联系测量方法

精心整理第一章联系测量第一节联系测量的定义一、联系测量的定义将地面坐标系统和高程系统传递到地下，确定地下控制点、控制边,作为地下控制导线的起算数据，这一过程测量工作叫做联系测量。

将地面平面坐标系统传递到地下的测量称为平面联系测量，简称定向。

将地面高程系统传递到地下的测量称高程联系测量，简称导入高程[1]。

联系测量工作应包括地面趋近导线测量趋近水准测量、通过竖井斜井通道的定向测量和传递高程测量以及地下趋近(1)(2)(3)这样就[1]。

123123即可[1]。

但是在地铁工程中由于地下铁道本身的特点，并没有平硐或斜井，有的只是竖井（出土井或下灰井或是更宽敞的明挖车站），因此，通过平硐或斜井的几何定向在地铁的平面联系测量中一般不用,只在矿山测量中有应用。

在地铁平面联系测量中的导线直接传递法、竖直导线定向法的原理和通过平硐或斜井几何定向的原理是一样的[1]。

第三节几何定向这里主要讲的是立井几何定向。

在立井中悬挂钢丝垂线由地面向地下传递平面坐标和方向的测量工作成为立井几何定向。

立井几何定向概要地说，就是在井筒内悬挂钢丝垂线，钢丝的一端固定在地面，另一端系有定向专用的垂球自由悬挂于定向水平，一般称作垂球线。

再按地面坐标系统求出垂球线的平面坐标及其连线的方位角；在定向水平上把垂球线与地下永久导线点连接起来，这样便能将地面的方向和坐标传递到地下，而达到定向的目的。

因此，可把立井定向工作分为两个部分：由地面向定向水平投点（简称投点）；在地面和定向水平上与垂球线连接（简称连接）。

立井几何定向分为一井定向和两井定向[1]。

一井定向方法有连接三角形法、四边形法和适合小型矿井的瞄直法等。

这里仅介绍连接三角形法[1]。

一、一井定向(一)投点采用连接三角形进行一井定向时，要在井筒内挂两根垂球线。

投点时，一般都采用垂球线单重投点法，即在投点过程中，垂球的重量不变。

单重投点可分为两类：单重稳定投点和单重摆动头点。

单重稳定投点法是将垂球放在水桶内，使其基本上处于静止状态；在定向水平上测角量边时均与静止的垂球线进行连接。

单重摆动投点法则恰恰相反，而是让垂球自由摆动，用专门的设备观测垂球[1]。

AB方AB下式求得设。

源：(1)(2)(3)、钢丝的弹性作用；(4)、垂球线的摆动面和标尺面不平行；(5)、垂球线的附生摆动[1]。

用垂球线投向的误差是通过一个立井几何定向时，由于垂球线的偏斜，引起的两垂球线的方向误差，即投向误差，以θ表示，θ值的大小直接与投点误差e的大小及方向有关（见图1-2）[1]。

(a)(b)图1-2垂球线的投向误差图中A0、B0——垂球线在地面上的位置；A＇、B＇——垂球线在定向水平上偏斜后的某一位置；e A 、eB——A、B在定向水平上的投点线量误差；φ＇——垂球线的偏斜方向与两垂球线连线方向的夹角；θ＇——垂球线在某一偏斜情况下所引起的投向误差；c ——两垂球线之间的距离[1]利用觇标对中误差的推导方法可得到[1]2c e ''''AA Q ρ±=2c e ''''BB Q ρ±=(1-4)若两根垂球线的投点条件相同，即认为e e e A ==B ，则总的投向误差为[1]：''ce 2e e c ''''2222ρρθθθ±=+±=+=BA B A （1-5） 由此可知,要减少投向误差，必须加大两垂球线间的距离c 和减少投点误差饿之值。

但是由于(1)(2)(3)(4)100mm 。

(5)1(1)100m (2)(3)(4)(5)(6)(7)、大水桶——用以稳定垂球线，一般可采用废弃油桶，水桶上应加盖[1]。

2、钢丝的下放和自由悬挂的检查进行测量之前，应该用坚固的木板将井口盖上，以便安全地进行工作。

但须在盖板上留有孔隙，让钢丝通过，在下放之前必须通知定向水平的人员离开井筒。

钢丝通过滑轮并挂上小垂球后，慢慢放入井筒内。

为了检查钢丝是否弯曲和减少钢丝的摆动，钢丝应通过握成拳状的手均匀缓慢的下放，每下放50m 左右，稍停一下，使垂球摆动稳定下来。

当收到垂球到达定向水平的信号后，即停止下放并闸住绞车，将钢丝卡入定点板内。

在定向水平上，取下小垂球，挂上定向垂球。

此时应事先考虑到钢丝因挂上重锤后被拉伸得长度。

挂好后，应检查垂球是否与桶底、桶壁接触[1]。

垂球线在井筒中的自由悬挂检查常采用信号圈法和比距法同时进行。

信号圈法是在地面上用铁丝做成直径为2~3cm 的小圈（信号圈）套在钢丝上，然后下放，看是否能达到定向水平。

使用此方法时应注意信号圈不能太重及钢丝摆动，以免信号圈乘隙通过接触处。

比距法就是用比较井上下两垂球线间距离的方法进行检查。

如果井上下所量得的两垂球线间距离之差不大于2mm 时，便认为是自由悬挂的[1]。

3、单重摆动投点单重摆动投点就是观测垂球线的摆动，找出其静止位置并固定起来，然后进行连接。

目前我国常采用标尺法和定中盘法。

其所需设备和安装方法基本上和前述稳定投点一样，只不过在定向水平增设一对观测垂球线摆动的标尺和具有标尺的定点盘而已。

标尺法所用的标尺与带毫米刻划的普通标尺一样[1]。

当钢丝下放到定向水平后，将定点盘固定在专门的工作台上，然后挂上定向垂球，使钢丝大致位于空底圆盘中央，在牢固地固定工作台，并将空底圆盘最后固定在平台上。

观测垂球线的摆动，是借助于定点盘上两个互相正交的小标尺和经纬仪来进行的，如图1-3所示。

视线的交角φ允许变动于45°~135°之间，最理想的为90°。

人为地使垂球线在某一角度自由摆动，用两台经纬仪T1、分别按标尺M、N观测钢丝摆动的左右最大位置的读数，连续读取13个以上的奇数读数，取其左T2时，取其把钢的连接点DE边的，(1)边长小于20m换120(2)(3)及b＇/c1、外业(1)在连接点C上用测回法测量角度γ和φ。

当CD边小于20m时，在C点的水平角观测，仪器应对中三次，每次对中应将照准部（或基座）位置变换120°。

具体的施测方法和限差见表1-1[1]。

[1]长时的拉力，记录测量时的温度。

在垂线稳定情况下，应用钢尺的不同起点丈量6次。

读数估读到0.5mm。

同一边长各次观测值的互差不得大于2mm，取平均值作为丈量的结果[1]。

在垂球线摆动情况下，应将钢尺沿所量三角形的各边方向固定，然后用摆动观测的方法（至少连续读取6个读数），确定钢丝在钢尺上的稳定位置，以求得边长。

每次均需用上述方法丈量两次，互差不得大于3mm ，取其平均值作为丈量结果[1]。

井上、下量得两垂球线间距离互差，一般应不超过2mm [1]。

如果连接点不是事先埋好而是临时选定的，那么还应该在点D 和D ＇处测量角度δ和δ＇，并且丈量CD 与C ＇D ＇。

关于测角量边的方法及要求，地面与由近井点到连接点的导线测量相同，井下则按井下基本控制导线测量要求进行[1]。

2、内业在进行内业计算前，应对全部记录进行检查。

内业计算分为两部分：解算连接三角形各未知要素及其检核；按一般导线方法计算各边的方位角与各点坐标。

(1)、三角形的解算对于延伸三角形,垂球出的角度α、β按正弦公式计算：当α[1]。

(2)则可将其式中c 计a 、b 及c 33 3c b a 以消除其差值[1]。

（三）一井定向的工作组织一井定向因工作环节多，测量精度要求高，同时又要缩短占用井筒的时间，所以须要由很好的工作组织，才能圆满的完成定向工作[1]。

一井定向的工作组织可分为：1、准备工作选择连接方案，作出技术预计；定向设备及用具的准备；检查定向设备及检验仪器；预先安装某些投点设备和将所需用设备等送至定向井口和井下；确定井上下的负责人,统一负责指挥和联络工作[1]。

2、制定地面的工作内容及顺序3、制定定向水平上的工作内容和顺序4、定向时的安全措施在进行联系测量时,应特别注意安全,否则极易产生意外事故。

为此，必须采取下列措施：在定向过程中，应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近停留；提升容器应牢固稳妥；井盖必须结实可靠的盖好；对定向钢丝必须事先仔细检查，放提钢丝时，应事先通知井下，只有当井下人员撤出井筒后才能开始；吹求未到井底或地面时，井下人员均不得进入井筒；下放钢丝时应严格遵守均匀慢放等规定，切忌时快时慢和猛停，因为这样最易使钢丝折断；5定向后的两井持不变，这样便见公式1、投点在两个竖井中各悬挂一根垂球线A和B。

投点设备和方法与一井定向时相同，一般采用单重稳定投点。

2、地面连接测量从近井点K分别向两垂球线A、B测设连接导线K-Ⅱ-Ⅰ-A及K-Ⅱ-B，以确定A、B的坐标和AB的坐标方位角。

连接导线敷设时，应使其具有最短的长度并尽可能沿两垂球线连线的方向延伸，因为此时量边误差对连线的方向不产生影响。

导线可采用一级或二级导线。

3、井下连接测量在井下定向水平，测设经纬仪导线A-1-2-3-4-B，导线可采用7"或15"基本控制导线。

（二）两井定向的内业计算1、根据地面连接测量的结果，计算两垂球连线的方位角及长度按一般计算方法，算出两垂球线的的坐标x A、y A、x B、y B,根据算出的坐标，计算AB的方位角及长度：22)y ()x (cos x x sin y y c B A BA ABA B AB A B ∆+∆=-=-=αα（1-11） 2、根据假定坐标系统计算井下连接导线假设A 为坐标原点，A1边为x ＇轴方向，即x A ＇,y A ＇=0，αAB ＇=0°00＇00"[1]。

22B )'y ()'x ('cos 'x 'sin 'y 'c B B AB AB AB +===αα（1-12） 3、测量和计算的检验用比较井上和井下算得的两垂球线间距离c 与c ＇进行检查。

由于两垂球的向地心性，差值c ∆为：式中H R c ∆式中i m βi R x i l m i ϕ4式中'i α根据起算数据A x 、A y 、1A α与地下导线的测量数据重新计算地下连接导线点的坐标。

将地面与地下求得的B 点坐标相比较，如果其相对闭合差符合所采用连接导线的精度时，可将坐标增量闭合差按地下连接导线边长成比例反号加以分配，因地面连接导线精度较高，可以不加改正。

5、两井定向应独立进行，互差不得超过1＇取两次独立定向计算结果的平均值作为两井定向地下连接导线的最终值[1]。

第四节陀螺经纬仪定向一、概述陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪组合的仪器。

由于不受时间和环境的限制，同时观测简单方便、效率高，而且能保证较高的定向精度，所以是一种先进的定向仪器。

就矿山而言，它完全可以取代国内矿山测量沿用百年之久的几何定向法，克服了几何定向法要占用井筒而造成停产、耗费大量人力、物力和时间等缺点[1]。