1、陀螺全站仪在大连地铁联系测量中的应用摘要：本文介绍陀螺全站仪在地铁竖井联系测量中的应用。简述井上下连接测量、陀螺全站仪定向的方法，分析陀螺定向的精度，讨论定向方法的优缺点。实践表明:利用陀螺全站仪进行竖井联系测量, 克服了几何定向精度低、占用井筒时间长等缺点, 提高了井下测量数据精度, 为地铁安全生产工作提供了保证。 关键词：陀螺全站仪；联系测量；定向 中图分类号：U231 文献标识码： A 1 引言 大连地铁是大连市城市地下铁路的统称，大连市地铁 1、2 号线于2009 年 7 月 25 日正式开工建设。为了满足地铁施工竖井建设安全生产的需要，需要进行联系测量。通过竖井进行联系测量，将地面控
2、制点的方向、坐标和高程精确地传递到地下竖井底部，使地面和地下的控制纳入到同一基准中，为地下控制测量提供依据（图 1） 。竖井联系测量包括定向测量和高程传递。目前我国竖井定向有几何定向法和陀螺定向法。几何定向法费时费力，占用井筒时间过长，影响施工或者生产。陀螺定向法占用井筒的时间短，作业简单，有利于提高定向精度和效率。其广泛应用已经成为一种趋势。 在现有陀螺定向实践中，常常采用陀螺经纬仪定向。本文采用新型陀螺全站仪对大连地铁 212 标段进行施工竖井定向，电子测角、电子测距、电子计算，能自动显示和存储测量结果，方便与外围设备交换信息, 自动化程度更高，不失为一种有益的探索和尝试。 图 1 通过施
3、工竖井传递坐标及陀螺仪进行隧道定向 2 使用仪器 本次作业使用仪器有：SOKKIA GP3130R 陀螺全站仪（一次定向精度优于 20）及其配套专用转镜。3 陀螺定向方法 陀螺全站仪测定陀螺北有两种测量模式： 3.1.逆转点跟踪测量模式：顺时针或逆时针旋转全站仪使陀螺仪目镜视场内的测标尽可能接近零分划线，当测标抵达逆转点时，按下全站仪键盘或遥控键盘按键读取并储存水平角值，在读取了三个或三个以上逆转点数据后便可自动进行陀螺北的计算。 3.2.中天测量模式：用逆转点跟踪测量模式观测两个逆转点、或者借助管式罗盘等其他方法近似测定真北，使其误差在20以内，然后将全站仪望远镜站准真北方向并固紧水平制动螺
4、旋，每当测标与零分划重合时按下键盘按键读取逆转点摆幅，这一简单过程一旦完成全站仪便可自动计算出陀螺北方向。 4 案例分析 本次测量任务是对大连地铁二号线 210 标段施工竖井进行联系测量，其中为了给井下控制提供定向依据，所以对井下待测边 A-B 进行陀螺全站仪定向测量。本次作业曾进行两次，进而可以通过两次测量成果比较来判断陀螺仪定向在测量过程中的精度是否达到要求。 4.1. 外业观测 本次作业采用逆转点法施测，具体方法： 1）以地面已知边（DTJ204DTJ205）为起算边，在已知边上三测回测求测前仪器常数1、2 和3，且1、2 和3 之间较差小于 20； 2）之后进入地下隧道，分别在两条待测
5、边起始点 A 和 B 上架设陀螺全站仪仪，采用三测回测得待测边 AB 的陀螺方位角，且保证各测回陀螺方位角之间较差小于 20； 3）回到地上已知边（DTJ204DTJ205） ，同样方法测得测后仪器常数1、2和3，且保证测前仪器常数均值与测后仪器常数均值之差优于 15。 4.2. 内业计算 根据已知精密导线点 DTJ204 和 DTJ205 坐标值计算出已知边（DTJ204DTJ205）的坐标方位角和子午线收敛角；再根据测得的数据计算出地面测前和测后仪器常数，又由地下控制点 A 和 B 点坐标及地下陀螺方位角进而求得待测方向边的坐标方位角。 （表 1） 表 1 两次陀螺全站仪定向成果比较 4.
6、3. 结论 通过两次陀螺全站仪定向测量成果比较，可以看出在满足测量精度的情况下，两组测量成果差值是满足限差要求的，所以在地铁联系测量中，用陀螺全站仪进行定向测量可以完全满足地铁施工的精度要求。 5 结束语 利用陀螺全站仪进行地铁竖井联系测量的主要特点是, 地铁施工竖井井下基本控制导线起始方位角传递任务是单独完成的, 排除了投点误差对起始边坐标方位角传递的影响, 因为地铁施工竖井联系测量的主要任务是精确地将地面的坐标方位角传递到井下基本控制导线的起始边上, 因而, 提高了定向的精度；与几何定向相比, 采用陀螺仪定向时, 投点不再涉及方向传递, 可节省大量的劳力和时间，是技术上的进步。陀螺全站仪定向尽管可以使用逆转点法和中天法两种方法都可以得到真北方向，但实测过程完全不同，为了保证定向精度，使用中建议将两种方法测得的结果进行比较以检验测量结果的可靠性。 参考文献 1 张兆国, 张志勇, 董仁浩.利用陀螺经纬仪进行千米竖井联系测量J.能源技术与管理，2007,(6). 2 张冠宇，李宗春，李广云，等.YJTG 一 1 下架式陀螺全站仪快速定向J.测绘科学，2007,(4). 3 段太生.AGPI 自动陀螺全站仪测量系统及应用J.测绘通报，2002,(7). 4 阳华,邢应和,张号召，等. 井下陀螺定向及其精度分析J.矿山测量.2002,(1).
