[科普中國(guó)]-陀螺經(jīng)緯儀定向

用陀螺經(jīng)緯儀確定定向邊方位角的測(cè)量，簡(jiǎn)稱陀螺定向。上架式陀螺經(jīng)緯儀由于制造上的缺陷，通過(guò)目鏡觀測(cè)得到的陀螺軸擺動(dòng)平衡位置(稱陀螺子午線方向)與過(guò)測(cè)站的真子午面并不重合，故只能測(cè)量以陀螺子午線為準(zhǔn)的陀螺方位角。某邊陀螺方位角是通過(guò)測(cè)定陀螺子午線方向值與某邊方向值之差求得。陀螺方位角與某邊真方位角之差(即陀螺子午面與真子午面的二面角)叫儀器常數(shù)。每次定向都要測(cè)定儀器常數(shù);在定向邊上測(cè)出陀螺方位角，經(jīng)過(guò)計(jì)算求得定向邊的坐標(biāo)方位角。1

應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀定向可用于：為井下某一水平定向;在經(jīng)緯儀導(dǎo)線中每隔一段距離測(cè)一條導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角，使導(dǎo)線成為方向附合導(dǎo)線，可控制測(cè)角誤差的積累;礦山、隧道等大型地下工程測(cè)量的定向;在蔭蔽地區(qū)測(cè)量的定向。

立井定向測(cè)量需要傳遞坐標(biāo)時(shí)，在井筒中懸掛一根鋼絲垂線，地面測(cè)出該鋼絲的坐標(biāo);井下在鋼絲垂線與陀螺定向邊之間測(cè)設(shè)導(dǎo)線，按導(dǎo)線計(jì)算方法計(jì)算該導(dǎo)線各點(diǎn)的坐標(biāo)。

陀螺定向的外業(yè)觀測(cè)，主要是測(cè)某邊的陀螺方位角。為了求得井下某導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角，須按一定的定向程序進(jìn)行。

定向程序(1)在地面已知坐標(biāo)方位角邊上測(cè)定儀器常數(shù)。將陀螺經(jīng)緯儀安置在地面近井點(diǎn)C上(圖1a)，測(cè)出CD邊的陀螺方位角TCD，已知CD邊的坐標(biāo)方位角αCD，則儀器常數(shù)△為：

△=ACD-TCD=αCD+γC-TCD

式中γC為C點(diǎn)子午線收斂角，根據(jù)C點(diǎn)高斯平面直角坐標(biāo)求得。C點(diǎn)在中央子午線以東γC為正，以西為負(fù)。

(2)在井下定向邊上測(cè)量陀螺方位角。如圖1b，ab為井下定向邊，用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)出其陀螺方位角Tab，則該邊的坐標(biāo)方位角為：

αab=Aab-γa=Tab+△-γa

式中γa為a點(diǎn)子午線收斂角。

(3)在地面上再次測(cè)定儀器常數(shù)，以提高測(cè)量精度并進(jìn)行檢核。用儀器常數(shù)平均值參與計(jì)算。

測(cè)量陀螺方位角2～3次，用兩次測(cè)量結(jié)果的差值進(jìn)行校核。

陀螺方位角測(cè)量如圖2，陀螺經(jīng)緯儀安置在測(cè)站點(diǎn)C上，用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)D點(diǎn)并讀取水平度盤讀數(shù)M，稱測(cè)線方向值。陀螺運(yùn)轉(zhuǎn)后，通過(guò)陀螺軸的擺動(dòng)觀測(cè)，求出望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸指向陀螺子午線方向的度盤讀數(shù)NT，稱陀螺子午線 (或陀北)方向值。該邊的陀螺方位角為TCD=M-NT。依測(cè)量陀螺子午線方向值NT的方法不同，分逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法、中天法等。

發(fā)展立井幾何定向占用井筒影響生產(chǎn)，而且工作組織復(fù)雜，精度較低，特別在井筒深度大時(shí)，更難保證精度。陀螺經(jīng)緯儀定向可以克服這些缺點(diǎn)，且可在任一地點(diǎn)進(jìn)行定向。陀螺經(jīng)緯儀約在20世紀(jì)50年代研制出來(lái)，并用于礦井定向。中國(guó)70年代開(kāi)始用于礦井定向，80年代得到很大發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用。在保證儀器的穩(wěn)定性和定向精度的條件下，儀器向防爆型及小型化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊剛 - 教授 - 西南大學(xué)