大型貫通工程中GPS定位、陀螺定向、全站儀導(dǎo)線測(cè)量聯(lián)合應(yīng)用探析

葛順利（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西　榆林　719300）

大型貫通工程中GPS定位、陀螺定向、全站儀導(dǎo)線測(cè)量聯(lián)合應(yīng)用探析

葛順利
（陜煤集團(tuán)神南產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西榆林719300）

摘要：本文結(jié)合陜北地區(qū)工程中，所采用的GPS定位、井下加測(cè)陀螺邊（西安1001廠5秒級(jí)全自動(dòng)陀螺儀）配合全站儀導(dǎo)線來(lái)解決陜北礦區(qū)特大貫通的問(wèn)題。筆者通過(guò)在實(shí)際工作中的應(yīng)用，說(shuō)明陀螺導(dǎo)線的施測(cè)方法及計(jì)算，如何在實(shí)際工作中解決特大貫通，長(zhǎng)距離導(dǎo)線測(cè)量精度等問(wèn)題。從而在實(shí)際的工程中，減少測(cè)量的誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)井下的精確測(cè)量。

關(guān)鍵詞：陀螺；全站儀；穩(wěn)定性；準(zhǔn)確度

全自動(dòng)陀螺儀是一種能夠通過(guò)地球自轉(zhuǎn)角動(dòng)量而獨(dú)立測(cè)定任意緯度、測(cè)線、真北方向的敏感定向儀器。由于陀螺儀可以不受外界氣象條件的干擾，能夠在任意時(shí)間、任意季節(jié)，對(duì)所測(cè)量的地域進(jìn)行全天候、各個(gè)時(shí)段的測(cè)量。因此，被大量的運(yùn)用于礦井聯(lián)系測(cè)量、大型隧道以及大型貫通、井下長(zhǎng)距離首級(jí)導(dǎo)線測(cè)量中。

在工程中，我們所采用的地面GPS控制網(wǎng)測(cè)量定位，井下加測(cè)陀螺邊定向，配合全站儀導(dǎo)線測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的井上下控制測(cè)量，提高陜北礦區(qū)井下長(zhǎng)距離導(dǎo)線和大型貫通測(cè)量的精度。

1　全自動(dòng)陀螺儀在大型工程中的應(yīng)用

在礦區(qū)測(cè)量過(guò)程中，陀螺儀定向主要服務(wù)于礦井聯(lián)系及井下控制和碎部測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中，對(duì)于導(dǎo)線長(zhǎng)達(dá)10km以上的貫通，我們采用了地面GPS控制網(wǎng)定位，確定開(kāi)口方位、井下加測(cè)陀螺邊提高導(dǎo)線測(cè)角精度、全站儀導(dǎo)線控制過(guò)程測(cè)量，從而降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，有效的解決陜北礦區(qū)大型貫通的精度問(wèn)題。

在工作過(guò)程中，我們按照陀螺儀的操作要求，將陀螺儀安置在地面已知點(diǎn)上施測(cè)已知邊兩測(cè)回。在井下已測(cè)點(diǎn)上安置陀螺儀施測(cè)待測(cè)邊三測(cè)回，再返回地面施測(cè)已知邊兩測(cè)回。陀螺測(cè)回互差限差為15″，外業(yè)觀測(cè)在48小時(shí)內(nèi)完成（一般在當(dāng)天完成）。通過(guò)計(jì)算陀螺方位以及已知邊的方位和子午線收斂角，算出陀螺儀器常數(shù)和井下待測(cè)邊的真北方位。

2　大型貫通工程中GPS、陀螺儀定向配合全站儀測(cè)量的聯(lián)合應(yīng)用

隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，在大型測(cè)量工程中GPS定位、陀螺定定向、全站儀導(dǎo)線測(cè)量具有測(cè)量速度快、計(jì)算嚴(yán)密、放樣準(zhǔn)確、勞動(dòng)效率高等多種功能，能有效地解決各種測(cè)量問(wèn)題。在測(cè)量過(guò)程中，傳統(tǒng)的測(cè)量方法容易忽略投影平面及地球曲率兩項(xiàng)改正和溫度氣壓改正、精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等不足之處，最后的測(cè)量成果精度較差，而新技術(shù)聯(lián)合測(cè)量觀測(cè)速度快、精度高、省時(shí)省力效率高。

在GPS定位測(cè)量中，可以通過(guò)布設(shè)D級(jí)或E級(jí)GPS網(wǎng)，提高地面控制精度減少開(kāi)口測(cè)量誤差，其點(diǎn)位精度在3.5cm以內(nèi)，對(duì)貫通測(cè)量的誤差可以忽略不計(jì)，從而提高貫通精度。

在井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量中，全站儀測(cè)邊精度達(dá)：2mm+2D*10-6，遠(yuǎn)高于規(guī)程要求的1/8000，從而提高了測(cè)邊精度。同時(shí)采用三架法或四架法測(cè)量可以減小風(fēng)流影響降低對(duì)中誤差，切實(shí)有效降的減小測(cè)角誤差，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高精度控制測(cè)量。

在陀螺定向測(cè)量中，采用的西安1001廠5″級(jí)全自動(dòng)陀螺儀，可快速有效的測(cè)量出待定邊的真北方位，其精度達(dá)5″以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于井下7″級(jí)首級(jí)控制導(dǎo)線測(cè)角精度，陀螺邊可以作為堅(jiān)強(qiáng)邊對(duì)長(zhǎng)距離導(dǎo)線分段平差，從而提高導(dǎo)線測(cè)角精度，減小貫通誤差（通過(guò)對(duì)長(zhǎng)距離貫通導(dǎo)線加測(cè)和不加測(cè)陀螺邊的貫通誤差預(yù)計(jì)實(shí)例分析，7km以上貫通誤差可降低2倍以上，距離越長(zhǎng)降低效果越明顯）。

實(shí)際工作中，開(kāi)口定位是測(cè)量的基礎(chǔ)，必須準(zhǔn)確無(wú)誤，GPS控制網(wǎng)測(cè)量是井上下采用同一坐標(biāo)系統(tǒng)，有效的減小了起始誤差。因?yàn)镚PS反應(yīng)的是點(diǎn)位精度，邊長(zhǎng)越長(zhǎng)，邊的方位誤差越小，因此必須不布設(shè)或少布設(shè)短邊，一般情況下，邊長(zhǎng)以500～1000m為宜，特殊情況下，邊長(zhǎng)不得小于300m，這樣地面測(cè)量誤差很小，對(duì)最終貫通誤差影響可以忽略不計(jì)。

井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，一般采用2″級(jí)全站儀，其測(cè)邊精度為2mm+2D*10-6，精度很高，但要盡量避免布設(shè)短邊，一般情況下邊長(zhǎng)以100～150m為宜。30m以下短邊盡量不布設(shè)。在條件限制時(shí)，邊長(zhǎng)最短在15m以上，邊長(zhǎng)15～30m時(shí)，應(yīng)兩次對(duì)中，兩個(gè)測(cè)回；邊長(zhǎng)30m以上時(shí)，一次對(duì)中，兩個(gè)測(cè)回。這樣不僅提高了測(cè)邊精度，同時(shí)也保證了測(cè)角精度。井下采用三架法或四架法測(cè)量，可以克服巷道高、風(fēng)流大的影響，減弱測(cè)角誤差，保證導(dǎo)線精度。內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)，要加入投影改正和歸化改正（溫度及氣壓儀器自動(dòng)改正），這樣就保證了長(zhǎng)距離導(dǎo)線計(jì)算的正確性（一般3km以上加入兩項(xiàng)改正，5km以上導(dǎo)線必須加入兩項(xiàng)改正）。

陀螺定向測(cè)量，要嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行，規(guī)范測(cè)量操作和記錄，井下待測(cè)邊必須在100～170m之間，不能選短邊。地面要在氣象良好，無(wú)大風(fēng)及雨的條件下進(jìn)行，井上下還要遠(yuǎn)離高壓電源、大型通信基站等產(chǎn)生強(qiáng)磁的地方，減小陀螺定向誤差。陀螺定向的主要作用在于，提供高精度的陀螺邊，把陀螺邊視為堅(jiān)強(qiáng)邊，用陀螺邊把長(zhǎng)距離導(dǎo)線分為幾段，以陀螺定向方位強(qiáng)制平差分段導(dǎo)線，從而提高貫通測(cè)量精度。

結(jié)語(yǔ)

綜上，GPS定位、加測(cè)陀螺邊、全站儀導(dǎo)線三者配合，充分利用了GPS定位準(zhǔn)確、陀螺定向精度穩(wěn)定可靠、導(dǎo)線全站儀測(cè)邊測(cè)角準(zhǔn)確無(wú)誤等特點(diǎn)，從而精準(zhǔn)的開(kāi)口放線，高精度的導(dǎo)線過(guò)程控制和陀螺定向作為堅(jiān)強(qiáng)邊，強(qiáng)制平差分段導(dǎo)線，從各個(gè)環(huán)節(jié)減小測(cè)量誤差，最終實(shí)現(xiàn)高精度控制之目的，從而廣泛應(yīng)用于井上下控制測(cè)量和大型貫通工程，深受測(cè)量者歡迎，精準(zhǔn)的完成各類礦區(qū)大型測(cè)量工程。

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中圖分類號(hào)：TU198

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A