陀螺经纬仪定向陀螺方位角测量

如图2，陀螺经纬仪安置在测站点C上，用望远镜照准D点并读取水平度盘读数M，称测线方向值。陀螺运转后，通过陀螺轴的摆动观测，求出望远镜视准轴指向陀螺子午线方向的度盘读数NT，称陀螺子午线 (或陀北)方向值。该边的陀螺方位角为T_CD=M-N_T。依测量陀螺子午线方向值NT的方法不同，分逆转点法、中天法等。

(1)在地面已知坐标方位角边上测定仪器常数。将陀螺经纬仪安置在地面近井点C上(图1a)，测出CD边的陀螺方位角T_CD，已知CD边的坐标方位角α_CD，则仪器常数△为：

△=A_CD-T_CD=α_CD γ_C-T_CD

式中γ_C为C点子午线收敛角，根据C点高斯平面直角坐标求得。C点在中央子午线以东γ_C为正，以西为负。

(2)在井下定向边上测量陀螺方位角。如图1b，ab为井下定向边，用陀螺经纬仪测出其陀螺方位角T_ab，则该边的坐标方位角为：

α_ab=A_ab-γ_a=T_ab △-γ_a

式中γ_a为a点子午线收敛角。

(3)在地面上再次测定仪器常数，以提高测量精度并进行检核。用仪器常数平均值参与计算。

测量陀螺方位角2～3次，用两次测量结果的差值进行校核。

陀螺经纬仪定向可用于：为井下某一水平定向;在经纬仪导线中每隔一段距离测一条导线边的坐标方位角，使导线成为方向附合导线，可控制测角误差的积累;矿山、隧道等大型地下工程测量的定向;在荫蔽地区测量的定向。

立井定向测量需要传递坐标时，在井筒中悬挂一根钢丝垂线，地面测出该钢丝的坐标;井下在钢丝垂线与陀螺定向边之间测设导线，按导线计算方法计算该导线各点的坐标。

陀螺定向的外业观测，主要是测某边的陀螺方位角。为了求得井下某导线边的坐标方位角，须按一定的定向程序进行。

立井几何定向占用井筒影响生产，而且工作组织复杂，精度较低，特别在井筒深度大时，更难保证精度。陀螺经纬仪定向可以克服这些缺点，且可在任一地点进行定向。陀螺经纬仪约在20世纪50年代研制出来，并用于矿井定向。中国70年代开始用于矿井定向，80年代得到很大发展，现已广泛应用。在保证仪器的稳定性和定向精度的条件下，仪器向防爆型及小型化、自动化方向发展。2100433B

陀螺经纬仪定向测}

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。

高速旋转的自由陀螺的转轴在惯性作用下不会静止在真北方向，而是在真北方向左右摆动。陀螺转轴东西摆动的最大振幅处称为逆转点。因此，陀螺仪与经纬仪相结合，用经纬仪跟踪光标东西逆转点，读取水平度盘读数并取其平均值，从而求得真北方向。