陀螺儀在聯(lián)系測量中的應(yīng)用

唐凝++趙琛

摘 要：本文介紹了使用磁懸浮陀螺儀在某煤礦聯(lián)系測量中的應(yīng)用情況，闡述了陀螺儀定向在煤礦聯(lián)系測量中的優(yōu)勢以及需要注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：陀螺儀 全站儀 聯(lián)系測量 方位角

中圖分類號(hào)：U666.16+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0047-02

1 測量方案及儀器選擇

本次聯(lián)系測量方案采用井筒中心單絲穩(wěn)定投點(diǎn)，地面采用測距導(dǎo)線確定平面坐標(biāo)，井下采用測距導(dǎo)線聯(lián)測，并實(shí)施磁懸浮光電陀螺儀定向。高程聯(lián)系測量采用鋼尺導(dǎo)入，使用多根經(jīng)過鑒定50 m鋼尺。按《煤礦測量規(guī)程》礦井聯(lián)系測量技術(shù)要求進(jìn)行。

儀器井上井下均用尼康DTM-352C防爆全站儀、GAT高精度磁懸浮陀螺全站儀和徠卡730水準(zhǔn)儀，投點(diǎn)采用1.8 mm鋼絲進(jìn)行，投點(diǎn)誤差不大于20 mm。

2 實(shí)測過程及數(shù)據(jù)

2.1 地面連測

礦區(qū)內(nèi)已有WG7和WG6兩個(gè)已知點(diǎn)，根據(jù)地面一級導(dǎo)線觀測要求，圖1是地面連測示意圖，使用全站儀對角度和邊長獨(dú)立觀測兩次，計(jì)算鋼絲（O點(diǎn)）坐標(biāo)。水平角觀測同一測回中半測回互差分別為：-6″、+6″、0″，小于規(guī)定中的限差±20″；兩測回之間的互差分別為：+8″、0″、-8″，小于規(guī)定中的限差±12″。在距離測量中，單向兩次測回較差不大于15 mm，也符合規(guī)定。最后計(jì)算出鋼絲（O點(diǎn)）坐標(biāo)為：X=3888070.001，Y=509679.921。

2.2 定向測量

此次定向測量使用的GAT陀螺全站儀，標(biāo)稱定向精度為5″，因此要求同一邊任意兩測回測量陀螺方位角的互差，不得超過10″；對于超限數(shù)據(jù)應(yīng)在現(xiàn)場予以補(bǔ)測。根據(jù)測區(qū)的地理位置，在實(shí)測過程中輸入的緯度值為：35.1，選取地面控制網(wǎng)中WG7→WG6兩個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)成的測線進(jìn)行儀器常數(shù)標(biāo)定。根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，井下定向邊各測回陀螺精尋北數(shù)據(jù)和全站儀測量數(shù)據(jù)以及由此計(jì)算的井下各定向邊的陀螺定向方位角。

根據(jù)甲方提供的地面控制點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算“WG7→WG6”的坐標(biāo)方位角以及測站點(diǎn)子午線收斂角。再根據(jù)（其中為測線的真北方位角；為測線的坐標(biāo)方位角；為測站點(diǎn)子午線收斂角，可通過《子午線收斂角系數(shù)表》計(jì)算得到）可得地面測線“WG07→WG06”的真北方位角為：。

再根據(jù)（其中為測線的陀螺定向值；為陀螺全站儀的儀器常數(shù)）可得井下導(dǎo)線邊D1→X2的真北方位角為：。

根據(jù)鋼絲處的坐標(biāo)可計(jì)算出子午線收斂角：，再根據(jù)前面計(jì)算得到的D1→X2的真北方位角，可以計(jì)算井下定向邊D1→X2的坐標(biāo)方位角為： 。

2.3 井下點(diǎn)位連測

井下連接測量是最關(guān)鍵的，為了以后施工工作需要，分別在巷道頂板布設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)X1和D1，在X2處安置全站儀，根據(jù)煤礦基本控制導(dǎo)線測量要求進(jìn)行連測，獨(dú)立進(jìn)行兩次角度和距離觀測，誤差均小于限差，計(jì)算得∠1和∠2的平均值分別是∠1=4°25′31″，∠2=1°08′09″，，，。

根據(jù)測得的角度和邊長，經(jīng)推算，得到各點(diǎn)坐標(biāo)，如表2。

2.4 高程聯(lián)測測量

高程聯(lián)測測量采用徠卡730水準(zhǔn)儀和 1.8 mm鋼絲進(jìn)行，投點(diǎn)誤差不大于20 mm。高程導(dǎo)入采用鑒定后50 m鋼尺整刻劃頭尾連接，井上下同時(shí)觀測。井筒溫度20 ℃，懸掛4 kg重錘。

2.4.1 地面水準(zhǔn)測量

地面水準(zhǔn)測量采用雙儀器高法，測得地面水準(zhǔn)基點(diǎn)高程為1189.119 m，表3為地面水準(zhǔn)測量最后一站成果，從數(shù)據(jù)中可以看來，兩次高差互差為1 mm，小于限差5 mm。

2.4.2 尺長計(jì)算

由于井筒內(nèi)溫度和鑒定時(shí)溫度基本吻合，所以不需要溫度改正，需要進(jìn)行拉力改正，鋼尺鑒定時(shí)精度最低0643號(hào)鋼尺70萬分之一，最高2123號(hào)鋼尺302萬分之一，其余均在90萬分之一左右。鋼尺鑒定時(shí)15 kg拉力，測量時(shí)井下懸掛4 kg重錘，每把裸尺重0.25 kg。根據(jù)拉力改正公式：

得到拉力改正數(shù)，合計(jì)為-0.15428。再分別對每個(gè)鋼尺尺長進(jìn)行改正，根據(jù)尺長改正數(shù)：ΔLK=（ΔK/L。）×L

得到尺長改正數(shù)，合計(jì)為0.1518。計(jì)算得改正后鋼尺長度為：

L=12×50+49.521++ΔLK= 649.521-0.154+0.152=649.519 m

2.4.3 井下固定點(diǎn)高程計(jì)算

井下也采用兩次儀器高法進(jìn)行觀測，觀測數(shù)據(jù)均在限差范圍之內(nèi)，推算井下固定點(diǎn)高程分別為：

=1189.119+0.106-649.519+1.592 =541.298 m

=541.298+2.814=544.112 m

=541.298+1.096=542.394 m

3 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場測量并計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)后，得出以下結(jié)論：（1）導(dǎo)線定線法配合陀螺定向進(jìn)行了平面坐標(biāo)傳遞的方法既能彌補(bǔ)陀螺儀精度較低的問題，又能體現(xiàn)導(dǎo)線定向法作業(yè)時(shí)間短、測量精度高、簡單直觀、容易操作的特點(diǎn)。（2）采用鋼尺導(dǎo)入進(jìn)行高程聯(lián)系測量時(shí)對于鋼尺鑒定必不可少，并且要進(jìn)行多組數(shù)據(jù)改正，如此得出的數(shù)據(jù)才更為精密可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國能源部.煤礦測量規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[2] 黨紅蔻.淺談如何提高煤礦測量工作的準(zhǔn)確性[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009.

[3] 李軍.豎井定向聯(lián)系測量新方法的應(yīng)用研究[J].測繪通報(bào)，2005.endprint

摘 要：本文介紹了使用磁懸浮陀螺儀在某煤礦聯(lián)系測量中的應(yīng)用情況，闡述了陀螺儀定向在煤礦聯(lián)系測量中的優(yōu)勢以及需要注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：陀螺儀 全站儀 聯(lián)系測量 方位角

中圖分類號(hào)：U666.16+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0047-02

1 測量方案及儀器選擇

本次聯(lián)系測量方案采用井筒中心單絲穩(wěn)定投點(diǎn)，地面采用測距導(dǎo)線確定平面坐標(biāo)，井下采用測距導(dǎo)線聯(lián)測，并實(shí)施磁懸浮光電陀螺儀定向。高程聯(lián)系測量采用鋼尺導(dǎo)入，使用多根經(jīng)過鑒定50 m鋼尺。按《煤礦測量規(guī)程》礦井聯(lián)系測量技術(shù)要求進(jìn)行。

儀器井上井下均用尼康DTM-352C防爆全站儀、GAT高精度磁懸浮陀螺全站儀和徠卡730水準(zhǔn)儀，投點(diǎn)采用1.8 mm鋼絲進(jìn)行，投點(diǎn)誤差不大于20 mm。

2 實(shí)測過程及數(shù)據(jù)

2.1 地面連測

礦區(qū)內(nèi)已有WG7和WG6兩個(gè)已知點(diǎn)，根據(jù)地面一級導(dǎo)線觀測要求，圖1是地面連測示意圖，使用全站儀對角度和邊長獨(dú)立觀測兩次，計(jì)算鋼絲（O點(diǎn)）坐標(biāo)。水平角觀測同一測回中半測回互差分別為：-6″、+6″、0″，小于規(guī)定中的限差±20″；兩測回之間的互差分別為：+8″、0″、-8″，小于規(guī)定中的限差±12″。在距離測量中，單向兩次測回較差不大于15 mm，也符合規(guī)定。最后計(jì)算出鋼絲（O點(diǎn)）坐標(biāo)為：X=3888070.001，Y=509679.921。

2.2 定向測量

此次定向測量使用的GAT陀螺全站儀，標(biāo)稱定向精度為5″，因此要求同一邊任意兩測回測量陀螺方位角的互差，不得超過10″；對于超限數(shù)據(jù)應(yīng)在現(xiàn)場予以補(bǔ)測。根據(jù)測區(qū)的地理位置，在實(shí)測過程中輸入的緯度值為：35.1，選取地面控制網(wǎng)中WG7→WG6兩個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)成的測線進(jìn)行儀器常數(shù)標(biāo)定。根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，井下定向邊各測回陀螺精尋北數(shù)據(jù)和全站儀測量數(shù)據(jù)以及由此計(jì)算的井下各定向邊的陀螺定向方位角。

根據(jù)甲方提供的地面控制點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算“WG7→WG6”的坐標(biāo)方位角以及測站點(diǎn)子午線收斂角。再根據(jù)（其中為測線的真北方位角；為測線的坐標(biāo)方位角；為測站點(diǎn)子午線收斂角，可通過《子午線收斂角系數(shù)表》計(jì)算得到）可得地面測線“WG07→WG06”的真北方位角為：。

再根據(jù)（其中為測線的陀螺定向值；為陀螺全站儀的儀器常數(shù)）可得井下導(dǎo)線邊D1→X2的真北方位角為：。

根據(jù)鋼絲處的坐標(biāo)可計(jì)算出子午線收斂角：，再根據(jù)前面計(jì)算得到的D1→X2的真北方位角，可以計(jì)算井下定向邊D1→X2的坐標(biāo)方位角為： 。

2.3 井下點(diǎn)位連測

井下連接測量是最關(guān)鍵的，為了以后施工工作需要，分別在巷道頂板布設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)X1和D1，在X2處安置全站儀，根據(jù)煤礦基本控制導(dǎo)線測量要求進(jìn)行連測，獨(dú)立進(jìn)行兩次角度和距離觀測，誤差均小于限差，計(jì)算得∠1和∠2的平均值分別是∠1=4°25′31″，∠2=1°08′09″，，，。

根據(jù)測得的角度和邊長，經(jīng)推算，得到各點(diǎn)坐標(biāo)，如表2。

2.4 高程聯(lián)測測量

高程聯(lián)測測量采用徠卡730水準(zhǔn)儀和 1.8 mm鋼絲進(jìn)行，投點(diǎn)誤差不大于20 mm。高程導(dǎo)入采用鑒定后50 m鋼尺整刻劃頭尾連接，井上下同時(shí)觀測。井筒溫度20 ℃，懸掛4 kg重錘。

2.4.1 地面水準(zhǔn)測量

地面水準(zhǔn)測量采用雙儀器高法，測得地面水準(zhǔn)基點(diǎn)高程為1189.119 m，表3為地面水準(zhǔn)測量最后一站成果，從數(shù)據(jù)中可以看來，兩次高差互差為1 mm，小于限差5 mm。

2.4.2 尺長計(jì)算

由于井筒內(nèi)溫度和鑒定時(shí)溫度基本吻合，所以不需要溫度改正，需要進(jìn)行拉力改正，鋼尺鑒定時(shí)精度最低0643號(hào)鋼尺70萬分之一，最高2123號(hào)鋼尺302萬分之一，其余均在90萬分之一左右。鋼尺鑒定時(shí)15 kg拉力，測量時(shí)井下懸掛4 kg重錘，每把裸尺重0.25 kg。根據(jù)拉力改正公式：

得到拉力改正數(shù)，合計(jì)為-0.15428。再分別對每個(gè)鋼尺尺長進(jìn)行改正，根據(jù)尺長改正數(shù)：ΔLK=（ΔK/L。）×L

得到尺長改正數(shù)，合計(jì)為0.1518。計(jì)算得改正后鋼尺長度為：

L=12×50+49.521++ΔLK= 649.521-0.154+0.152=649.519 m

2.4.3 井下固定點(diǎn)高程計(jì)算

井下也采用兩次儀器高法進(jìn)行觀測，觀測數(shù)據(jù)均在限差范圍之內(nèi)，推算井下固定點(diǎn)高程分別為：

=1189.119+0.106-649.519+1.592 =541.298 m

=541.298+2.814=544.112 m

=541.298+1.096=542.394 m

3 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場測量并計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)后，得出以下結(jié)論：（1）導(dǎo)線定線法配合陀螺定向進(jìn)行了平面坐標(biāo)傳遞的方法既能彌補(bǔ)陀螺儀精度較低的問題，又能體現(xiàn)導(dǎo)線定向法作業(yè)時(shí)間短、測量精度高、簡單直觀、容易操作的特點(diǎn)。（2）采用鋼尺導(dǎo)入進(jìn)行高程聯(lián)系測量時(shí)對于鋼尺鑒定必不可少，并且要進(jìn)行多組數(shù)據(jù)改正，如此得出的數(shù)據(jù)才更為精密可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國能源部.煤礦測量規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[2] 黨紅蔻.淺談如何提高煤礦測量工作的準(zhǔn)確性[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009.

[3] 李軍.豎井定向聯(lián)系測量新方法的應(yīng)用研究[J].測繪通報(bào)，2005.endprint

摘 要：本文介紹了使用磁懸浮陀螺儀在某煤礦聯(lián)系測量中的應(yīng)用情況，闡述了陀螺儀定向在煤礦聯(lián)系測量中的優(yōu)勢以及需要注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：陀螺儀 全站儀 聯(lián)系測量 方位角

中圖分類號(hào)：U666.16+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0047-02

1 測量方案及儀器選擇

本次聯(lián)系測量方案采用井筒中心單絲穩(wěn)定投點(diǎn)，地面采用測距導(dǎo)線確定平面坐標(biāo)，井下采用測距導(dǎo)線聯(lián)測，并實(shí)施磁懸浮光電陀螺儀定向。高程聯(lián)系測量采用鋼尺導(dǎo)入，使用多根經(jīng)過鑒定50 m鋼尺。按《煤礦測量規(guī)程》礦井聯(lián)系測量技術(shù)要求進(jìn)行。

儀器井上井下均用尼康DTM-352C防爆全站儀、GAT高精度磁懸浮陀螺全站儀和徠卡730水準(zhǔn)儀，投點(diǎn)采用1.8 mm鋼絲進(jìn)行，投點(diǎn)誤差不大于20 mm。

2 實(shí)測過程及數(shù)據(jù)

2.1 地面連測

礦區(qū)內(nèi)已有WG7和WG6兩個(gè)已知點(diǎn)，根據(jù)地面一級導(dǎo)線觀測要求，圖1是地面連測示意圖，使用全站儀對角度和邊長獨(dú)立觀測兩次，計(jì)算鋼絲（O點(diǎn)）坐標(biāo)。水平角觀測同一測回中半測回互差分別為：-6″、+6″、0″，小于規(guī)定中的限差±20″；兩測回之間的互差分別為：+8″、0″、-8″，小于規(guī)定中的限差±12″。在距離測量中，單向兩次測回較差不大于15 mm，也符合規(guī)定。最后計(jì)算出鋼絲（O點(diǎn)）坐標(biāo)為：X=3888070.001，Y=509679.921。

2.2 定向測量

此次定向測量使用的GAT陀螺全站儀，標(biāo)稱定向精度為5″，因此要求同一邊任意兩測回測量陀螺方位角的互差，不得超過10″；對于超限數(shù)據(jù)應(yīng)在現(xiàn)場予以補(bǔ)測。根據(jù)測區(qū)的地理位置，在實(shí)測過程中輸入的緯度值為：35.1，選取地面控制網(wǎng)中WG7→WG6兩個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)成的測線進(jìn)行儀器常數(shù)標(biāo)定。根據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，井下定向邊各測回陀螺精尋北數(shù)據(jù)和全站儀測量數(shù)據(jù)以及由此計(jì)算的井下各定向邊的陀螺定向方位角。

根據(jù)甲方提供的地面控制點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算“WG7→WG6”的坐標(biāo)方位角以及測站點(diǎn)子午線收斂角。再根據(jù)（其中為測線的真北方位角；為測線的坐標(biāo)方位角；為測站點(diǎn)子午線收斂角，可通過《子午線收斂角系數(shù)表》計(jì)算得到）可得地面測線“WG07→WG06”的真北方位角為：。

再根據(jù)（其中為測線的陀螺定向值；為陀螺全站儀的儀器常數(shù)）可得井下導(dǎo)線邊D1→X2的真北方位角為：。

根據(jù)鋼絲處的坐標(biāo)可計(jì)算出子午線收斂角：，再根據(jù)前面計(jì)算得到的D1→X2的真北方位角，可以計(jì)算井下定向邊D1→X2的坐標(biāo)方位角為： 。

2.3 井下點(diǎn)位連測

井下連接測量是最關(guān)鍵的，為了以后施工工作需要，分別在巷道頂板布設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)X1和D1，在X2處安置全站儀，根據(jù)煤礦基本控制導(dǎo)線測量要求進(jìn)行連測，獨(dú)立進(jìn)行兩次角度和距離觀測，誤差均小于限差，計(jì)算得∠1和∠2的平均值分別是∠1=4°25′31″，∠2=1°08′09″，，，。

根據(jù)測得的角度和邊長，經(jīng)推算，得到各點(diǎn)坐標(biāo)，如表2。

2.4 高程聯(lián)測測量

高程聯(lián)測測量采用徠卡730水準(zhǔn)儀和 1.8 mm鋼絲進(jìn)行，投點(diǎn)誤差不大于20 mm。高程導(dǎo)入采用鑒定后50 m鋼尺整刻劃頭尾連接，井上下同時(shí)觀測。井筒溫度20 ℃，懸掛4 kg重錘。

2.4.1 地面水準(zhǔn)測量

地面水準(zhǔn)測量采用雙儀器高法，測得地面水準(zhǔn)基點(diǎn)高程為1189.119 m，表3為地面水準(zhǔn)測量最后一站成果，從數(shù)據(jù)中可以看來，兩次高差互差為1 mm，小于限差5 mm。

2.4.2 尺長計(jì)算

由于井筒內(nèi)溫度和鑒定時(shí)溫度基本吻合，所以不需要溫度改正，需要進(jìn)行拉力改正，鋼尺鑒定時(shí)精度最低0643號(hào)鋼尺70萬分之一，最高2123號(hào)鋼尺302萬分之一，其余均在90萬分之一左右。鋼尺鑒定時(shí)15 kg拉力，測量時(shí)井下懸掛4 kg重錘，每把裸尺重0.25 kg。根據(jù)拉力改正公式：

得到拉力改正數(shù)，合計(jì)為-0.15428。再分別對每個(gè)鋼尺尺長進(jìn)行改正，根據(jù)尺長改正數(shù)：ΔLK=（ΔK/L。）×L

得到尺長改正數(shù)，合計(jì)為0.1518。計(jì)算得改正后鋼尺長度為：

L=12×50+49.521++ΔLK= 649.521-0.154+0.152=649.519 m

2.4.3 井下固定點(diǎn)高程計(jì)算

井下也采用兩次儀器高法進(jìn)行觀測，觀測數(shù)據(jù)均在限差范圍之內(nèi)，推算井下固定點(diǎn)高程分別為：

=1189.119+0.106-649.519+1.592 =541.298 m

=541.298+2.814=544.112 m

=541.298+1.096=542.394 m

3 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場測量并計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)后，得出以下結(jié)論：（1）導(dǎo)線定線法配合陀螺定向進(jìn)行了平面坐標(biāo)傳遞的方法既能彌補(bǔ)陀螺儀精度較低的問題，又能體現(xiàn)導(dǎo)線定向法作業(yè)時(shí)間短、測量精度高、簡單直觀、容易操作的特點(diǎn)。（2）采用鋼尺導(dǎo)入進(jìn)行高程聯(lián)系測量時(shí)對于鋼尺鑒定必不可少，并且要進(jìn)行多組數(shù)據(jù)改正，如此得出的數(shù)據(jù)才更為精密可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國能源部.煤礦測量規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[2] 黨紅蔻.淺談如何提高煤礦測量工作的準(zhǔn)確性[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009.

[3] 李軍.豎井定向聯(lián)系測量新方法的應(yīng)用研究[J].測繪通報(bào)，2005.endprint