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陀螺定向应用
第一节陀螺经纬仪简介
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。
针对导线测量,尤其是隧道或井下巷道长距离的支导线测量,陀螺经纬仪定向可以有效地控制角度测量的误差,而这又是导线测量的主要误差来源,大大提高导线测量的精度。目前广泛应用于测绘、军事、建筑、矿山、隧道、森林等各个领域的定向测量工作。
二、陀螺经纬仪定向的作用
陀螺经纬仪定向的作用主要体现在以下两个方面:

某些隧道工程为加快建设的速度,采用分段对向掘进的方式,将整个隧道分成若干段。洞内控制测量首先以立井或斜井联系测量的方法将地面的平面坐标和高程导入隧道,然后在隧道内施测导线和水准测量。
矿山开采工程的立井或斜井开拓方式、甚至某些矿井采用多个水平的开采与掘进方式,也存在联系测量工作。
一井几何定向
一井几何定向是指在立井中悬挂两根钢丝绳或长钢尺,由地面测量其坐标和方位,在地下向洞内传递坐标和方位。由于两根钢丝(钢尺)的间距很小,又存在摆动现象,故微小的测量误差就会造成很大的定向偏差,只能用于井深较浅,精度不高的工程当中。
陀螺经纬仪定向
陀螺经纬仪定向是利用钢丝绳或长钢尺,通过立井向洞内传递平面坐标,应用陀螺经纬仪确定方向。由于其精度较高,劳动强度小而在地下工程中得到广泛应用。

在长距离隧(巷)道的支导线控制测量中加测陀螺定向边,既可以检核支导线观测成果的质量,保证观测成果的可靠性;也可以对加测高精度陀螺定向边后的支导线进行方向附合导线的角度平差,从而大大提高导线的精度。
三、陀螺经纬仪的发展
20世纪五十年代的液体漂浮式陀螺仪—>六十年代的下架悬挂式陀螺仪—>七十年代的上架悬挂式陀螺仪。
1852年,法国科学家傅科提出地球的自转会在陀螺仪上产生效应的设想:“无需进行任何天文观测或地磁观测,只要由陀螺仪观测就可以得出任何地点的子午线位置”。
方位角就是子午线方向与直线方向的夹角,有了子午线位置当然就有办法确定直线的方位角。
受当时条件的限制,傅科的实验未能成功;
20世纪初,研制成功陀螺罗盘作为航海导航仪器;
20世纪初50年代,研制成功液浮式矿用陀螺罗盘仪;
20世纪初60年代,在矿用陀螺罗盘仪的基础上,发展成下架式陀螺经纬仪。其最大的改进是将处于液体漂浮之中的陀螺灵敏部利用金属悬挂带悬挂起来,置于空气中。悬挂带固定端与经纬仪的壳体相固连,因此称为下架式陀螺经纬仪;