陀螺經(jīng)緯儀定向

(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T_CD，已知CD邊的坐標(biāo)方位角α_CD，則儀器常數(shù)△為：

△=A_CD-T_CD=α_CD γ_C-T_CD

式中γ_C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γ_C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T_ab，則該邊的坐標(biāo)方位角為：

α_ab=A_ab-γ_a=T_ab △-γ_a

式中γ_a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。

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。2100433B

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。

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(pán)讀數(shù)M，稱(chēng)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(pán)讀數(shù)NT，稱(chēng)陀螺子午線 (或陀北)方向值。該邊的陀螺方位角為T(mén)_CD=M-N_T。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。

陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)}

陀螺儀內(nèi)繞其對(duì)稱(chēng)軸高速旋轉(zhuǎn)的陀螺具有兩個(gè)重要特性：其一，為定軸性，即在沒(méi)有外力矩的作用下，陀螺轉(zhuǎn)軸的方向始終指向初始恒定方向；其二，為進(jìn)動(dòng)性，即在外力矩的作用下，陀螺轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)，沿最短路程向外力矩的旋轉(zhuǎn)軸所在鉛垂面靠攏，直到兩軸處于同一鉛垂面為止。

真子午線是過(guò)地球自轉(zhuǎn)軸的平面（子午面）與地球表面的交線，因此地面真子午線（真北方向）與地球自轉(zhuǎn)軸處于同一鉛垂面內(nèi)。當(dāng)陀螺儀的陀螺高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)軸不在地面真子午線的鉛垂面內(nèi)時(shí)，陀螺轉(zhuǎn)軸在地球自轉(zhuǎn)的力矩作用下產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)，向真子午線和地球自轉(zhuǎn)軸所在的鉛垂面靠近，于是陀螺的轉(zhuǎn)軸就可以自動(dòng)地指示出真北方向。

高速旋轉(zhuǎn)的自由陀螺的轉(zhuǎn)軸在慣性作用下不會(huì)靜止在真北方向，而是在真北方向左右擺動(dòng)。陀螺轉(zhuǎn)軸東西擺動(dòng)的最大振幅處稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)點(diǎn)。因此，陀螺儀與經(jīng)緯儀相結(jié)合，用經(jīng)緯儀跟蹤光標(biāo)東西逆轉(zhuǎn)點(diǎn)，讀取水平度盤(pán)讀數(shù)并取其平均值，從而求得真北方向。