大型贯通工程中GPS定位、陀螺定向、全站仪导线测量联合应用探析

葛顺利（陕煤集团神南产业发展有限公司，陕西　榆林　719300）

大型贯通工程中GPS定位、陀螺定向、全站仪导线测量联合应用探析

葛顺利
（陕煤集团神南产业发展有限公司，陕西榆林719300）

摘要：本文结合陕北地区工程中，所采用的GPS定位、井下加测陀螺边（西安1001厂5秒级全自动陀螺仪）配合全站仪导线来解决陕北矿区特大贯通的问题。笔者通过在实际工作中的应用，说明陀螺导线的施测方法及计算，如何在实际工作中解决特大贯通，长距离导线测量精度等问题。从而在实际的工程中，减少测量的误差，实现对矿区井下的精确测量。

关键词：陀螺；全站仪；稳定性；准确度

全自动陀螺仪是一种能够通过地球自转角动量而独立测定任意纬度、测线、真北方向的敏感定向仪器。由于陀螺仪可以不受外界气象条件的干扰，能够在任意时间、任意季节，对所测量的地域进行全天候、各个时段的测量。因此，被大量的运用于矿井联系测量、大型隧道以及大型贯通、井下长距离首级导线测量中。

在工程中，我们所采用的地面GPS控制网测量定位，井下加测陀螺边定向，配合全站仪导线测量能够实现高精度的井上下控制测量，提高陕北矿区井下长距离导线和大型贯通测量的精度。

1　全自动陀螺仪在大型工程中的应用

在矿区测量过程中，陀螺仪定向主要服务于矿井联系及井下控制和碎部测量。在测量过程中，对于导线长达10km以上的贯通，我们采用了地面GPS控制网定位，确定开口方位、井下加测陀螺边提高导线测角精度、全站仪导线控制过程测量，从而降低了劳动强度，有效的解决陕北矿区大型贯通的精度问题。

在工作过程中，我们按照陀螺仪的操作要求，将陀螺仪安置在地面已知点上施测已知边两测回。在井下已测点上安置陀螺仪施测待测边三测回，再返回地面施测已知边两测回。陀螺测回互差限差为15″，外业观测在48小时内完成（一般在当天完成）。通过计算陀螺方位以及已知边的方位和子午线收敛角，算出陀螺仪器常数和井下待测边的真北方位。

2　大型贯通工程中GPS、陀螺仪定向配合全站仪测量的联合应用

随着科学的不断进步，在大型测量工程中GPS定位、陀螺定定向、全站仪导线测量具有测量速度快、计算严密、放样准确、劳动效率高等多种功能，能有效地解决各种测量问题。在测量过程中，传统的测量方法容易忽略投影平面及地球曲率两项改正和温度气压改正、精度低、劳动强度大等不足之处，最后的测量成果精度较差，而新技术联合测量观测速度快、精度高、省时省力效率高。

在GPS定位测量中，可以通过布设D级或E级GPS网，提高地面控制精度减少开口测量误差，其点位精度在3.5cm以内，对贯通测量的误差可以忽略不计，从而提高贯通精度。

在井下全站仪导线测量中，全站仪测边精度达：2mm+2D*10-6，远高于规程要求的1/8000，从而提高了测边精度。同时采用三架法或四架法测量可以减小风流影响降低对中误差，切实有效降的减小测角误差，实现长距离高精度控制测量。

在陀螺定向测量中，采用的西安1001厂5″级全自动陀螺仪，可快速有效的测量出待定边的真北方位，其精度达5″以上，远远高于井下7″级首级控制导线测角精度，陀螺边可以作为坚强边对长距离导线分段平差，从而提高导线测角精度，减小贯通误差（通过对长距离贯通导线加测和不加测陀螺边的贯通误差预计实例分析，7km以上贯通误差可降低2倍以上，距离越长降低效果越明显）。

实际工作中，开口定位是测量的基础，必须准确无误，GPS控制网测量是井上下采用同一坐标系统，有效的减小了起始误差。因为GPS反应的是点位精度，边长越长，边的方位误差越小，因此必须不布设或少布设短边，一般情况下，边长以500～1000m为宜，特殊情况下，边长不得小于300m，这样地面测量误差很小，对最终贯通误差影响可以忽略不计。

井下全站仪导线测量时，一般采用2″级全站仪，其测边精度为2mm+2D*10-6，精度很高，但要尽量避免布设短边，一般情况下边长以100～150m为宜。30m以下短边尽量不布设。在条件限制时，边长最短在15m以上，边长15～30m时，应两次对中，两个测回；边长30m以上时，一次对中，两个测回。这样不仅提高了测边精度，同时也保证了测角精度。井下采用三架法或四架法测量，可以克服巷道高、风流大的影响，减弱测角误差，保证导线精度。内业计算时，要加入投影改正和归化改正（温度及气压仪器自动改正），这样就保证了长距离导线计算的正确性（一般3km以上加入两项改正，5km以上导线必须加入两项改正）。

陀螺定向测量，要严格按规程规范要求进行，规范测量操作和记录，井下待测边必须在100～170m之间，不能选短边。地面要在气象良好，无大风及雨的条件下进行，井上下还要远离高压电源、大型通信基站等产生强磁的地方，减小陀螺定向误差。陀螺定向的主要作用在于，提供高精度的陀螺边，把陀螺边视为坚强边，用陀螺边把长距离导线分为几段，以陀螺定向方位强制平差分段导线，从而提高贯通测量精度。

结语

综上，GPS定位、加测陀螺边、全站仪导线三者配合，充分利用了GPS定位准确、陀螺定向精度稳定可靠、导线全站仪测边测角准确无误等特点，从而精准的开口放线，高精度的导线过程控制和陀螺定向作为坚强边，强制平差分段导线，从各个环节减小测量误差，最终实现高精度控制之目的，从而广泛应用于井上下控制测量和大型贯通工程，深受测量者欢迎，精准的完成各类矿区大型测量工程。

参考文献

[1]秦臻，高井祥，羌云娟.GAT陀螺全站仪在井下控制策略中的应用[J].测绘信息与工程，2010（06）：28-29.

[2]靳朝阳，王润平，秦臻，等.陀螺全站仪在井下导线测量中的应用[J].矿山测量，2010（06）：57-60.

[3]潘国荣，王穗辉.地下导线加测陀螺边最优位置确定及精度分析[J].同济大学学报，2010（05）：656.

中图分类号：TU198

文献标识码：A