边3所指示的刻度即为的拐角β_x的角度。

图3所示为第x个拐角β_x离基点较近的边位于第x平面，而另一条边不在第x平面时，拐角β_x的测量方法。将量角器的中心11放在该拐点上，拐角的一条边2（离基点侧较近的边）与量角器的零刻度线12重合，在线锤4辅助下，将拐角的另一条边3投射到量角器上（等效于投射到第x平面），线锤4的垂线与量角器1接触的位置所显示的角度即为该拐角β_x的角度。

图4所示为第x个拐角β_x的两条边均不在第x平面时，拐角β_x的测量方法。将量角器的中心11放在该拐点上，量角器1所在平面与第x平面平行，在线锤4辅助下，分别将两条边（图中2和3）投射到量角器1上（等效于投射到第x平面），得到两个角度读数，数值较大的角度与数值较小的角度的差值即为该拐角β_x的角度。

实施例：

采用本发明的用于狭小空间的测量方法测得如图5所示的矿山平面图，包括以下步骤：

S1）在地面确定两个高程相同的基点，即基点A1和基点A2，并由GPS测量确定基点A1和基点A2的坐标和高程，基点A1和基点A2处均设有点固定装置，该点固定装置包括一底板和设置在底板上的凸出物，分别将18#钢丝或施工线拉紧并固定在各点固定装置上的凸出物上，从而依次连接基点A1和基点A2；

S2）牵引该18#钢丝或施工线的自由端通过待测量空间，在待测量空间内的五个拐点处均设置点固定装置，将18#钢丝或施工线拉紧并依次固定在拐点B1至拐点B5处点固定装置的凸出物上，这样五个拐点以及两个基点便通过点固定装置和无弹力线依次连接；

S3）测量并记录所需参数，参数包括：拐点B1与基点A2间拉紧的18#钢丝或施工线长度L₀、拐点B1与拐点B2间拉紧的18#钢丝或施工线长度L₁、拐点B2与拐点B3间拉紧的18#钢丝或施工线长度L₂、拐点B3与拐点B4间拉紧的18#钢丝或施工线长度L₃、拐点B4与拐点B5间拉紧的18#钢丝或施工线长度L₄、拐点B1与基点A2间的坡度α₀、拐点B1与基点A2间的坡度α₁、拐点B2与基点3间的坡度α₂、拐点B3与基点4间的坡度α₃、拐点B4与基点5间的坡度α₄、基点A2处的拐角β₀、拐点B1处的拐角β₁、拐点B2处的拐角β₂、拐点B3处的拐角β₃、拐点B4处的拐角β₄；其中，坡度α₀、α₁、α₂、α₃、α₄通过坡度仪测量，拐角β₀、β₁、β₂、β₃、β₄通过量角器测量，长度L₀、L₁、L₂、L₃、L₄采用钢尺或红外测距仪测量；

S4）根据测量的参数绘制狭小空间的平面图，得到各拐点的坐标及高程。

步骤S4）具体为：

1）确定绘图比例，在平面图中确定基点A1和基点A2的位置；

2）以与基点A1和基点A2等高程的所有点组成的平面为参考平面，根据线距L₀和坡度α₀计算出拐点B1与基点A2的连线投影到参考平面的距离L_a0（L_a0=L₀*cosα₀），由L_a0和拐角β₀确定拐点B1在平面图上的位置；根据线距L₁和坡度α₁计算出拐点B1与拐点B2的连线投影到与拐点B1等高的所有点组成的第一平面的距离L_a1（L_a1=L₁*cosα₁），由L_a1和拐角β₁确定拐点B2在平面图上的位置；根据线距L₂和坡度α₂计算出拐点B2与拐点B3的连线投影到与拐点B2等高的所有点组成的第二平面的距离L_a2（L_a2=L₂*cosα₂），由L_a2和拐角β₂确定拐点B3在平面图上的位置；根据线距L₃和坡度α₃计算出拐点B3与拐点B4的连线投影到与拐点B3等高的所有点组成的第三平面的距离L_a3（L_a3=L₃*cosα₃），由L_a3和拐角β₃确定拐点B4在平面图上的位置；根据线距L₄和坡度α₄计算出拐点B4与拐点B5的连线投影到与拐点B4等高的所有点组成的第四平面的距离L_a4（L_a4=L₄*cosα₄），由L_a4和拐角β₄确定拐点B5在平面图上的位置；

3）将狭小空间的平面图与相同比例狭小空间所在地地表的地形图进行结合比对，得各拐点坐标，并根据所测参数采用数学方法计算出各拐点高程；或者直接采用数学方法计算出各拐点的坐标与高程。

上述只是简单举例，由于具体地形复杂，各种复杂情形不能穷尽，在测量时，需根据各种类型的拐点在符合本绘图目的的原则下利用本方法所介绍的原理进行参数测量并进行计算，以便得出待测量空间中每个拐点投影到地面平面图的位置，以及得到其海拔高度。

综上，本发明的测量方法所用器材简单，只要待测量空间能够允许人爬过，即可以完成测量，能够解决我国大量位于地下深处或者深山中的溶洞的测量，以及大量无法搭建全站仪和经纬仪的矿井的测量，能够在矿山井下发生矿难时准确提供其在地面的位置。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于狭小空间的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)在地面确定两个高程相同的基点，并确定各基点的坐标和高程，在各所述基点处设置点固定装置，通过各点固定装置将无弹力线拉紧并固定，从而依次连接两个所述基点；

S2)牵引所述无弹力线的自由端通过待测量空间，在所述待测量空间内的每个拐点处设置点固定装置，并通过点固定装置将所述无弹力线拉紧并固定；

S3)测量并记录所需参数，所述参数包括第一个拐点与其相邻基点之间的线距L₀、相邻两拐点间的线距L_x、第一个拐点与其相邻基点间的坡度α₀、相邻两拐点间的坡度α_x、与第一个拐点相邻的基点处的拐角β₀、其他各拐点处的拐角β_x；

S4)根据测量的参数绘制所述狭小空间的平面图，得到各拐点的坐标及高程。

2.根据权利要求1所述的用于狭小空间的测量方法，其特征在于，步骤S4)具体为：

1)确定绘图比例，在所述平面图中确定各所述基点的位置；

2)以与所述基点等高程的所有点组成的平面为参考平面，根据线距L₀和坡度α₀计算出第一个拐点与其相邻基点的连线投影到所述参考平面的距离L_a0，由L_a0和拐角β₀确定第一个拐点在所述平面图上的位置；同理，依次确定其他拐点在所述平面图中的位置，作出所述狭小空间的平面图；

3)将所述狭小空间的平面图与相同比例所述狭小空间所在地地表的地形图进行结合比对，得各拐点坐标，并根据所测参数采用数学方法计算出各拐点高程；或者直接采用数学方法计算出各拐点的坐标与高程。

3.如权利要求1所述的用于狭小空间的测量方法，其特征在于：所述点固定装置包括一底板、固定在所述底板上用于固定所述无弹力线的凸起物。

4.如权利要求1所述的用于狭小空间的测量方法，其特征在于：所述基点的坐标和高程由GPS测量。

5.如权利要求1所述的用于狭小空间的测量方法，其特征在于：步骤S3)中所述的与第一个拐点相邻的基点处的拐角β₀和其他各拐点处的拐角β_x通过量角器测量。

6.如权利要求1所述的用于狭小空间的测量方法，其特征在于：步骤S3)中所述第一个拐点与其相邻基点间的坡度α₀和所述相邻两拐点间的坡度α_x通过坡度仪测量。

7.根据权利要求1所述的用于狭小空间的测量方法，其特征在于：步骤S3)中所述第一个拐点与其相邻基点之间的线距L₀和所述相邻两拐点间的线距L_x采用钢尺或测距仪测量。

8.根据权利要求1所述的用于狭小空间的测量方法，其特征在于：所述无弹力线为施工线或钢丝。