陀螺仪在联系测量中的应用

摘 要：本文介绍了使用磁悬浮陀螺仪在某煤矿联系测量中的应用情况，阐述了陀螺仪定向在煤矿联系测量中的优势以及需要注意的事项。

关键词：陀螺仪 全站仪 联系测量 方位角

中图分类号：U666.16+3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0047-02

1 测量方案及仪器选择

本次联系测量方案采用井筒中心单丝稳定投点，地面采用测距导线确定平面坐标，井下采用测距导线联测，并实施磁悬浮光电陀螺仪定向。高程联系测量采用钢尺导入，使用多根经过鉴定50 m钢尺。按《煤矿测量规程》矿井联系测量技术要求进行。

仪器井上井下均用尼康DTM-352C防爆全站仪、GAT高精度磁悬浮陀螺全站仪和徕卡730水准仪，投点采用1.8 mm钢丝进行，投点误差不大于20 mm。

2 实测过程及数据

2.1 地面连测

矿区内已有WG7和WG6两个已知点，根据地面一级导线观测要求，图1是地面连测示意图，使用全站仪对角度和边长独立观测两次，计算钢丝（O点）坐标。水平角观测同一测回中半测回互差分别为：-6″、+6″、0″，小于规定中的限差±20″；两测回之间的互差分别为：+8″、0″、-8″，小于规定中的限差±12″。在距离测量中，单向两次测回较差不大于15 mm，也符合规定。最后计算出钢丝（O点）坐标为：X=3888070.001，Y=509679.921。

2.2 定向测量

此次定向测量使用的GAT陀螺全站仪，标称定向精度为5″，因此要求同一边任意两测回测量陀螺方位角的互差，不得超过10″；对于超限数据应在现场予以补测。根据测区的地理位置，在实测过程中输入的纬度值为：35.1，选取地面控制网中WG7WG6两个控制点构成的测线进行仪器常数标定。根据现场采集数据，井下定向边各测回陀螺精寻北数据和全站仪测量数据以及由此计算的井下各定向边的陀螺定向方位角如表1所示。

根据甲方提供的地面控制点坐标，计算“WG7WG6”的坐标方位角以及测站点子午线收敛角。再根据（其中为测线的真北方位角；为测线的坐标方位角；为测站点子午线收敛角，可通过《子午线收敛角系数表》计算得到）可得地面测线“WG07WG06”的真北方位角为：。

再根据（其中为测线的陀螺定向值；为陀螺全站仪的仪器常数）可得井下导线边D1X2的真北方位角为：。

根据钢丝处的坐标可计算出子午线收敛角：，再根据前面计算得到的D1X2的真北方位角，可以计算井下定向边D1X2的坐标方位角为： 。

2.3 井下点位连测

井下连接测量是最关键的，如图2所示，为了以后施工工作需要，分别在巷道顶板布设两个控制点X1和D1，在X2处安置全站仪，根据煤矿基本控制导线测量要求进行连测，独立进行两次角度和距离观测，误差均小于限差，计算得∠1和∠2的平均值分别是∠1=4°25′31″，∠2=1°08′09″，，，。

根据测得的角度和边长，经推算，得到各点坐标，如表2。

2.4 高程联测测量

高程联测测量采用徕卡730水准仪和 1.8 mm钢丝进行，投点误差不大于20 mm。高程导入采用鉴定后50 m钢尺整刻划头尾连接，井上下同时观测。井筒温度20 ℃，悬挂4 kg重锤。

2.4.1 地面水准测量

地面水准测量采用双仪器高法，测得地面水准基点高程为1189.119 m，表3为地面水准测量最后一站成果，从数据中可以看来，两次高差互差为1 mm，小于限差5 mm。

2.4.2 尺长计算

由于井筒内温度和鉴定时温度基本吻合，所以不需要温度改正，需要进行拉力改正，钢尺鉴定时精度最低0643号钢尺70万分之一，最高2123号钢尺302万分之一，其余均在90万分之一左右。钢尺鉴定时15 kg拉力，测量时井下悬挂4 kg重锤，每把裸尺重0.25 kg。根据拉力改正公式：

2.4.3 井下固定点高程计算

井下也采用两次仪器高法进行观测，观测数据均在限差范围之内，推算井下固定点高程分别为：

3 结语

经现场测量并计算相关数据后，得出以下结论：（1）导线定线法配合陀螺定向进行了平面坐标传递的方法既能弥补陀螺仪精度较低的问题，又能体现导线定向法作业时间短、测量精度高、简单直观、容易操作的特点。（2）采用钢尺导入进行高程联系测量时对于钢尺鉴定必不可少，并且要进行多组数据改正，如此得出的数据才更为精密可靠。

参考文献

[1] 中华人民共和国能源部.煤矿测量规程[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[2] 党红蔻.浅谈如何提高煤矿测量工作的准确性[J].中国高新技术企业，2009.

[3] 李军.竖井定向联系测量新方法的应用研究[J].测绘通报，2005.