[发明专利]一种陀螺定向测量的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用陀螺全站仪进行陀螺定向测量的新方法，可用于大型隧道、城市地铁、矿井等贯通工程中陀螺定向测量。

背景技术

陀螺定向测量是隧道、矿井、地铁施工等贯通测量工作的重要组成部分，由于贯通工程中，采用支导线进行定向测量，但随着支导线的不断延伸导线的精度会由于测角、测距误差的累积而不断降低。为了保证贯通工程的顺利进行就需要在支导线向前布设一段距离后，进行一次陀螺定向测量，以校正支导线的误差。

现有的陀螺定向测量，首先需要在洞外已知测线上，通过与已知测线的真北方位角进行比对确定仪器常数Δ_仪，然后再进行洞内陀螺定向，测量出洞内待定向测线的陀螺方位角α_T，再根据α_T与Δ_仪共同计算洞内待定向测线的真北方位角，最后根据真北方位角与坐标方位角的数学关系A_真北＝α_坐标+γ(A_真北为测线真北方位角，α_坐标为测线坐标方位角，γ为测站点子午线收敛角)计算洞内测线的坐标方位角α_坐标＝A_真北-γ。整个陀螺定向测量过程不光要进行仪器常数标定的繁琐过程，而且还要在洞内外分别计算测站点的子午线收敛角，以间接求取真北方位角。

随着科学技术的发展，传统的人工陀螺经纬仪正在被新型的自动化程度较高的陀螺全站仪所取代。新型的陀螺全站仪由全站仪与陀螺寻北本体两部分组成，并结合PDA、笔记本等外界数据媒体，可以进行全自动、无依托寻北定向测量。其中陀螺仪部分可以测量出陀螺寻北方向与陀螺马达轴方向的夹角，而全站仪部分一般选用具有绝对编码度盘的全站仪进行目标照准读数，两部分的读数在外界数据媒体的配合下完成数据的存储、计算、传输等过程，最终完成陀螺定向测量工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种不需要标定仪器常数，也不需要计算子午线收敛角即可实现定向测量的陀螺定向测量的新方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种陀螺定向测量的新方法，该方法使用由全站仪与陀螺仪两部分组成的陀螺全站仪进行测量，该测量方法包括以下几个步骤：

(1)已知洞外测站点O和洞外目标点C之间测线的坐标方位角∠α_OC；

(2)在洞外测站点O上安置陀螺全站仪，并照准洞外目标点C，启动陀螺马达进行陀螺定向测量得到陀螺北方向与陀螺马达轴的夹角∠TOM，反复测量多次，取该夹角平均值；

(3)计算步骤(1)中所述坐标方位角与步骤(2)中所述夹角的差值∠α_OC-∠TOM，根据计算结果对全站仪进行水平度盘标定，标定步骤(1)中所述测线与全站仪水平度盘零方向的夹角∠LOC＝∠α_OC-∠TOM；

(4)将步骤(3)中标定后的陀螺全站仪安置在洞内测站点O′上，启动陀螺马达进行陀螺定向测量，得到陀螺北方向与陀螺马达轴的夹角∠TOM′，全站仪照准洞内目标点C′，进行正倒镜观测并读数，读数值即为洞内测线O′C′与全站仪水平度盘零方向的夹角∠LOC′；

(5)依据公式δ_r＝μ·(y₀-y)进行计算，δ_γ为洞外测站点O点与洞内测站点O′之间的子午线收敛角之差，其中该公式当洞内测站点和洞外测站点的距离不超过10km、纬度小于60°时采用；其中为当地纬度，y₀为洞内测站点的横坐标，y为洞外测站点的横坐标，y₀、y单位为km；

(6)计算洞内测线O′C′的坐标方位角∠α_O′C′＝∠TOM′+∠LOC′+δ_γ，即完成洞内测线O′C′的陀螺定向测量。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明方法省去了以往进行陀螺定向测量时标定仪器常数的繁琐过程，也不需要计算子午线收敛角，采用全新的方法进行定向测量，简化了陀螺定向测量过程。

附图说明

图1为本发明方法中陀螺全站仪标定前度盘示意图。

图2为本发明方法中陀螺全站仪标定后度盘示意图。

图3为本发明方法中陀螺全站仪方向指示示意图。

附图标记说明：

1-陀螺仪水平盘；2-全站仪水平度盘；

具体实施方式