陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量技術(shù)規(guī)范

1CH/TXXXX-20XX陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量的基本要求、陀螺經(jīng)緯儀檢校與操作、觀測(cè)方法、數(shù)據(jù)處理與精度評(píng)定、資料整理與上交等要求。本文件適用于緯度70°以內(nèi)的機(jī)械式陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T24356測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收CH/T1001測(cè)繪技術(shù)總結(jié)編寫規(guī)定3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1陀螺經(jīng)緯儀gyrotheodolite將陀螺儀和經(jīng)緯儀（或全站儀）結(jié)合成一體，用于地面定向邊（或特定方向）方位角測(cè)定的精密定向儀器。[來(lái)源：JJG5201-2013,3.2]3.2陀螺方位角gyroazimuth以陀螺子午線為基準(zhǔn)，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)至定向邊的水平角度。3.3坐標(biāo)方位角coordinateazimuth笛卡爾平面直角坐標(biāo)系中平行于縱坐標(biāo)軸，沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至某一方向的夾角。[來(lái)源：GB/T17159-2009，4.79]3.4高斯自然坐標(biāo)gaussiannaturalcoordinates通過(guò)高斯投影直接獲取的未經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移或縮放等變化的高斯平面坐標(biāo)。3.5儀器常數(shù)instrumentconstant陀螺子午線與真子午線的夾角。陀螺子午線位于真子午線以東時(shí)，儀器常數(shù)為正；陀螺子午線位于真子午線以西時(shí)，儀器常數(shù)為負(fù)。[來(lái)源：JJG5201-2013,3.5]3.62CH/TXXXX-20XX定向常數(shù)orientationconstant陀螺子午線與高斯自然坐標(biāo)縱軸的夾角。陀螺子午線位于坐標(biāo)縱軸以東時(shí)，定向常數(shù)為正；陀螺子午線位于坐標(biāo)縱軸以西時(shí)，定向常數(shù)為負(fù)。3.7子午線收斂角convergenceofmeridians高斯投影平面上過(guò)一點(diǎn)平行于縱坐標(biāo)軸的方向與過(guò)該點(diǎn)的大地子午線的投影曲線間的夾角。[來(lái)源：GB/T17159-2009，4.78]3.8一次定向標(biāo)準(zhǔn)差primarydirectionalstandarddeviation在儀器檢定時(shí)，不少于六個(gè)（含六個(gè)）測(cè)回陀螺方位角的標(biāo)準(zhǔn)差。3.9觀測(cè)值中誤差observationvalueerror在外業(yè)觀測(cè)時(shí)，不少于三個(gè)（含三個(gè)）測(cè)回陀螺方位角的樣本標(biāo)準(zhǔn)差。3.10陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量gyrostaticorientationsurvey利用陀螺儀本身的物理特性（定軸性和進(jìn)動(dòng)性）及地球自轉(zhuǎn)影響，能夠在緯度70°以內(nèi)的任何地方測(cè)定任意目標(biāo)真北方位角的一種定向測(cè)量技術(shù)。4總則4.1目的與任務(wù)4.1.1陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量技術(shù)主要用于地下工程定向、真北方位基準(zhǔn)建立及導(dǎo)航設(shè)備相對(duì)位置標(biāo)校。4.1.2當(dāng)前陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量的主要任務(wù)是：a)為地下工程建設(shè)提供坐標(biāo)方位基準(zhǔn)；b)為慣性導(dǎo)航設(shè)備標(biāo)校建立真北方位基準(zhǔn)；c)為導(dǎo)航設(shè)備提供相對(duì)位置基準(zhǔn)方位。4.2陀螺經(jīng)緯儀類型及精度等級(jí)劃分4.2.1構(gòu)成陀螺經(jīng)緯儀由陀螺儀和經(jīng)緯儀（或全站儀）兩部分組成。陀螺儀安裝在經(jīng)緯儀（或全站儀）照準(zhǔn)部的上部或下部，其中心位于經(jīng)緯儀（或全站儀）豎軸的延長(zhǎng)線上。4.2.2類別陀螺經(jīng)緯儀的類別可根據(jù)其工作原理及數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行劃分，具體類型見表1。表1陀螺經(jīng)緯儀類型3CH/TXXXX-20XX12不同類型陀螺經(jīng)緯儀定向原理及數(shù)據(jù)處理方法應(yīng)符合附錄A的規(guī)定。4.2.3精度等級(jí)劃分陀螺經(jīng)緯儀的精度等級(jí)可根據(jù)儀器一次定向標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行劃分，分為三級(jí)，具體劃分見表2。表2陀螺經(jīng)緯儀精度等級(jí)劃分ⅠⅡⅢδN≤5.05.0＜δN≤15.0δN＞15.0注：δN為一次定向標(biāo)準(zhǔn)差。4.3陀螺經(jīng)緯儀性能要求陀螺經(jīng)緯儀在作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行計(jì)量檢定，檢定合格后方可使用，檢定周期不應(yīng)超過(guò)1年。陀螺經(jīng)緯儀的性能應(yīng)符合表3和表4的規(guī)定。表3陀螺經(jīng)緯儀性能要求ⅠⅡⅢ16662δE≤2.52.5＜δE≤7.0δE＞7.03δN≤5.05.0＜δN≤15.0δN＞15.04注：陀螺經(jīng)緯儀儀器常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差、一次定向標(biāo)準(zhǔn)差、尋北時(shí)間與標(biāo)稱值之差表4陀螺經(jīng)緯儀（全站儀）檢定項(xiàng)及限差要求1234564CH/TXXXX-20XX7895陀螺經(jīng)緯儀調(diào)校、維護(hù)及操作5.1調(diào)校陀螺經(jīng)緯儀作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行調(diào)校，調(diào)校要求如下：a)對(duì)于有激光對(duì)中器和管狀水準(zhǔn)器的陀螺經(jīng)緯儀，調(diào)校見附錄C；b)對(duì)于無(wú)激光對(duì)中器和管狀水準(zhǔn)器的陀螺經(jīng)緯儀，可選擇專業(yè)設(shè)備檢定機(jī)構(gòu)或廠家進(jìn)行調(diào)校。5.2維護(hù)陀螺經(jīng)緯儀維護(hù)應(yīng)滿足以下要求：a)作業(yè)開始前及結(jié)束后應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)；b)長(zhǎng)時(shí)間不使用儀器時(shí)，至少每三個(gè)月充放電檢測(cè)運(yùn)行一次；c)儀器存放在通風(fēng)、陰涼、防潮和防塵的環(huán)境中，存放儀器的庫(kù)房?jī)?nèi)不應(yīng)同時(shí)存有酸、堿、鹽等腐蝕性、揮發(fā)性等物品，定期打開庫(kù)房，檢查貯存環(huán)境的通風(fēng)性，以及儀器的防潮情況，包裝箱內(nèi)配備硅膠防潮劑；d)儀器不應(yīng)倒置；e)儀器長(zhǎng)期貯存或使用完畢后，應(yīng)清除儀器表面及望遠(yuǎn)鏡等部件上的灰塵和污垢；f)檢查儀器供電系統(tǒng)的插孔、插針等有無(wú)變形、彎曲，必要時(shí)用綢布蘸酒精擦拭、清除插孔、插針等表面氧化物；g)一次連續(xù)充電時(shí)間不應(yīng)超過(guò)儀器相關(guān)規(guī)定，使用前確保所有供電設(shè)備電量充足。5.3操作陀螺經(jīng)緯儀屬于精密定向測(cè)量設(shè)備，在使用過(guò)程中應(yīng)滿足以下要求：a)定向測(cè)量前確保儀器精確對(duì)中、整平；b)確保測(cè)站緯度、儀器常數(shù)設(shè)置正確；c)陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量過(guò)程中不應(yīng)觸碰儀器，避免周圍環(huán)境震動(dòng)影響；d)當(dāng)陀螺靈敏部處于鎖緊狀態(tài)，馬達(dá)仍在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，不應(yīng)觸碰儀器；e)在定向測(cè)量過(guò)程中宜避免陽(yáng)光直射、風(fēng)力影響，必要時(shí)打遮陽(yáng)傘、圍擋遮風(fēng)屏障；f)陀螺經(jīng)緯儀在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)避免太陽(yáng)直射，且在開測(cè)前應(yīng)讓設(shè)備充分適應(yīng)外界溫度，晾置時(shí)間應(yīng)不少于20min。g)定向測(cè)量過(guò)程中，測(cè)回間間隔時(shí)間宜大于5分鐘，工作環(huán)境溫差越大，間隔時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)；h)陀螺經(jīng)緯儀在搬運(yùn)時(shí)不應(yīng)劇烈顛簸和振動(dòng)；6陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量5CH/TXXXX-20XX6.1地下工程定向測(cè)量6.1.1地下工程定向測(cè)量應(yīng)采用“地面已知邊-地下定向邊-地面已知邊”的測(cè)量程序。地面已知邊、地下定向邊每次測(cè)量應(yīng)不少于3個(gè)測(cè)回。6.1.2地面已知邊成果應(yīng)不低于D級(jí)GNSS測(cè)量成果，觀測(cè)站應(yīng)無(wú)明顯震動(dòng)、風(fēng)流和交通、人流影響，并避開高壓電磁場(chǎng)。邊長(zhǎng)宜大于300m。6.1.3地下定向邊陀螺測(cè)站點(diǎn)應(yīng)選擇在施工影響區(qū)域外，定向邊邊長(zhǎng)宜大于200m，視線距隧道邊墻距離應(yīng)大于0.5m。6.1.4地下定向邊陀螺方位角宜對(duì)向觀測(cè)，加入子午線收斂角改正后取均值，其中子午線收斂角改正后對(duì)向邊陀螺坐標(biāo)方位角互差應(yīng)不大于±6″。6.1.5測(cè)定儀器定向常數(shù)時(shí)地面已知邊與地下定向邊宜平行，測(cè)前、測(cè)后儀器定向常數(shù)平均值互差應(yīng)滿足表5規(guī)定，儀器定向常數(shù)計(jì)算表見附錄D。6.1.6測(cè)前、測(cè)后儀器定向常數(shù)測(cè)定時(shí)間間隔應(yīng)不大于72h。6.1.7同一陀螺方位角觀測(cè)的重測(cè)測(cè)回?cái)?shù)不得超過(guò)全部基本測(cè)回?cái)?shù)的三分之一。6.1.8地下工程導(dǎo)線每間隔1.5-2km處宜布設(shè)陀螺定向邊作為坐標(biāo)方位傳遞的檢核條件。6.1.9對(duì)于不同貫通長(zhǎng)度的地下工程，可采用相應(yīng)等級(jí)的陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行導(dǎo)線檢核，應(yīng)按照6.1.1-6.1.7執(zhí)行，具體要求見表5。表5地下工程不同貫通長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)儀器等級(jí)及限差要求I6.1.10利用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行地下工程定向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定的坐標(biāo)方位角與導(dǎo)線傳遞的坐標(biāo)方位角不一致的情況，應(yīng)按照以下要求進(jìn)行選擇。a)當(dāng)陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定的地下定向邊坐標(biāo)方位角與導(dǎo)線傳遞坐標(biāo)方位角之差ε≤6″時(shí)，可認(rèn)為導(dǎo)線坐標(biāo)方位角與陀螺計(jì)算坐標(biāo)方位角成果一致，導(dǎo)線成果可不做坐標(biāo)方位角改正。b)當(dāng)陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定的地下定向邊坐標(biāo)方位角與導(dǎo)線傳遞坐標(biāo)方位角之差6″<ε＜15″時(shí)，應(yīng)對(duì)導(dǎo)線成果進(jìn)行細(xì)致排查，確保導(dǎo)線成果無(wú)誤后，將定向邊陀螺經(jīng)緯儀定向成果和導(dǎo)線成果各取一半作為該邊坐標(biāo)方位角，即取兩者坐標(biāo)方位角差值（正負(fù)以陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定為準(zhǔn)）的一半按照測(cè)站數(shù)（也可根據(jù)邊長(zhǎng)分配）平均分配至各邊坐標(biāo)方位角。c)當(dāng)陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定的地下定向邊坐標(biāo)方位角與導(dǎo)線傳遞坐標(biāo)方位角之差ε≥15″時(shí)，應(yīng)對(duì)導(dǎo)線成果進(jìn)行細(xì)致排查，確保導(dǎo)線成果無(wú)誤后，將定向邊陀螺經(jīng)緯儀定向成果取60導(dǎo)線成果取40%為該邊坐標(biāo)方位角，取兩者坐標(biāo)方位角差值（正負(fù)以陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定為準(zhǔn)）的60％按照測(cè)站數(shù)（也可根據(jù)邊長(zhǎng)分配）平均分配至各邊坐標(biāo)方位角。6.2真北方位基準(zhǔn)測(cè)定6CH/TXXXX-20XX6.2.1為慣導(dǎo)設(shè)備標(biāo)校裝置（精度優(yōu)于10″）測(cè)定真北方位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)稱精度不低于5″的陀螺經(jīng)緯儀。6.2.2測(cè)定真北方位基準(zhǔn)前應(yīng)在精度不低于1.0″的天文方位基準(zhǔn)線上標(biāo)定儀器常數(shù)。6.2.3真北方位基準(zhǔn)外業(yè)測(cè)量應(yīng)采用“測(cè)前儀器常數(shù)標(biāo)定-基準(zhǔn)邊測(cè)量-測(cè)后儀器常數(shù)標(biāo)定”的觀測(cè)順序，且測(cè)前、測(cè)后常數(shù)標(biāo)定時(shí)間間隔不宜超過(guò)7天。6.2.4測(cè)前、測(cè)后常數(shù)標(biāo)定及基準(zhǔn)邊測(cè)量應(yīng)不小于6測(cè)回，每測(cè)回開始前應(yīng)重新對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行對(duì)中整平。6.2.5測(cè)前、測(cè)后儀器常數(shù)測(cè)回間互差應(yīng)不大于±10″，測(cè)前、測(cè)后平均值互差應(yīng)不大于±6″。6.3導(dǎo)航設(shè)備相對(duì)位置標(biāo)校6.3.1對(duì)導(dǎo)航設(shè)備相對(duì)位置進(jìn)行標(biāo)校時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)稱精度優(yōu)于5″的陀螺經(jīng)緯儀。6.3.2陀螺經(jīng)緯儀每年應(yīng)在精度不低于1.0″的天文方位基準(zhǔn)線上至少進(jìn)行兩次儀器常數(shù)標(biāo)定。6.3.3測(cè)量載體基準(zhǔn)線真北方位測(cè)定應(yīng)不少于3個(gè)測(cè)回，每個(gè)測(cè)回間互差應(yīng)不大于±6″。6.3.4對(duì)同一導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行陀螺方位角測(cè)量時(shí)應(yīng)不少于3測(cè)回，每個(gè)測(cè)回間互差應(yīng)不大于±6″。7數(shù)據(jù)處理與精度評(píng)定7.1地下工程定向數(shù)據(jù)處理7.1.1技術(shù)流程地下工程定向數(shù)據(jù)處理技術(shù)流程見圖1。↓↓ 圖1坐標(biāo)方位角計(jì)算技術(shù)流程圖7.1.2子午線收斂角計(jì)算子午線收斂角可通過(guò)以下兩種方法計(jì)算。a)查表法查表法按式（1）計(jì)算，子午線收斂角系數(shù)應(yīng)按照附錄E.1執(zhí)行。7CH/TXXXX-20XXγ=K?y.........................（1）式中：γ——子午線收斂角，單位：分（′K——系數(shù)，以縱坐標(biāo)x（x單位為Km）為引數(shù)由表查出；y——點(diǎn)的橫坐標(biāo)，單位：km。b)坐標(biāo)計(jì)算法由大地坐標(biāo)(L,B)計(jì)算的子午線收斂角公式為：γ=sinB?l+sinB?cos2B?l31+3η2+2η4)+sinB?cos4B?l52?t2+….........................（2）式中：t=tanB；η=e'Cos2B,e'=為第二偏心率，a、b分別為橢球長(zhǎng)半徑、短半徑；B——大地緯度；l——經(jīng)差；當(dāng)點(diǎn)在中央子午線以東時(shí)，γ為正；以西時(shí)，γ為負(fù)。7.1.3坐標(biāo)方位角計(jì)算坐標(biāo)方位角按照附錄E.2計(jì)算。7.2真北方位基準(zhǔn)測(cè)定數(shù)據(jù)處理7.2.1測(cè)前儀器常數(shù)標(biāo)定真北方位基準(zhǔn)邊測(cè)量前應(yīng)在已知天文方位基準(zhǔn)線上進(jìn)行測(cè)前儀器常數(shù)標(biāo)定，觀測(cè)要求按照6.2相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。7.2.2測(cè)后儀器常數(shù)標(biāo)定真北方位基準(zhǔn)邊測(cè)量后應(yīng)在已知天文方位基準(zhǔn)線上進(jìn)行測(cè)后儀器常數(shù)標(biāo)定，觀測(cè)要求按照6.2相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。7.2.3儀器常數(shù)計(jì)算陀螺經(jīng)緯儀的儀器常數(shù)在已知天文方位基準(zhǔn)線上進(jìn)行標(biāo)定，將儀器安裝在工作臺(tái)上，精確對(duì)中整平，使陀螺經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸與方位目標(biāo)精確瞄準(zhǔn)或準(zhǔn)直，進(jìn)行尋北觀測(cè)，獲得陀螺方位角觀測(cè)值A(chǔ)1，此為1個(gè)測(cè)回的測(cè)量，按上述操作進(jìn)行6個(gè)測(cè)回的獨(dú)立測(cè)量，每測(cè)回開始前重新架設(shè)儀器，分別得到6個(gè)陀螺方位角測(cè)量值A(chǔ)i，按式（3）計(jì)算儀器常數(shù)：E=A0?.........................（3）式中：E——儀器常數(shù)；8CH/TXXXX-20XXAi——第i個(gè)測(cè)回的陀螺方位角測(cè)量值；A0——已知方位基準(zhǔn)值；7.2.4真北方位基準(zhǔn)測(cè)量歸心計(jì)算對(duì)于無(wú)法直接用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定的真北方位基準(zhǔn)邊可采取傳遞的方法獲取真北方位，歸算見式（4）。.........................（4）式中：γ——子午線收斂角；ρ——弧度角度轉(zhuǎn)化常數(shù)，為206265″；s——測(cè)站點(diǎn)至歸心方向邊距離(m)；α——測(cè)站點(diǎn)至歸心方向邊方位角；B——測(cè)站點(diǎn)大地緯度；N——卯酉圈曲率半徑。卯酉圈曲率半徑N按式（5）計(jì)算：.........................（5）.........................（6）式中：a——橢球長(zhǎng)半徑；b——橢球短半徑；e——橢球第一偏心率；B——測(cè)站點(diǎn)大地緯度。傳遞角測(cè)量按照GB50026中二等水平角觀測(cè)技術(shù)要求執(zhí)行。7.2.5真北方位基準(zhǔn)計(jì)算真北方位基準(zhǔn)測(cè)前、測(cè)后儀器常數(shù)標(biāo)定完成后，利用高精度已知方向線計(jì)算出測(cè)前、測(cè)后儀器常數(shù)的平均值，作為真北方位基準(zhǔn)儀器常數(shù)，計(jì)算真北方位基準(zhǔn)的真北方位。7.3精度評(píng)定7.3.1評(píng)定指標(biāo)及要求陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量的精度評(píng)定指標(biāo)包括觀測(cè)值中誤差、算術(shù)平均值中誤差及不確定度。具體要求如a)同一條陀螺定向邊在同一時(shí)間段內(nèi)的觀測(cè)值中誤差不應(yīng)大于對(duì)應(yīng)等級(jí)儀器的一次定向標(biāo)準(zhǔn)差。b)陀螺經(jīng)緯儀儀器常數(shù)測(cè)量時(shí)，在滿足6.2相關(guān)規(guī)定基礎(chǔ)上，仍需對(duì)采用測(cè)前、測(cè)后所有有效觀測(cè)值進(jìn)行精度評(píng)定，計(jì)算的觀測(cè)值中誤差應(yīng)小于對(duì)應(yīng)等級(jí)儀器的一次定向標(biāo)準(zhǔn)差。c)同一條陀螺定向邊在同一時(shí)間段內(nèi)的算術(shù)平均值中誤差不應(yīng)大于相應(yīng)儀器的標(biāo)稱精度。9CH/TXXXX-20XXd)檢查驗(yàn)收與質(zhì)量評(píng)定應(yīng)符合GB/T24356的相關(guān)規(guī)定。7.3.2觀測(cè)值中誤差觀測(cè)值中誤差M按式（7）計(jì)算：：.........................（7）式中：n——測(cè)回?cái)?shù)；A-——陀螺方位角平均值；Ai——第i個(gè)測(cè)回的陀螺方位角測(cè)量值。7.3.3算術(shù)平均值中誤差陀螺經(jīng)緯儀算術(shù)平均值中誤差按式(8)和式（9）計(jì)算：1）陀螺方位角觀測(cè)值平均值A(chǔ)-：.........................（8）2）陀螺方位角算術(shù)平均值中誤差m：.........................（9）7.3.4不確定度不確定度可按式（10）進(jìn)行計(jì)算。U=K?.........................式中：K——擴(kuò)展系數(shù)；M1——真北方位基準(zhǔn)方向線的觀測(cè)值中誤差；M2——測(cè)前、測(cè)后儀器常數(shù)的觀測(cè)值中誤差；M3——北向基準(zhǔn)陀螺經(jīng)緯儀定向邊觀測(cè)值中誤差；θ——北向基準(zhǔn)測(cè)站與鏡站的對(duì)中誤差。其中測(cè)站或鏡站對(duì)中誤差按式（11）計(jì)算。.........................（11）式中：d——點(diǎn)位對(duì)中偏心距；L——測(cè)線邊長(zhǎng)；該公式只考慮鏡站或測(cè)站對(duì)中誤差，若鏡站和測(cè)站均存在點(diǎn)位對(duì)中誤差可參照該公式進(jìn)行對(duì)中誤差計(jì)CH/TXXXX-20XX8資料整理與上交8.1成果記錄8.1.1成果中的數(shù)字、文字記載應(yīng)準(zhǔn)確、清楚、格式統(tǒng)一。8.1.2野外觀測(cè)的一切原始數(shù)據(jù)和記錄項(xiàng)目，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)逐項(xiàng)記錄在規(guī)定格式的載體中，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)抄、補(bǔ)記等。8.1.3在計(jì)算機(jī)上記錄的一切原始數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果應(yīng)嚴(yán)格檢查。8.1.4測(cè)量成果中除記錄規(guī)定的測(cè)量數(shù)據(jù)外，還應(yīng)記錄其他信息，如儀器型號(hào)、儀器編號(hào)、施測(cè)單位、觀測(cè)者、記錄者等。8.1.5每次測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)對(duì)工作情況、工作環(huán)境、條件、存在問(wèn)題及處理情況等進(jìn)行記載。8.1.6陀螺經(jīng)緯儀作業(yè)完成后，應(yīng)按照CH/T1001的要求編寫技術(shù)總結(jié)。8.2資料整理8.2.1所有記錄、計(jì)算和成果說(shuō)明等資料均應(yīng)分別裝訂成冊(cè)或整理為數(shù)字版形式。8.2.2裝訂成冊(cè)的資料或數(shù)字版資料應(yīng)按項(xiàng)目、時(shí)間統(tǒng)一編號(hào)和編寫目錄，并附有相關(guān)單位的檢查驗(yàn)收意見及有關(guān)說(shuō)明。8.3上交資料陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量作業(yè)完成后應(yīng)上交紙質(zhì)或數(shù)字版資料，主要包括以下內(nèi)容：1）儀器檢定證書復(fù)印件或數(shù)字版；2）陀螺經(jīng)緯儀儀器定向常數(shù)計(jì)算表；3）陀螺經(jīng)緯儀定向邊測(cè)量記錄表，見附錄F；4）陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)表，見附錄G；5）陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量成果表，見附錄H；6）技術(shù)方案、技術(shù)總結(jié)、檢查驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等。CH/TXXXX-20XX陀螺經(jīng)緯儀定向原理及數(shù)據(jù)處理A.1懸掛帶式陀螺經(jīng)緯儀定向原理A.1.1原理概述懸掛帶式陀螺經(jīng)緯儀是用一根彈性懸?guī)⑼勇蒽`敏部懸吊在空中，并在陀螺儀軸加上懸重G，構(gòu)成一個(gè)質(zhì)心下移的變自由陀螺儀，利用其固有的進(jìn)動(dòng)性與定軸性的特性，敏感地球自轉(zhuǎn)的水平分量，使陀螺旋轉(zhuǎn)軸形成參照地球子午線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而確定出真北方向。懸掛帶式陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量主要包括快速近似指北觀測(cè)和精確尋北，其中快速近似指北觀測(cè)主要包括兩逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法和四分之一周期法；精確尋北主要包括積分法、逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法、中天法、時(shí)差法和阻尼法。A.1.2數(shù)據(jù)處理流程數(shù)據(jù)處理流程見圖A.1。 積分法中天法逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法時(shí)差法積分法中天法逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法時(shí)差法阻尼法圖A.1懸掛帶式陀螺經(jīng)緯儀數(shù)據(jù)處理流程A.1.3周期計(jì)算A.1.3.1跟蹤擺動(dòng)周期經(jīng)緯儀跟蹤陀螺軸繞子午線擺動(dòng)的跟蹤周期計(jì)算公式如下：TG=2π.........................（A.1）式中：TG——跟蹤擺動(dòng)周期；HG——陀螺靈敏部動(dòng)量矩；Mh——陀螺靈敏部垂直力矩，Mh=mgl，m為陀螺靈敏部的質(zhì)量，g為重力加速度，l為陀螺儀敏感部CH/TXXXX-20XX懸掛點(diǎn)至重心的距離；φ——測(cè)站點(diǎn)緯度；we——地球自轉(zhuǎn)角速度。A.1.3.2不跟蹤擺動(dòng)周期經(jīng)緯儀固定，不跟蹤陀螺軸擺動(dòng)的不跟蹤周期計(jì)算公式如下：TBG=2π.........................（A.2）式中：TBG——不跟蹤擺動(dòng)周期；M?——陀螺靈敏部垂直力矩；DB——扭力矩系數(shù)；Dk——陀螺力矩，Dk=HGwecosφ。A.1.4零位改正系數(shù)零位改正系數(shù)計(jì)算公式如下：.........................（A.3）式中：K——零位改正系數(shù)；TG——跟蹤擺動(dòng)周期；TBG——不跟蹤擺動(dòng)周期。A.1.5快速近似指北觀測(cè)方法A.1.5.1兩逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法兩逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法的近似北向計(jì)算公式如下：N'=(u1+u2).........................（A.4)式中：u1——第一個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)；u2——第二個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)；N'——近似北向方位角。A.1.5.2四分之一周期法四分之一周期法的停止跟蹤時(shí)間計(jì)算公式如下：tN'=.........................（A.5）式中：t——陀螺靈敏部指標(biāo)線經(jīng)過(guò)0點(diǎn)時(shí)至其到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)，又反向回走，再次回到0點(diǎn)時(shí)的時(shí)間讀數(shù)；tN'——停止跟蹤時(shí)間，該位置為近似北向。A.1.6精確尋北方法A.1.6.1逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法計(jì)算逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法是使儀器照準(zhǔn)部處于跟蹤狀態(tài)，是無(wú)扭觀測(cè)，在觀測(cè)過(guò)程中要求準(zhǔn)確跟蹤和判斷逆轉(zhuǎn)點(diǎn)位置。CH/TXXXX-20XX1）未修正陀螺方位角計(jì)算未進(jìn)行零位修正的陀螺方位角計(jì)算公式如下：N=(N1+N2+N3).........................（A.6）式中：N——未進(jìn)行零位修正的陀螺方位角；u1、u2、u3、u4、u5——測(cè)量中連續(xù)讀取5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)。2）修正后的陀螺方位角計(jì)算進(jìn)行零位修正后的陀螺方位角計(jì)算公式如下：aT=N+Kδ.........................（A.7）式中：K——零位改正系數(shù)；N——未進(jìn)行零位修正的陀螺方位角；δ——測(cè)前、測(cè)后零位變化的平均值。A.1.6.2中天法計(jì)算中天法是通過(guò)測(cè)定陀螺靈敏部經(jīng)過(guò)中天的時(shí)刻和擺幅，測(cè)量時(shí)陀螺經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部處于固定狀態(tài)，屬于有扭觀測(cè)。中天法陀螺方位角的計(jì)算公式如下：aT=N'+C?A??t?λδ.........................（A.8）式中：N'——測(cè)量前照準(zhǔn)部固定在近似北方向時(shí)的水平度盤讀數(shù)；C——比例系數(shù)，C=τ?為分劃板的分劃值；A——兩邊逆轉(zhuǎn)點(diǎn)處擺幅值的均值，即A=δ——測(cè)前、測(cè)后零位變化的平均值；λ——零位改正系數(shù)?t——?t=TE?TW，而TE=t2?t1，TW=t3?t2，t1為陀螺靈敏部指標(biāo)線經(jīng)過(guò)分劃板零線時(shí)啟動(dòng)秒表的中天時(shí)間；t2為陀螺靈敏部指標(biāo)線返回零線時(shí)秒表讀數(shù)；t3為靈敏部指標(biāo)線從另一逆轉(zhuǎn)點(diǎn)返回零線時(shí)秒表讀數(shù)。A.1.6.3時(shí)差法時(shí)差法是通過(guò)測(cè)定與零刻線相對(duì)稱的兩刻線在陀螺靈敏部通過(guò)的時(shí)間，求得陀螺北的一種方法。測(cè)量時(shí)陀螺經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部處于固定狀態(tài)，屬于有扭觀測(cè)。時(shí)差法陀螺方位角的計(jì)算公式如下：aT=N'+C?.........................（A.9）式中：CH/TXXXX-20XXN'——測(cè)量前照準(zhǔn)部固定在近似北方向時(shí)的水平度盤讀數(shù)；δ——測(cè)前、測(cè)后零位變化的平均值；λ——零位改正系數(shù)?t'——?t'=?T??T；?t——?t=(?T+?T)?(?Tt3，t1——t6為陀螺靈敏部在讀數(shù)窗內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，指標(biāo)線經(jīng)過(guò)與零分劃線對(duì)稱的兩條分劃線時(shí)的計(jì)時(shí)讀數(shù)。A.1.6.4阻尼法阻尼法分為靜態(tài)阻尼法和跟蹤阻尼法；靜態(tài)阻尼法是通過(guò)力矩器對(duì)擺施加平衡力矩，使擺幅迅速穩(wěn)定在位置傳感器零位附近，通過(guò)測(cè)量力矩器所加平衡力矩值，計(jì)算出真北方向值。跟蹤阻尼法是在跟蹤裝置跟隨擺的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，力矩器對(duì)擺施加阻尼力矩，使擺穩(wěn)定在子午面附近的平衡位置，計(jì)算出真北方向值。1）無(wú)阻尼周期計(jì)算式中：T——無(wú)阻尼周期；H——陀螺沿主軸的角動(dòng)量；e——地球繞地軸旋轉(zhuǎn)的角速度；φ——緯度；Mp——陀螺的擺錘因數(shù)。2）欠阻尼周期計(jì)算.........................（A.11）式中：Tδ——欠阻尼周期；T——無(wú)阻尼周期；δ——阻尼比。阻尼比的計(jì)算公式如下：式中：無(wú)阻尼角速度；C——力矩器阻尼系數(shù)；H——陀螺沿主軸的角動(dòng)量；E——地球繞地軸旋轉(zhuǎn)的角速度；CH/TXXXX-20XXφ——緯度。A.1.6.5光電積分法計(jì)算光電積分法，是對(duì)測(cè)角裝置輸出電信號(hào)進(jìn)行精確定時(shí)采樣積分，以獲取懸?guī)ちα阄慌c北向位置之間的夾角。1）懸?guī)ちα阄慌c陀螺平衡位置之間的夾角懸?guī)ちα阄慌c陀螺平衡位置之間的夾角計(jì)算公式如下：.........................（A.13）式中：ak——懸?guī)ちα阄慌c陀螺平衡位置之間的夾角；S——積分值ak+ASinTBG——不跟蹤周期。2）懸?guī)ちα阄慌c真北之間的夾角考慮到懸?guī)ちα阄坏淖兓?，以及基?zhǔn)鏡法線和光電檢測(cè)元件零位之間夾角的變化，設(shè)計(jì)參考基準(zhǔn)，即懸?guī)ちα阄慌c真北之間的夾角計(jì)算公式如下：aN=(ak?a0)(1+K)?(aB?a0)K...................（A.14）式中：aN——懸?guī)ちα阄慌c真北之間的夾角；aB——懸?guī)ちα阄?，是積分值；a0——基準(zhǔn)鏡法線零位和光電檢測(cè)元件零位之間的夾角，即參考基準(zhǔn)鏡法線方向的積分值；K——零位改正系數(shù)。3）陀螺方位角計(jì)算陀螺方位角的計(jì)算公式如下：aT=aj+aN.........................（A.15）式中：aj——瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)；aT——待測(cè)邊的陀螺方位角。A.2磁懸浮式陀螺經(jīng)緯儀定向原理A.2.1原理概述磁懸浮式陀螺經(jīng)緯儀主要包括定向照準(zhǔn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、測(cè)角系統(tǒng)、陀螺回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、光路準(zhǔn)直系統(tǒng)和磁懸浮系統(tǒng)。測(cè)量原理：利用磁懸浮技術(shù)使高速旋轉(zhuǎn)的陀螺馬達(dá)處于懸浮狀態(tài)，通過(guò)敏感地球自轉(zhuǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)及力矩傳感器和陀螺轉(zhuǎn)子之間的相互作用，精確測(cè)出磁懸浮陀螺基準(zhǔn)線（軸線）與天文北的夾角，從而測(cè)定真北方位角。A.2.2工作過(guò)程工作基本過(guò)程為：磁懸浮陀螺在進(jìn)行尋北定向時(shí)，首先電感線圈通電，在磁場(chǎng)力的作用下，磁浮球向上拉起，通過(guò)連接桿的傳動(dòng)作用，陀螺馬達(dá)被拉起，陀螺靈敏部處于懸浮狀態(tài)；然后在指向力矩的作用下，CH/TXXXX-20XX陀螺主軸（旋轉(zhuǎn)軸）開始向子午線方向偏轉(zhuǎn)，但是在陀螺馬達(dá)底部力矩器施加的反向力矩作用下，使陀螺主軸達(dá)到平衡狀態(tài)，固定在某一靜止位置，此時(shí)，指向力矩與力矩器施加的反向力矩大小相等、方向相反。通過(guò)反復(fù)測(cè)量力矩器施加的力矩值，得到海量力矩值觀測(cè)值，從而計(jì)算指向力矩。A.2.3數(shù)據(jù)處理方法A.2.3.1地球繞地軸旋轉(zhuǎn)角速度在地球的水平分量wN計(jì)算wN=wecosφ.........................(A.16)式中：wN——地球自轉(zhuǎn)角速度的水平分量；we——地球繞地軸旋轉(zhuǎn)角速度；φ——緯度。A.2.3.2地球自轉(zhuǎn)角速度的水平分量在兩個(gè)敏感軸上的投影陀螺兩個(gè)光電傳感器敏感軸所在的平面和當(dāng)?shù)厮矫嫫叫?，其中一個(gè)敏感軸（陀螺馬達(dá)軸）與北向夾角為α1，地球自轉(zhuǎn)角速度的水平分量在兩個(gè)敏感軸上的投影分別為wx、wy,其計(jì)算公式如下：.........................(A.17)wx=wNsinα1=wecosφsinα.........................(A.17)wy=wNcosα1=wecosφcosα1式中：wx——地球自轉(zhuǎn)角速度水平分wN量在陀螺敏感軸x軸上的分量；wy——地球自轉(zhuǎn)角速度水平分wN量在陀螺敏感軸y軸上的分量；α1——一個(gè)敏感軸（陀螺馬達(dá)軸）與北向夾角為α1。其中wx、wy可以通過(guò)光電傳感器的輸出求出，α1計(jì)算公式如下：α1=arctan(wx/wy).........................(A.18)A.2.3.3陀螺主軸的北向偏角陀螺主軸的北向偏角a的計(jì)算公式如下：α=arcsin.........................(A.19)式中：M1——正鏡位置(上半測(cè)回)的指向力矩；M2——倒鏡位置(下半測(cè)回)的指向力矩；H——磁懸浮陀螺沿主軸的角動(dòng)量；we——地球繞地軸旋轉(zhuǎn)的角速度；φ——緯度。CH/TXXXX-20XX陀螺經(jīng)緯儀儀器常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差、尋北時(shí)間與標(biāo)稱值之差計(jì)算B.1儀器常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差儀器常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差按下式計(jì)算：.........................（B.1）式中：δE——儀器常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差；——n個(gè)測(cè)回的儀器常數(shù)平均值；?i——第i個(gè)測(cè)回的儀器常數(shù)；n——測(cè)回?cái)?shù)。B.2一次定向標(biāo)準(zhǔn)差一次定向標(biāo)準(zhǔn)差在已知基準(zhǔn)方位邊上進(jìn)行測(cè)量，按下式計(jì)算：.........................（B.2）式中：δN——一次定向標(biāo)準(zhǔn)差；n——測(cè)回?cái)?shù)；Ai——第i個(gè)測(cè)回的陀螺方位角測(cè)量值；A0——已知方位角標(biāo)準(zhǔn)值。B.3尋北時(shí)間與標(biāo)稱值之差在陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量時(shí)，用計(jì)時(shí)器記錄尋北開始到顯示真北方向的時(shí)間，取多次測(cè)量時(shí)的平均值作為尋北時(shí)間。a）尋北時(shí)間的平均值按下式計(jì)算：.........................（B.3）式中：——尋北時(shí)間的平均值；ti——第i個(gè)測(cè)回的尋北時(shí)間；n——測(cè)回?cái)?shù)。b)北時(shí)間的平均值與標(biāo)稱值之差?t按下式計(jì)算：?t=?t0.........................（B.4）式中：t0——尋北時(shí)間標(biāo)稱值。CH/TXXXX-20XX附錄C陀螺經(jīng)緯儀激光對(duì)中器調(diào)校C.1激光對(duì)中器的檢驗(yàn)1）將陀螺經(jīng)緯儀架設(shè)于三腳架上，調(diào)整管狀水準(zhǔn)器與任意兩個(gè)腳螺旋連線平行，轉(zhuǎn)動(dòng)該方向上的兩個(gè)腳螺旋使水準(zhǔn)器水泡居中，轉(zhuǎn)至90。方向用第三個(gè)腳螺旋調(diào)整水泡居中；2）地面放置十字標(biāo)志，調(diào)整十字標(biāo)志，使激光對(duì)中器發(fā)出的光點(diǎn)與十字標(biāo)志中心重合，將陀螺經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)180。，在不同角度觀察激光點(diǎn)的跳動(dòng)，若在不同角度的變化值一樣，則存在平移誤差；若在不同角度的變化值不一樣，則存在傾斜誤差或傾斜、平移誤差均有；光點(diǎn)在地面跳動(dòng)值在0.5mm以內(nèi)不用校正，否則需要校正。C.2激光對(duì)中器的校正校正時(shí)應(yīng)首先改正傾斜誤差，然后改正平移誤差。1）傾斜誤差改正方法從儀器底部將激光對(duì)中器保護(hù)罩?jǐn)Q下。將十字標(biāo)志放至儀器底部使十字中心與激光點(diǎn)重合，將陀螺經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)180。，根據(jù)激光點(diǎn)變化情況將十字置于光點(diǎn)跳動(dòng)中心，用改針?biāo)砷_傾斜方向一側(cè)的傾斜調(diào)整螺釘或旋緊相反方向的傾斜調(diào)整螺釘，將光點(diǎn)改至與十字重合，然后再次檢查光點(diǎn)跳動(dòng)情況，如此反復(fù)，直至光點(diǎn)跳動(dòng)小于0.5mm后依次旋緊3個(gè)改正螺釘即可。2）平移誤差改正方法將十字標(biāo)志放至儀器底部使十字中心與激光點(diǎn)重合，將陀螺經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)180。，根據(jù)激光點(diǎn)變化情況將十字置于光點(diǎn)跳動(dòng)中心，用改針旋緊或旋松對(duì)應(yīng)一側(cè)的平移調(diào)整螺釘(調(diào)整時(shí)激光點(diǎn)的變動(dòng)方向與平移調(diào)整螺釘?shù)囊苿?dòng)方向一致)，將光點(diǎn)改至與十字重合，然后再次檢查光點(diǎn)跳動(dòng)情況，如此反復(fù)直至光點(diǎn)跳動(dòng)小于0.5mm，最后依次旋緊4個(gè)平移改正螺釘即可。C.3管狀水準(zhǔn)器的調(diào)校1）管狀水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)a）將儀器架設(shè)于三腳架上，調(diào)整管狀水準(zhǔn)器與任意兩個(gè)腳螺旋連線平行，轉(zhuǎn)動(dòng)該方向上的兩個(gè)腳螺旋使水準(zhǔn)器水泡居中，轉(zhuǎn)至90。方向用第三個(gè)腳螺旋調(diào)整水泡居中；b）將陀螺經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)180。，若此時(shí)氣泡偏離中心0.5格以內(nèi)，則判定管狀水準(zhǔn)器正常；若偏離中心0.5格以上則需進(jìn)行校正。2）管狀水準(zhǔn)器的校正a）將陀螺經(jīng)緯儀旋轉(zhuǎn)180。；b）根據(jù)氣泡偏離中心距離大小使用腳螺旋調(diào)節(jié)，使氣泡修正1/2偏心格值，然后使用改針擰動(dòng)管狀水準(zhǔn)器上的調(diào)校螺釘，修正氣泡剩下的1/2偏心格值；c）重復(fù)b）步驟，使對(duì)徑方向上管狀水準(zhǔn)器氣泡始終居中或偏心格值在0.5格以內(nèi)。CH/TXXXX-20XX陀螺經(jīng)緯儀儀器定向常數(shù)計(jì)算表儀器編號(hào)：T1018C02觀測(cè)人員：李飛戰(zhàn)施測(cè)單位：自然資源部第一大地測(cè)量隊(duì)已知方位角標(biāo)稱精度：一等測(cè)量地點(diǎn)：上海浦東測(cè)站緯度：31°05′26″記錄人員：馬強(qiáng)CH/TXXXX-20XX子午線收斂角計(jì)算E.1查表法子午線收斂角系數(shù)K見表E.1。表E.1子午線收斂角系數(shù)K查詢表KΔKΔKΔKΔ1）式中計(jì)算時(shí)所用的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)需為高斯自然坐標(biāo)，即通過(guò)正常高斯投影所得，平面坐標(biāo)未經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移等變通過(guò)查閱上表，計(jì)算系數(shù)K=0.3802+0.0129*0CH/TXXXX-20XXE.2坐標(biāo)計(jì)算法根據(jù)地面已知點(diǎn)坐標(biāo)，可計(jì)算得到已知測(cè)線“A-B”的坐標(biāo)方位角αA?B。1）真北方位角與坐標(biāo)方位角關(guān)系：A0=αA?B+γA.........................（E.1）式中：A0——真北方位角；αA?B——已知測(cè)線的坐標(biāo)方位角；γA——A點(diǎn)子午線收斂角。2）陀螺經(jīng)緯儀定向常數(shù)計(jì)算公式：ΔT=A0?TA?B.........................（E.2）式中：ΔT——定向常數(shù)值；A0——真北方位角；TA?B——在地面已知測(cè)線“A-B”上多次測(cè)定的陀螺方位角的平均值。由式（D.1）和（D.2）可以得：ΔT=αA?B+γA?TA?B.........................（E.3）α定向=T定向+ΔT?γ定向.........................（E.4）由式（D.3）和（D.4）可得：α定向=（αA?B?TA?B）+T定向+（γA?γ定向）.............（E.5）記δγ=γA?γ定向，δγ表示地面已知點(diǎn)測(cè)站和地下導(dǎo)線邊測(cè)站的子午線收斂角的差值，δ