陀螺定向测量方法
陀螺仪标准基线定向测量方法
第2期
许文媳，等:陀螺仪标准基线定向测量方法
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高精度角度测量获得。 装置中平行光管C是定制的标准器,焦距/ =
550 nnn,可提供稳定的、接近无穷远的十字丝目 标⑴。对于a°c定向而言，整个过程相对单一，可行 性较高，而Sc的定向过程中却存在测角方法变换,
仪与平行光管对调焦误差引入的不确定度进行估 测。估测方法是以平行光管的十字丝为目标，使用 TS60照准目标读取水平角值,进行远近调焦后再照 准目标，并读取水平角读数，最后取2次读数差的绝 对值为不符值，完成一次试验。经过10次试验后， 最大不符值和最小不符值分别为0"和1.5",试验数 据按“极差法”评定不确定度：
依据JJG（测绘）5201 - 2013（陀螺经纬仪》的 要求，为了保障隧道工程定向的准确性，需对陀螺仪 进行检定。陀螺仪检定的计量标准器一般是指陀螺 仪标准基线，其主要作用就是提供方向基准。本文 主要探讨解决陀螺仪标准基线长、短目标点定向难 的问题。
2陀螺仪标准基线定向
2. 1陀螺仪标准基线的建设 参照《陀螺经纬仪》对陀螺仪计量标准装置的
Standard Baseline Orientation Measurement for Gyroscopes
XU Wenjing, WANG Lulu, DONG Xuming, WU Xuewen, SHEN Yingguang
摘要：陀螺仪标准基线是陀螺仪检定的主要计量标准器，标准基线组成的特殊性会导致其定向时 存在前后视距差过大的问题，进而在定向结果中引入不可控的调焦误差，大大降低定向精度。经过 大量的试验测试和研究，提出利用大视距差高精度测角法来消除调焦误差对定向精度的影响，并论 证了该方法的测量结果具有较高的可信度。 关键词：陀螺经纬仪检定；标准基线；调焦误差；定向精度；不确定度
陀螺定向方法和精度评定
陀螺逆转点法定向及精度评定摘要隧道或井巷工程测量导线布设的形式因受巷道形状的制约，若单纯采用改变导线布设形式或提高测角次数与精度等方法，往往难以满足工程施工对于测量的精度要求。
陀螺经纬仪是测量井下导线边方位角、提高测量精度的重要仪器。
尤其是在贯通测量中陀螺经纬仪的应用非常广泛。
贯通测量是一项十分重要的测量工作,必须严格按照设计要求进行。
巷道贯通后,其接合处的偏差不能超过一定限度,否则就会给采矿工程带来不利影响,甚至造成很大的损失。
本文对陀螺经纬仪工作原理介绍，以及陀螺经纬仪在贯通测量中的精度评定。
陀螺经纬仪在不同领域的贯通测量工作中运用实例的分析，总结出在贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置。
关键词：陀螺定向，贯通测量，陀螺经纬仪，精度评定ABSTRACTTunnel or shaft engineering measurement wires for the form of roadway, if simple shape by changing arrangement forms or improve wires and precision Angle measurement methods, and often difficult to satisfy the measurement accuracy for engineering construction. Gyro theodolite is measured in wire edge Angle, improve the measuring precision instruments. Especially in the measurement of the photoelectric theodolite gyro breakthrough is used extensively. Through measurement is a very important measurement work, must strictly according to the design requirements. The roadway expedite, its joint deviation cannot exceed a certain limit, otherwise they will be detrimental to the mining project, and even cause great losses. This paper introduces working principle of gyro theodolite, as well as the breakthrough in the measurement of the gyro theodolite accuracy assess. Gyro theodolite in different fieldsof the measurement of the examples, this paper leads in breakthrough measurement on the edge of the directional gyro adds the best position.Key words: directional gyro; through measurement; gyro theodolite; Accuracy Assessment目录1 绪论 (1)1.1陀螺定向的研究现状 (1)1.2研究陀螺定向的目的 (1)1.3陀螺定向的应用领域及发展趋势 (2)2 陀螺经纬仪定向测量原理与方法 (3)2.1陀螺经纬仪的类型与结构 (3)2.1.1 陀螺经纬仪定向的优点及应用领域 (3)2.1.2 陀螺经纬仪的基本结构 (3)2.1.3 陀螺经纬仪的类型 (4)2.2陀螺经纬仪定向的基本步骤 (5)2.3跟踪逆转点法测定陀螺方位角的作业过程 (7)2.3.1 陀螺仪悬带零位观测 (7)2.3.2 粗略定向 (8)2.3.3 精密定向 (9)3 陀螺定向的误差分析 (13)3.1陀螺定向的误差来源 (13)3.2陀螺定向在贯通测量中的精度评定 (14)3.2.1 陀螺方位角一次测定中误差 (14)3..2.2 一次定向中误差 (14)3.3陀螺定向在贯通测量中导线的平差 (15)3.3.1 具有两条陀螺定向边导线的平差 (15)3.3.2 具有三条陀螺定向边导线的平差 (17)4 陀螺定向在贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1陀螺定向在道路贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1.1 工程概况 (20)4.1.2 陀螺定向技术 (20)4.1.3 精度评定 (22)4.1.4 工程分析 (23)4.2陀螺定向在矿山贯通测量中的应用实例分析 (24)4.2.1 工程概况 (24)4.2.2 陀螺定向技术 (24)4.2.3 精度评定 (26)4.2.4 工程分析 (27)4.3陀螺定向在水利贯通测量中的应用实例分析 (27)4.3.1项目概况 (27)4.3.2 陀螺定向技术 (28)4.3.3 陀螺定向精度评定 (29)4.3.4 坐标解算及成果对比分析 (30)4.3.5 工程分析 (35)5 结论 (38)参考文献 (39)致谢...................................................... 错误!未定义书签。
垂直陀螺仪,使用规范
垂直陀螺仪,使用规范篇一：陀螺测斜仪定向操作规程SinoGyro陀螺测斜仪定向操作规程一、检查仪器密封圈是否都已上好并完好无缺，仪器连接丝扣处用丝扣油涂抹，连接好仪器并打紧。
二、在井上将井下仪放置在井斜20—30度之间。
三、转动井下仪，使定向引鞋的定键槽垂直向上并保持稳定。
四、开机，待仪器运转稳定后开始测量；连续测量三次以上，取最后三次稳定重力高边数值的平均值（重复性误差≤+1）作为“高边初始角”的值输入计算机。
五、重测，确认此时重力高边实测数值为零（误差≤+10）；仪器断电。
六、为了确保仪器井下顺利入键，定向接头下井之前必须与仪器引鞋进行地面入键测试，一切顺利后，定向接头方可下井。
七、仪器下井时，在定向键槽涂上铅油。
下放时下放速度≤2000米/小时；上提时≤1800米/小时。
当井下仪下放距离定向接头50米时，控制下放速度在1200-1500米/小时之间；仪器入键后，待地滑轮落地时，方可停绞车。
八、绞车停稳2分钟后，开机测量，连续测量2次，检查仪器稳定性和重复性并记录测量数据；一切正常后仪器断电，待陀螺停稳后上提30米以上，开始第二次坐键并测量；连续坐键三次，三次高边测量值误差≤+50时即可确认仪器入键。
九、仪器入键后不动，地面转动钻杆或油管至所需位置，然后上提下放钻杆或油管各三次，每次活动范围3—5米，待活动完成后开机测量定向键的位置，如果达不到要求，继续转动和活动井下工具，至定向键位置达到工艺要求为止，至此陀螺定向结束。
十、陀螺测斜仪高边转换角默认值为3度，测量过程中如果想同时观察陀螺高边和重力高边时，可在同一位置改变高边转换角的数值来实现。
十一、定向测量结束后，数据存盘，起出井下仪，进行现场资料交接。
SinoGyro陀螺测斜仪开窗侧钻定向表甲方：乙方：MDRO-021型陀螺测斜仪一、引言：MDRO-021型陀螺测斜仪是我公司新研制的第二代陀螺测斜仪。
MDRO-021型陀螺测量仪在技术上作了较大改正，使其模型更加完善，测量精度更高，测量速度更快，使其更加灵活方便。
分析矿井生产中陀螺定向测量的应用及精度
分析矿井生产中陀螺定向测量的应用及精度摘要：基于井下定向测量对生产安全及效率的重要性，在简单介绍陀螺定向测量的基础上，结合矿井实例，对陀螺定向测量实际应用及测量成果精度进行深入分析，最后得出陀螺定向测量精度高，测量可靠的结论。
关键词：矿井生产；陀螺定向测量；测量精度矿井井下生产对现场观测与定向有着极高的要求，定向测量精度直接影响实际生产效率，如果精度较差，则必定会降低效率，造成不必要的损失。
因此，应在重视定向测量的基础上，通过新技术和新设备的引入来提高定向测量水平，如采用陀螺经纬仪就是很好的选择。
1陀螺定向测量概述目前，我国与许多国家均研制出充分结合经纬仪与陀螺仪的测量仪器，称为陀螺经纬仪，主要用于完成定向测量。
对于这种新型测量仪器，其作用原理为：借助吊丝进行悬吊，重心下移的陀螺敏感地球自转角速度的水平方向分量，受到重力的作用后，产生一定向北端发生进动的力矩，促使主轴开始围绕子午面发生往复运动，此时利用传感器接收运动光信号，并将其转换成仪器可识别的电信号，传输至控制器实施分析解算。
之后由经纬仪对被测对应方位角进行显示与读取，也可在数据传输接口支持下向终端设备传输数据[1]。
本矿井因建设过程中采用几何定向方法得到定向精度相对较低，同时现已受到一定程度的干扰及破坏，使得可靠性降低，导致井下的无论是控制导线，还是长距离掘进，均需精度达到较高水平的方向控制。
近年来，我国矿山测量人员在积极总结传统几何定向方法不足与弊端的基础上，陆续开始借助陀螺经纬仪完成定向测量任务，以求解决传统方法占用井筒产生的长时间停产、需要消耗大量资源等问题，并克服定向精度伴随井筒深度不断增加而明显降低等不足，确保工作效率及定向成果的精度都能得到大幅提升。
基于此，从本矿井角度讲，为充分满足实际施工提出的各种要求，使首级控制导线始终保证较高的精度，经研究决定在井下方向测量工作中选用新型陀螺经纬仪取代传统的几何定向方法，以此对起始方位角等重要测量成果进行确定与校核。
陀螺全站仪定向测量的引用
陀螺全站仪定向测量的引用
摘要：
一、陀螺全站仪定向测量的基本原理
二、陀螺全站仪定向测量的应用领域
三、陀螺全站仪定向测量的优缺点分析
四、陀螺全站仪定向测量的未来发展趋势
正文：
陀螺全站仪定向测量是一种利用陀螺全站仪进行地面或空间方向测量的方式，它通过计算陀螺仪的角速度和角加速度，从而得出被测物体的方向和位置。
一、陀螺全站仪定向测量的基本原理
陀螺全站仪定向测量的基本原理是利用陀螺仪的稳定性，通过测量地球引力对陀螺仪的影响，计算出陀螺仪的角速度和角加速度。
然后，根据陀螺仪的角速度和角加速度，计算出被测物体的方向和位置。
二、陀螺全站仪定向测量的应用领域
陀螺全站仪定向测量主要应用于地面或空间方向测量，包括地球物理学、地质学、航空航天、军事等多个领域。
例如，在地球物理学中，陀螺全站仪定向测量可以用于地震预测和地壳运动研究；在地质学中，陀螺全站仪定向测量可以用于矿产资源勘探和地质结构研究；在航空航天和军事领域，陀螺全站仪定向测量可以用于飞行器导航和武器系统定位。
三、陀螺全站仪定向测量的优缺点分析
陀螺全站仪定向测量的优点是测量精度高、可靠性好，能够实现快速、准确的方向测量。
但是，陀螺全站仪定向测量也存在一些缺点，例如设备成本高、操作复杂、受环境影响较大等。
四、陀螺全站仪定向测量的未来发展趋势
随着科技的不断发展，陀螺全站仪定向测量技术也在不断进步。
未来的发展趋势主要包括：提高测量精度、扩大应用领域、实现自动化操作和小型化设备等。
竖井联系测量方法比较探讨
地下隧道竖井联系测量方法比较探讨姚顺福1 测量原理1.1 陀螺定向法陀螺定向法是综合利用全站仪、光学垂准仪（或重锤球）以及陀螺经纬仪等仪器进行导线联系测量的一种方法。
首先利用光学垂准仪（或重锤球）将地面车站端头井的点位沿同一铅锤线方向投影到端头井的井底，同时利用全站仪测量井上、井下各导线点的角度与距离、利用陀螺经纬仪测量井上、井下的相关导线边的陀螺方位角，从而求算出井上、井下投影点在空间的平面夹角，最终把地面趋近导线的平面坐标和方位传递到地下隧道施工控制导线上。
如下图1所示，K0、K1为地面趋近导线点，其中K0为近井点；T1、T2为地面车站端头井投影点；T1´、T2´分别为T1、T2投影到车站端头井底部的投影点；X1、X2、X3……Xn为地下隧道施工控制导线点；a1、a2、a5、a6、a7和d1、d2、d3、d4、d5、d6分别为全站仪实测的角度和距离。
X2图1：陀螺定向法竖井联系测量导线联测示意图实际测量时，利用陀螺经纬仪测量地面趋近导线边K0K1和地下隧道施工控制导线边X2X3的陀螺方位角，求出陀螺经纬仪的定向常数，结合全站仪实测数据求出a3、a4的角度值，最终按导线平差的原理求出地下隧道施工控制导线点X1、X2、X3的坐标和方位角，作为区间隧道施工控制导线的起算数据。
1.2 钻孔投点法钻孔投点法实际上是根据长边投影时投影点的点位投影误差对投影边的坐标方位角影响将大大削弱的原理进行导线联系测量的一种方法。
其基本思想是在隧道前进（或后退）的方向上已开挖的地方离开车站端头井一定的距离（一般应大于150m ），从地面钻孔直达地下隧道中，然后利用光学垂准仪（或重锤球）分别通过车站端头井和钻孔将地面点位沿同一铅锤线方向投影到地下，最终把地面趋近导线的平面坐标和方位传递到地下隧道施工控制导线上。
如下图2所示，K0、K1为地面趋近导线点；T1、T2分别为地面车站端头井和钻孔井上的投影点；T1´、T2´分别为T1、T2投影到车站端头井和区间隧道底部的投影点，T1´、T2´同时又为地下隧道施工控制导线的起算点；X1、……Xn 为地下隧道施工控制导线点；a1、a2、a3、a4和d1、d2、d3分别为全站仪实测的角度和距离。
浏阳河隧道3#竖井陀螺定向联系测量技术
与斜井 和出 口贯通 ， 测量精度要求高， 且井 口小 ， 采用一井定向 、 两井定 向联系测量等方法精度低且施作困难 。
为确保武广客运专线顺利贯通 ， 根据所处的地理环境和井身结构特点 ， 应研究确定竖井联系测量方案 ， 在保证
精 度 的前 提 下 ， 保施 工 的顺 利 进行 。 确 研究结论： 经研 究 比选 ， 定 采用 铅 锤 仪 和 陀 螺经 纬 仪 联 合 定 向 法进 行 测 量 。 阐述 了该 方 法 的测 量 原 理 决 和实施 步 骤 ， 螺 定 向测 量 次 数 不应 少 于 ３次 ， 进行 陀 螺 定 向测 量 之 前 必 须对 地 面 控 制 网进 行 闭 合 测 量 ， 陀 在 同 时需 在 地 面选 择 一 已知 边 ， 使用 陀螺 仪 测 量 其 陀螺 方 位 角 ， 其 反算 方 位 角 进行 比较 ， 检 验 测量 精 度 。通 过 与 并
Ｔｕ ｎ ｌｗｉｈ Ｇｙ ｏ ｎ ｅ ｔ ｒ
ＹＵ Ｎ Ｒ ｎ— ｉ Ｄ ａ ｇ Ｌ Ｏ Ｔ ａ ｌｎ Ａ ｅ ａ ， Ｕ Ｑｉｎ ， Ｕ ｉｎ— ａ ｇ （ ｈｎ ａ ｗ ｙＦｒ ｕ ｐＣ ． ｔ ， ｉ ｎ Ｓ ａｘ ７ ０ ５ ， ｈｎ ） Ｃ ｉ Ｒ ｉ ａ ｉｔ ｏ ｏＬｄ Ｘ ， ｈ ｎｉ １０ ４ Ｃ ｉａ ａ ｌ ｓＧ ａ
Ｒ ｓａｃ ｏ ｃ ｓ ｎ ： ｈｏｇ ｏ ｐ ｒ ｏ ，ｉ ｉ ｄｔｒ ｉｅ ｏｃｎ ｕｔｔ ｅｓｒｍ ｎ ｊ ｎｌ ｗ ｔ ｌ ｄ—ｈｍｍ ｒ ｅｅｒｈｃ ｎｌ ｉ ｓＴ ｒｕ ｈｃｍ ａｉ ｎ ｔ ｓ ｅ ｍ ｎ ｄｔ ｏ ｄ ｃ ｈ ｍ ａｕｅ ｅ ｔ ｏ ｔ ｉ ｅ ｕｏ ｓ ｅ ｅ ｉ ｙ ｈ ａ ａ ｅ
浏 阳 河 隧 道 ３ 竖 井 陀 螺 定 向联 系测 量 技 术 ＃
陀螺定向测量及提高贯通精度的措施
科学技术创新2020.26以柠条塔S1210超长隧道贯通测量为例，加入陀螺定向测量，进行贯通误差预计。
以下主要对导线网中加测陀螺定向边后的平差计算、加测最佳位置确定及实际加测情况等进行分析，提出了提高贯通精度的具体方案。
1加测陀螺边后附合导线平差及加测陀螺边最佳位置确定1.1加测陀螺边导线终点误差估计如图1，A 为起始点，AA 1为起始定向边，其坐标方位角为α0，导线测量点K 为终点，α1，αII ，…，αN 为N 条陀螺定向边，导线段数为N ，由B 点至K 点的一段为支导线。
图1导线示意图（1）由导线量边误差引起的终点K 的贯通误差（1）其中：m l ：测边中误差；α'：导线边与水贯通方向夹角。
（2）测角误差对贯通点误差累积影响（2）式中：η：所有导线点到重心连接线y'轴投影长；R y'：支导线B 至K 各点和K 点连线y'轴投影长。
（3）陀螺定向对贯通点误差累积影响假设各条陀螺定向边精度相同为m α0时有：（3）1.2两井贯通贯通点水平方向贯通误差预计如图2，地面点P 向两竖井分布布设导线P-I-II-III 和P-IV-V-VI ，假设m β上为测角中误差，m l 上为量边中误差，陀螺定向边为α1，α2，…，α5，测定其陀螺定向方位角，陀螺定向中误差设为m α1，m α2，…，m α5，其中地下导线独立施测2次。
导线段为A-E ，E-M ，M-K ，B-C ，C-N ，N-K ，其中M-K ，B-C ，N-K 为支导线边，A-E ，E-M ，C-N 是方向附合导线边，井下测角中误差m β下，井下量边中误差m l 下。
图2导线布设示意图贯通点在x'上误差预计如下：（1）地面导线边引起贯通测量x'上的误差（4）式中：R y'：地面导线各点与井下导线的起始点A 和B 的连线在y'轴上的投影长；α'：地面导线各边与x'轴夹角。
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陀螺方位角，并经换算获得此边真方位角的测量工作。
常用于定向连接测量。
陀螺方位角，是从陀螺仪子午线（测站上通过假想的陀螺轴稳定位置的子午面，即陀螺仪子午面与地平面的交线）北方向顺时针量至某定向边的水平角。
常用方法:
确定测站真子午线北方向的常用方向有：中天法，是通过对陀螺仪轴运转的观测，先确定近似北方向，在连续读记摆动的指标线（陀螺轴）反复经过分划线板零线时的时间，和到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算获得近似北方向的改正数，进而确定测站真北方向；逆转点法，是用陀螺经纬仪跟踪观测摆动的指标线（陀螺轴）反复到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算确定测站真北方向。