简述陀螺经纬仪定向的主要内容

陀螺定向方法和精度评定

陀螺逆转点法定向及精度评定摘要隧道或井巷工程测量导线布设的形式因受巷道形状的制约，若单纯采用改变导线布设形式或提高测角次数与精度等方法，往往难以满足工程施工对于测量的精度要求。

陀螺经纬仪是测量井下导线边方位角、提高测量精度的重要仪器。

尤其是在贯通测量中陀螺经纬仪的应用非常广泛。

贯通测量是一项十分重要的测量工作,必须严格按照设计要求进行。

巷道贯通后,其接合处的偏差不能超过一定限度,否则就会给采矿工程带来不利影响,甚至造成很大的损失。

本文对陀螺经纬仪工作原理介绍，以及陀螺经纬仪在贯通测量中的精度评定。

陀螺经纬仪在不同领域的贯通测量工作中运用实例的分析，总结出在贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置。

关键词：陀螺定向，贯通测量，陀螺经纬仪，精度评定ABSTRACTTunnel or shaft engineering measurement wires for the form of roadway, if simple shape by changing arrangement forms or improve wires and precision Angle measurement methods, and often difficult to satisfy the measurement accuracy for engineering construction. Gyro theodolite is measured in wire edge Angle, improve the measuring precision instruments. Especially in the measurement of the photoelectric theodolite gyro breakthrough is used extensively. Through measurement is a very important measurement work, must strictly according to the design requirements. The roadway expedite, its joint deviation cannot exceed a certain limit, otherwise they will be detrimental to the mining project, and even cause great losses. This paper introduces working principle of gyro theodolite, as well as the breakthrough in the measurement of the gyro theodolite accuracy assess. Gyro theodolite in different fieldsof the measurement of the examples, this paper leads in breakthrough measurement on the edge of the directional gyro adds the best position.Key words: directional gyro; through measurement; gyro theodolite; Accuracy Assessment目录1 绪论 (1)1.1陀螺定向的研究现状 (1)1.2研究陀螺定向的目的 (1)1.3陀螺定向的应用领域及发展趋势 (2)2 陀螺经纬仪定向测量原理与方法 (3)2.1陀螺经纬仪的类型与结构 (3)2.1.1 陀螺经纬仪定向的优点及应用领域 (3)2.1.2 陀螺经纬仪的基本结构 (3)2.1.3 陀螺经纬仪的类型 (4)2.2陀螺经纬仪定向的基本步骤 (5)2.3跟踪逆转点法测定陀螺方位角的作业过程 (7)2.3.1 陀螺仪悬带零位观测 (7)2.3.2 粗略定向 (8)2.3.3 精密定向 (9)3 陀螺定向的误差分析 (13)3.1陀螺定向的误差来源 (13)3.2陀螺定向在贯通测量中的精度评定 (14)3.2.1 陀螺方位角一次测定中误差 (14)3..2.2 一次定向中误差 (14)3.3陀螺定向在贯通测量中导线的平差 (15)3.3.1 具有两条陀螺定向边导线的平差 (15)3.3.2 具有三条陀螺定向边导线的平差 (17)4 陀螺定向在贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1陀螺定向在道路贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1.1 工程概况 (20)4.1.2 陀螺定向技术 (20)4.1.3 精度评定 (22)4.1.4 工程分析 (23)4.2陀螺定向在矿山贯通测量中的应用实例分析 (24)4.2.1 工程概况 (24)4.2.2 陀螺定向技术 (24)4.2.3 精度评定 (26)4.2.4 工程分析 (27)4.3陀螺定向在水利贯通测量中的应用实例分析 (27)4.3.1项目概况 (27)4.3.2 陀螺定向技术 (28)4.3.3 陀螺定向精度评定 (29)4.3.4 坐标解算及成果对比分析 (30)4.3.5 工程分析 (35)5 结论 (38)参考文献 (39)致谢...................................................... 错误!未定义书签。

陀螺经纬仪

陀螺经纬仪的使用方式与构造特点有关。一般上架式仪器都用人工测法，下挂式仪器多用自动测法。自动测法仪器主要采用自动跟踪法、多点光电计时法和光电积分法观测。其中，光电积分法最为先进。人工测法主要采用跟踪逆转点法、中天时间法、记时摆幅法和多点记时法观测。
构造
构造
陀螺经纬仪由陀螺仪、经纬仪和三脚架组成。 (1)陀螺仪陀螺仪是系统的核心，主要由陀螺灵敏部、电磁屏蔽机构、吊丝和导流丝、方位回转伺服驱动装置、阻尼装置、惯性敏感部锁紧装置、支承和调平装置、光电测角传感器、电源、控制及显示部分等组成。陀螺灵敏部内有以恒定转速旋转的陀螺电机，该陀螺电机由吊丝悬挂于陀螺框架并由导流丝供电。陀螺灵敏部锁紧装置是为了在运输状态下保证陀螺灵敏部安全，将惯性敏感部和框架固连。阻尼装置是为衰减陀螺灵敏部在释放后的摆动幅度，使其摆动状态满足寻北要求，最终达到克服北向进动力矩，使陀螺灵敏部相对稳定于惯性空间某一固定方位。阻尼有摩擦力阻尼、液体阻尼和电磁阻尼等方式。方位吲转伺服驱动系统可实现陀螺仪的方位回转并提供回转力矩和稳定的传动。支撑和调平装置可实现经纬仪和陀螺仪之间的机械和光学对接、整套仪器的调平以及各部件组件的安装固连。光电测角传感器包括检测惯性敏感部摆动角度的光电角度传感器、检测陀螺仪方位回转角度的光栅码盘系统。电磁屏蔽主要用于屏蔽内外磁场对陀螺寻北的干扰。
定向原理
定向原理
陀螺仪内绕其对称轴高速旋转的陀螺具有两个重要特性：其一，为定轴性，即在没有外力矩的作用下，陀螺转轴的方向始终指向初始恒定方向；其二，为进动性，即在外力矩的作用下，陀螺转轴产生进动，沿最短路程向外力矩的旋转轴所在铅垂面靠拢，直到两轴处于同一铅垂面为止。
真子午线是过地球自转轴的平面（子午面）与地球表面的交线，因此地面真子午线（真北方向）与地球自转轴处于同一铅垂面内。当陀螺仪的陀螺高速旋转，其转轴不在地面真子午线的铅垂面内时，陀螺转轴在地球自转的力矩作用下产生进动，向真子午线和地球自转轴所在的铅垂面靠近，于是陀螺的转轴就可以自动地指示出真北方向。

4第四章陀螺经纬仪

主轴x总是向子午面方向进动。
(二) 陀螺仪轴对地球的相对运动由于与地球转动的同时，子午面亦在按地转铅垂分量 ω2 不断地变换位置。故即使某一时刻陀螺仪轴与地平面平行且位于子午面内，但下一时刻陀螺仪轴便不再位于子午面内，因此陀螺仪轴与子午面之间具有相对运动的形式。当陀螺仪轴的进动角速度 ωP与角速度分量 ω2相等时，则陀螺仪轴与仪器所在地点的子午面保持相对静止，因而有：
1980年代，研制成数字化陀螺全站仪。它的特点是可以直接测定测线的方位角和待定点的坐标，敷设光电测距—陀螺定向导线，满足高精度工程测量的要求。如日本索佳的GP1型就是这类仪器。激光陀螺
光纤陀螺
全自动数字化陀螺
惯性系统
二、自由陀螺的特性
没有任何外力作用，并具有三个自由度的陀螺仪称做自由陀螺仪。
H E M sin E sin ;sin sin H M
因θ角较小，故可写成：

E H
M
sin
(3-22)
也就是说，陀螺仪轴正端自地平面仰起θ角时，
陀螺仪x轴便与子午面保持相对静止，此时的θ角称
为补偿角，并以θ0表示。
1 θ=0,ωP=0 2 θ= θ0, ωP=ω2
上各有特点，但在总体结构上却基本类似。这里以
JT15 为例，说明陀螺经纬仪的基本结构。 JT15 陀螺经纬仪是由陀螺仪、经纬仪、便携式陀螺电源箱及三脚架等四部分组成。
(一) 陀螺仪的基本结构
陀螺的核心是陀螺马达，它装在密封的充氢的陀螺房中，通过悬挂柱由悬挂带悬挂起来，用两根导流丝 12 和悬挂带 1 及旁路结构给其供电。在悬挂柱上装有反光镜。它们共同构成了陀螺灵敏部。与陀螺仪支承壳体固连在一起的光标线，经反射棱镜、反光镜反射后，再通过物镜成像在目镜分划板 5 上，从而构成了反射式光学系统。转动仪器外部的手轮，通过凸轮带动锁紧限幅机构的升降，使陀螺灵敏部托起(锁紧)或下放(摆动)。

测绘专业实验实习—— 陀螺经纬仪定向方法实验指导书

实验四陀螺经纬仪定向方法一、实验目的了解陀螺仪定向的原理，熟悉陀螺仪常用的定向方法，学会使用逆转点法和中天法进行精密定向。

二、实验仪器索佳GP-1陀螺全站仪1台，三脚架1个，棱镜1个。

三、陀螺仪一次测定作业流程本实验为演示实验，由指导教师结合PPT 及仪器操作进行演示教学。

1、陀螺仪悬挂带零位观测【原理】悬挂零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，即扭力矩为零的位置。

观测三次。

在陀螺观测开始之前和结束之后，要作悬带零位观测，相应简称为测前零位和测后零位观测。

【方法】测定悬挂零位时，先将全站仪整平并固定照准部，下方陀螺灵敏部（不启动马达），从读数目镜中观测灵敏部的摆动，在分划板上连续读三个逆转点的读数，估读到0.1格。

()132122L a a a =++⎡⎤⎣⎦2、陀螺仪粗定向在测定已知边和定向边的陀螺方位角之前，首先进行粗略定向，即把全站仪望远镜视准轴置于近似北方向。

3、精密定向（逆转点法）粗定向后，全站仪转到粗定向的北方向，再次下放陀螺，控制摆幅在5~8格之间，用逆转点法通过全站仪精确跟踪逆转点。

[]131224*********a a N a a a N a N N n +⎛⎫=+ ⎪⎝⎭+⎛⎫=+ ⎪⎝⎭=-……4、精密定向（中天法）首先通过逆转点法确定陀螺北方向在±20′内，然后托起陀螺；再放陀螺使其摆幅在8~10格之间，用中天法开始观测；至少测量2个周期。

5、测后零位。

四、陀螺仪一次定向作业流程1、在地面已知边上测定仪器常数由于陀螺轴衰微弱的摆动系数保持不变，故其摆动的平衡位置可以仍未是假想的陀螺主轴稳定的位置。

陀螺主轴虽然指示出真北方向，但是这个方向必须借助陀螺仪光学系统读数。

由于陀螺主轴与陀螺仪光学系统的光轴以及经纬仪视准轴不在同一竖直面捏，因而陀螺仪的指向与地理子午线N 不重合，两者之间的差值称为仪器常数∆（与磁偏角概念不同）。

陀螺经纬仪定向的一般步骤

陀螺经纬仪定向的一般步骤
陀螺经纬仪定向的一般步骤如下：
1. 设置初始位置：将陀螺经纬仪放置在所需定向的位置上，并设置初始方向。

2. 准确校准：使用校准程序或方法，对陀螺经纬仪进行准确的校准，以确保其读数的准确性。

3. 启动和稳定化：启动陀螺经纬仪，并等待其稳定，使其读数不再有明显变化。

4. 进行定向操作：根据陀螺经纬仪的读数和所需的定向目标，进行相应的定向操作。

可以通过转动陀螺经纬仪来实现定向。

5. 监测和调整：持续监测陀螺经纬仪的读数，并根据需要进行调整，以确保定向的准确性。

6. 完成定向：当陀螺经纬仪的读数稳定在目标值时，定向完成。

记录定向结果并进行后续处理或分析。

需要注意的是，陀螺经纬仪定向可能还涉及其他特定的操作步骤，具体的步骤和方法可能会有所不同，取决于所使用的具体陀螺经纬仪的型号和要求。

因此，在进行陀螺经纬仪定向之前，应详细阅读相关的设备说明书，并按照其要求操作。

陀螺定向应用

• （1）测前测线方向值测量 • 在精密定向前测定测线（已知边或待定边）在经
纬仪中的读数。 • （2）测前零位测量 • 在精密定向前，陀螺马达不转时，测定陀螺灵敏
部受悬挂带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，就是扭力矩为零的位置。
陀螺定向应用
• （3）精密定向 • 精确测定已知边和定向边的陀螺方位角。 • （4）测后零位测量 • 在精密定向后，陀螺马达不转时，测定陀螺灵敏
四、陀螺经纬仪的结构 • 1．基本结构
• 大部分陀螺经纬仪采用上架式结构，由陀螺仪、经纬仪、供电电源和三脚架四部分组成，其中电源由逆变器和充电电池组成。充电电池提供电力，逆变器将二相电流转变成三相交流电，从而使陀螺马达产生旋转。
陀螺定向应用
GAK－陀1螺型定向陀应螺用经纬仪
陀螺定向应用
• 以陀螺仪旋转轴x轴为基准，将水平分量ω1可以再分解成两个互相垂直的分量ω3（沿y轴）和ω4 （沿x轴）。ω3叫做地球自转有效分量，对陀螺仪轴的进动有影响。
陀螺定向应用
4．陀螺仪轴对地球的相对运动
陀螺仪轴对子午面的相对运动示意图
陀螺定向应用
二、陀螺经纬仪定向的方法
• 1.陀螺经纬仪定向的作业过程
GAK－1陀螺仪结构示意图
• （1）陀螺灵敏部
• 陀螺的核心是陀螺马达，装在密封的充氢的陀螺房中，通过悬挂柱由悬挂带悬挂起来，用两根导流丝和悬挂带及其旁路结构给其供电，悬挂柱上安装有反光镜，整个构成陀螺灵敏部。
• （2）反射式光学系统
• 高精度的陀螺经纬仪大部分采用反射式光学系统，其优点：
第一节陀螺经纬仪简介
陀螺定向应用
一、陀螺经纬仪定向
• 陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪（现代多采用全站仪）结合在一起的集光、机、电于一体的精密测绘仪器，用于精确测定未知边（或待定边）的方位。它不受时间和地形环境的限制，不论已知边和待定边的距离远近，一次传递方位，观测简单、方便，效率高，能保证很高的定向精度，是一种先进的定向仪器。

陀螺经纬仪定向精度的分析

陀螺经纬仪定向精度的分析张　明,陈亚楠(平顶山煤业(集团)公司,河南平顶山　467000)摘要:文中介绍了陀螺经纬仪的定向误差来源,及一次定向总中误差的预计。

关键词:陀螺定向误差;仪器常数;摆动逆转点;悬带零位;测线方向值中图分类号:P213 文献标识码:B 文章编号:1001-358X(2006)02-0043-02 摆式陀螺经纬仪的定向精度,通常是用一次定向中误差来衡量。

一般来说,陀螺经纬仪的一次定向中误差都在出厂时的精度指标之内,如瑞士wild厂的G AK-1在20″-30″之内。

但是,每一台仪器的实际质量情况有很大差别的。

因为仪器制造时的工艺水平,出厂后震动和外界条件的影响,都会影响定向的精度。

下面就分析一下陀螺经纬仪的定向误差来源和计算一次定向中误差的方法。

1　陀螺定向误差来源误差来源与陀螺经纬仪定向产生的误差和观测方法有关。

若采用跟踪逆转点法,一条测线一次测定的程序为:a1在己知方位角的基线上测定仪器常数;b1在定向边上二测回测定测线方向值;c1以5个摆动逆转点测定子午线方向值(陀螺北方向读数);测前和测后对悬带零位的测定。

由观测过程可知,对测前测后两测回的测线方向取平均值得:L0=1/2(L前+L后)(1)由5个逆转点读数,求算子午线方向值N0=1/12(u1+3u2+4u3+3u4+u5)(2)而测线的地理方位角为:A=L-L±Δ(3)式中L为测线的陀螺方向值。

分析(3)式可知,影响定向精度的误差可分三大类:测定测线方向值的误差mL0;测定陀螺北方向的误差mL;仪器常数误差mΔ。

引起上述三类误差的因素有许多,若将整个作业过程中各种误差因素考虑进去,则可以归纳出陀螺经纬仪的定向误差来源有:用经纬仪测定测线方向值引起的定向误差mL0;由5个逆转点确定陀螺北方向值引起的定向误差m N;上架式陀螺仪与经纬仪联接引起的定向误差m b;悬挂带零位变动引起的定向误差m0;陀螺摆动平衡位置不稳定性引起的定向误差mc;仪器常数不准引起的定向误差mΔ;仪器对中与整平引起的定向误差me;风力、震动等其它外界因素引起的定向误差。

陀螺定向测量方法

陀螺方位角，并经换算获得此边真方位角的测量工作。

常用于定向连接测量。

陀螺方位角，是从陀螺仪子午线（测站上通过假想的陀螺轴稳定位置的子午面，即陀螺仪子午面与地平面的交线）北方向顺时针量至某定向边的水平角。

常用方法:
确定测站真子午线北方向的常用方向有：中天法，是通过对陀螺仪轴运转的观测，先确定近似北方向，在连续读记摆动的指标线（陀螺轴）反复经过分划线板零线时的时间，和到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算获得近似北方向的改正数，进而确定测站真北方向；逆转点法，是用陀螺经纬仪跟踪观测摆动的指标线（陀螺轴）反复到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算确定测站真北方向。

5第三章联系测量-陀螺定向解析

①在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。 ②粗略定向（测定近似北方向）锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。 ③测前悬带零位观测打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部。进行测前悬带零位观测。同时用秒表记录自摆周期T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。 ④精密定向（精密测定陀螺北）采用有扭观测方法（如逆转点法等）或无扭观测方法（如中天法、时差法、摆幅法等）精密测定已知边或待定边的陀螺方位角。 ⑤测后悬带零位观测 ⑥以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后两次观测的方向值的互差对J2和J6级经纬仪分别不得超过10″和25″。取测前测后观测值的平均值作为测线方向值。
3.7 陀螺定向的精度分析
1.陀螺经纬仪定向的精度评定陀螺经纬仪的定向精度主要以陀螺方位角一次测定中误差mT和一次定向中误差 ma 表示。 1）陀螺方位角一次测定中误差

在待定边进行仿陀螺定向前，陀螺仪需在地面巳知坐标方位角边上测定仪器常数。按《试行规程》规定，前后共需测6次，这样就可按白塞尔公式来求算陀螺方位角一次测定中误差，即仪器常数一次测定中误差（简称一次测定中误差）。 vv
（3）当在未知边上定向，且仪器本身又无粗定向罗盘附件时，可用仪器本身来寻找北方，常用的方法为两个逆转点法。具体操作如下：
测前悬带零位观测
陀螺灵敏部摆动的平衡位置应与目镜分划板的零刻划线重合，该位置称为悬带零位。测定悬带零位时，应将经纬仪整平并固定照准部，然后下放陀螺灵敏部并从读数目镜中观测灵敏部的摆动(当陀螺仪较长时间末运转时，测定零位之前，应将马达开动几分钟预热，然后切断电源，待马达停止转动后再下放灵敏部)，在分划板上连续读三个逆转点读数a1、a2、a3

陀螺经纬仪定向实习报告

一、实习目的本次实习旨在使学生了解陀螺经纬仪定向的基本原理、操作方法及注意事项，提高学生实际操作能力，掌握陀螺经纬仪定向技术在工程测量中的应用。

二、实习时间与地点实习时间：2023年11月15日实习地点：XX工程测量实验室三、实习内容1. 陀螺经纬仪基本原理陀螺经纬仪是一种利用陀螺罗盘和经纬仪相结合的测量仪器，它能在地球自转的作用下，使陀螺轴精确地指示出真北方向，并在经纬仪水平度盘上读出该方向读数。

陀螺经纬仪定向技术具有精度高、速度快、不受地形、气候及外界磁场影响等优点。

2. 陀螺经纬仪操作方法（1）仪器组装：将陀螺仪、经纬仪、三脚架等部件组装成完整的陀螺经纬仪。

（2）仪器安置：将陀螺经纬仪安置在测站上，确保仪器稳定。

（3）对中：调整三脚架，使仪器中心与测站点重合。

（4）整平：调整仪器，使仪器水平。

（5）瞄准：瞄准目标点，调整瞄准器，确保瞄准准确。

（6）读数：读取经纬仪水平度盘上的读数。

（7）记录：将观测数据记录在实习报告上。

3. 陀螺经纬仪定向实验（1）实验目的：通过实验，掌握陀螺经纬仪定向操作方法，验证定向精度。

（2）实验步骤：1）在测站上安置陀螺经纬仪，进行对中和整平。

2）瞄准目标点，读取经纬仪水平度盘上的读数。

3）重复步骤2，进行多组观测。

4）计算定向方位角，并与理论值进行比较。

（3）实验结果与分析：通过实验，我们得到了以下结果：1）定向方位角平均值为X°Y′Z″，与理论值X°Y′Z″基本一致。

2）定向精度满足工程要求。

四、实习体会1. 陀螺经纬仪定向技术具有精度高、速度快、不受地形、气候及外界磁场影响等优点，在工程测量中具有广泛的应用前景。

2. 通过本次实习，我们掌握了陀螺经纬仪定向操作方法，提高了实际操作能力。

3. 在实习过程中，我们应注重以下几点：（1）仪器组装要规范，确保仪器性能。

（2）对中和整平要精确，提高定向精度。

（3）瞄准要准确，避免误差。

（4）记录要完整，便于后续数据处理。

陀螺定向方法和精度评定解析

陀螺逆转点法定向及精度评定摘要隧道或井巷工程测量导线布设的形式因受巷道形状的制约，若单纯采用改变导线布设形式或提高测角次数与精度等方法，往往难以满足工程施工对于测量的精度要求。

陀螺经纬仪是测量井下导线边方位角、提高测量精度的重要仪器。

尤其是在贯通测量中陀螺经纬仪的应用非常广泛。

贯通测量是一项十分重要的测量工作,必须严格按照设计要求进行。

巷道贯通后,其接合处的偏差不能超过一定限度,否则就会给采矿工程带来不利影响,甚至造成很大的损失。

本文对陀螺经纬仪工作原理介绍，以及陀螺经纬仪在贯通测量中的精度评定。

陀螺经纬仪在不同领域的贯通测量工作中运用实例的分析，总结出在贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置。

关键词：陀螺定向，贯通测量，陀螺经纬仪，精度评定ABSTRACTTunnel or shaft engineering measurement wires for the form of roadway, if simple shape by changing arrangement forms or improve wires and precision Angle measurement methods, and often difficult to satisfy the measurement accuracy for engineering construction. Gyro theodolite is measured in wire edge Angle, improve the measuring precision instruments. Especially in the measurement of the photoelectric theodolite gyro breakthrough is used extensively. Through measurement is a very important measurement work, must strictly according to the design requirements. The roadway expedite, its joint deviation cannot exceed a certain limit, otherwise they will be detrimental to the mining project, and even cause great losses. This paper introduces working principle of gyro theodolite, as well as the breakthrough in the measurement of the gyro theodolite accuracy assess. Gyro theodolite in different fieldsof the measurement of the examples, this paper leads in breakthrough measurement on the edge of the directional gyro adds the best position.Key words: directional gyro; through measurement; gyro theodolite; Accuracy Assessment目录1 绪论 (1)1.1陀螺定向的研究现状 (1)1.2研究陀螺定向的目的 (1)1.3陀螺定向的应用领域及发展趋势 (2)2 陀螺经纬仪定向测量原理与方法 (3)2.1陀螺经纬仪的类型与结构 (3)2.1.1 陀螺经纬仪定向的优点及应用领域 (3)2.1.2 陀螺经纬仪的基本结构 (3)2.1.3 陀螺经纬仪的类型 (4)2.2陀螺经纬仪定向的基本步骤 (5)2.3跟踪逆转点法测定陀螺方位角的作业过程 (7)2.3.1 陀螺仪悬带零位观测 (7)2.3.2 粗略定向 (8)2.3.3 精密定向 (9)3 陀螺定向的误差分析 (13)3.1陀螺定向的误差来源 (13)3.2陀螺定向在贯通测量中的精度评定 (14)3.2.1 陀螺方位角一次测定中误差 (14)3..2.2 一次定向中误差 (14)3.3陀螺定向在贯通测量中导线的平差 (15)3.3.1 具有两条陀螺定向边导线的平差 (15)3.3.2 具有三条陀螺定向边导线的平差 (17)4 陀螺定向在贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1陀螺定向在道路贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1.1 工程概况 (20)4.1.2 陀螺定向技术 (20)4.1.3 精度评定 (22)4.1.4 工程分析 (23)4.2陀螺定向在矿山贯通测量中的应用实例分析 (24)4.2.1 工程概况 (24)4.2.2 陀螺定向技术 (24)4.2.3 精度评定 (26)4.2.4 工程分析 (27)4.3陀螺定向在水利贯通测量中的应用实例分析 (27)4.3.1项目概况 (27)4.3.2 陀螺定向技术 (28)4.3.3 陀螺定向精度评定 (29)4.3.4 坐标解算及成果对比分析 (30)4.3.5 工程分析 (35)5 结论 (38)参考文献 (39)致谢...................................................... 错误!未定义书签。

测绘专业实验实习—— 陀螺仪定向原理

随着地球自转，陀螺仪主轴X的高度角发生变化形成重力矩，使陀螺仪产生进动效应。
而地球的自转又使陀螺产生指向力矩，使陀螺仪的进动围绕子午面进行。当陀螺仪主轴X越接近子午面，指向力矩越小，当X轴指向子午面（即为零时），则指向力矩为零，但此时陀螺仪因惯性的作用以最快的速度通过子午面。
当陀螺仪主轴X远离子午面时，相反方向的指向力矩使陀螺仪的进动速度慢慢降低，直至达到平衡点而停止。
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
7. 陀螺仪定向作业流程（4）子午线收敛角的计算与改正
子午线收敛角γ 坐标北方向与真北方向之间的夹角，其符号由安置全站仪的位置确定，在中央子午线以东为正，以西为负。
（B为纬度，l为经差）最后，地下定向边的坐标方位角为：
0 = t + - γ
注：如必要，在上式中还需加入零位改正。
2.3 陀螺仪的分类
陀螺经纬仪
上架式
全站式陀螺仪
上架式
全自动全站式陀螺仪
下架式
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.4 陀螺仪的基本结构
陀螺仪的结构
悬挂带
全站式陀螺仪是将陀螺仪安放在全站仪之上而构成的，其中
陀螺
陀螺仪部分的基本结构如右图。
分划板
目镜筒
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
4. 陀螺仪的基本结构2. Nhomakorabea陀螺仪定向原理与使用方法
2.5 全站仪陀螺仪的操作（3）精密定向－逆转点法
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.5 全站仪陀螺仪的操作
（4）精密定向－中天法
首先通过逆转点法确定陀螺北方向在±20′之内，然后托起陀螺；再次下放陀螺使其摆幅在8－10格之间，用中天法开始观测；至少测量2个周期。

第十三次课陀螺定向原理介绍

下架悬挂式：利用金属悬挂带把陀螺房悬挂在经纬仪空心轴下，悬挂带上端与经纬仪的壳体相固连；采用导流丝直接供电方式，附有携带式蓄电池组和晶体变流器。
五系工测教研室
（5）
应用测量学
上架式：用金属丝悬挂带把陀螺转子（装在陀螺房中）悬挂在灵敏部的顶端，灵敏部可稳定地联接在经纬仪横轴顶端的金属桥形支架上（该支架需预先制做、安装），不用时可取下。
M M 或： P H J
转动，这种转动称为陀螺的进动， ω P 称为进动角速度。陀螺仪
在外力矩作用下产生进动的性质，称为陀螺的进动性。若 M 0 ，则显然有 P 0 。即无横向外力矩作用时，陀螺仪的自转轴方向保持不变。这一性质称为陀螺的定轴性。
H 的方向变化，也就是陀螺仪自转轴的变化，实际上是一种
其中 C 为 C 处的子午线收敛角
km 32.3 yC C tg
TCD C
D
为 C 点纬度。
五系工测教研室（3）
应用测量学
陀螺经纬仪的发展和应用
我国西汉末年，发现了陀螺特性，德国人H.Anschü tz1904年制成第一台陀螺罗经样机；
法国人L. Foucault 1852年创造了第一台实验陀螺罗经；德国人M. Schuler 1908年首次制成单转子液浮陀螺罗经，用于军事和航海；
应用测量学
第六章陀螺经纬仪定向测量
五系工测教研室
（1）
应用测量学
一、陀螺经纬仪定向原理
陀螺经纬仪
陀螺经纬仪的发展和应用
陀螺仪＋经纬仪
直接测定真北方位角：物理定向
将陀螺特性与地球自转有机结合构成的陀螺仪能够自动寻找真北方向，将这样的陀螺仪安装在经纬仪上，组成的陀螺经纬仪便可以测定真北方向在经纬仪水平度盘上的读数 N ，从而可求出任一方向的真方位角。这一工作称为陀螺经纬仪定向观测，或陀螺经纬仪定向测量，或简称陀螺经纬仪定向。

工程测量概论-孙现申21陀螺经纬仪及其寻北原理-2h

陀螺经纬仪概述
陀螺经纬仪发展
•陀螺经纬仪的发展方向是高精度、可靠、快速与轻便。
•在高精度定向方面,除了在数据处理中研究更精确的数学模型外,更实质的问题是提高陀螺转子的稳定度和可靠性。
•定向速度的提高,可采用的措施是实现数据采集的自动化 (和高密度)以及数据处理的自动化,但更有效的途径是缩短陀螺仪的进动周期。
TA0
cos
TA0 2π
H
M GE
摆式陀螺寻北原理
•摆式陀螺仪的运动方程
同理可得与上式合并
0
( m ax
0 ) cos
2π TA
(t
t0 )
2
A
m
ax
0
0
2
1
子午面
A
max
西
水平面
摆式陀螺轴的进动轨迹
0
东
摆式陀螺仪寻北原理
内容回顾
陀螺仪基本特性
Mx
Jx
dx
dt
y H z
zH y
dH M dt
摆式陀螺寻北原理
•陀螺仪的基本特性 dH M 当M // H时， dt
dH M dt
也即
J d M
dt
刚体的转动规律
当M H 时，M不影响H的大小，而是改变其方向。
(ωP dt) H dH
ωP
H
dH dt
ωP H M
M HP J P
H dH
ωP
Pdt
dH
H
进动角速度ωP 之定义
)
d2
dt 2
HE
cos
sin
摆式陀螺寻北原理
•摆式陀螺仪的运动方程
使sin=

1 陀螺定向法

1 陀螺定向法陀螺定向法是采用光学垂准仪(或重锤球)投出井上、井下在同一铅锤线上的点位,根据井上、井下陀螺定向成果,求算投点在空间的平面夹角,使得井上、井下的导线连成一体,把井上导线坐标、方位传递到井下导线。

下面以广州地铁杨体区间竖井联系测量为例,介绍陀螺定向法实施的特点。

1.1 仪器设备TC1610全站仪,GAK1+T2陀螺经纬仪,NL光学垂准仪。

1.2作业实施(1)竖井投点井上、井下导线布置情况如图1所示,供电局、J54、A为井上已知导线点,Z1、Z2、Z3为井下待求导线点。

在井口选定T1、T2两个点位,在井盖上相应位置预留有可遮盖的小孔,将垂准仪置于小孔上方,垂准仪在井上及井下投下T1和T1′、T2和T2′。

T1、T1′在空间上为2个点,但投影到同一平面时就成为1个点;T2、T2′情况相同。

井上、井下导线通过投点连成一闭合环。

(2)陀螺经纬仪定向定向时采用逆转点法进行。

对一条边定向时,完成一端定向为半测回,完成两端定向为一测回。

由于井筒上下不宜安置陀螺经纬仪,故井上选择AJ54为定向边,井下选择Z1Z3为定向边,进行陀螺定向观测。

求出陀螺仪的定向常数,并进行改正。

假定陀螺经纬仪测得的AJ54陀螺方位角为N0,Z1Z3陀螺方位角为N5。

(3)导线边角测量①测b0、b1、b4、b5、b6角度;②量d1、d2、d3、d4、d5、d6边长。

(4)空间夹角计算b2为AT1、T1′Z1在空间上的夹角,b3为AT2、T2′Z2在空间上的夹角。

(5)导线计算根据以上导线测量成果,进行导线平差计算。

坐标、方位从井上导线点传递到井下导线点,Z1、Z2、Z3坐标成果用于指导施工。

1.3工作体会①陀螺定向法的主要优点是占用井筒时间短、精度高、观测作业简单,在地铁施工的竖井中均可采用此方法进行联系测量,是一种值得推广应用的作业方法。

②陀螺定向的实质是通过投点、定向,把井上、井下的导线联成一体,陀螺经纬仪起了测空间边夹角的作用。