陀螺全站仪定向精度评定和在工程中应用

黄鸿伟

广州南方测绘仪器有限公司

摘要：目前陀螺全站仪标称精度大多在8到20秒之间，而常用全站仪标称精度1秒或2秒，很多测量人员困惑于如何能用这么“低精度”陀螺全站仪来复测检核的“高精度”全站仪测量的精密导线呢？查看了很多陀螺经纬仪（全站仪）精度相关文献，一般只提到某款陀螺经纬仪（全站仪）精度指标达到多少，或者某工程应用中实测精度达到多少，缺乏对精度指标的说明，造成了现在大量精度要求较高项目（如：地铁导线复测）测量技术人员对陀螺精度困惑。本文从标称精度评定及工程实际应用方法来说明这个问题。

关键词：陀螺全站仪精度、陀螺定向、导线方位校核

Abstract：Atpresent，thegyrototalstationnominalaccuracymostlybetween8to20seconds，andcommonlyusedtotalstationinstrumentnominalaccuracyof1or2seconds，manySurveyorconfusedonhowtowithsuchlowaccuracygyrototalstationreflextestcheckthehighprecisionoftotalstationinstrumentmeasurementprecisionwire?Toviewthelotofgyrotheodolite（totalstation）relativetotheprecisionoftheliterature，generallyonlymentionedagyrotheodolite（totalstation）precisionindexreachthenumber，oraprojectapplicationmeasurementaccuracyreach，lackofprecisiondescriptionindex，causedbynowalargenumberofhighprecisionproject（suchas：subwaytraverseazimuthverification）measurementoftechnicalpersonnelontheprecisionofgyroisconfused.Inthispaper，thenominalaccuracyassessmentandengineeringapplicationmethodstodescriptiontheproblem.

Keywords：gyrototalstation，gyrodirection，traverseazimuthverification

1、引言

目前各地大量建设地铁轨道交通工程，地下定向测量十分重要，隧道《城市轨道交通工程测量规范》中联系测量可采用陀螺经纬仪、铅垂仪（钢丝）组合定向测量；地下控制测量部分要求贯通面一侧隧道长度大于1500米时，适当位置加测陀螺边提高控制导线精度。目前陀螺全站仪标称精度大多在8到20秒之间，而常用全站仪标称精度1秒或2秒，地铁控制测量导线采用2.5秒精密导线，以往陀螺定向测量应用较多的矿山测量中一般采用7秒导线，很多测量人员困惑于如何能用这么“低精度”陀螺全站仪来复测检核地铁施工中采用的“高精度”全站仪测量的精密导线呢？对陀螺全站仪标称精度理解，测量方法和精度评定掌握，解决这个问题对正确使用陀螺定向保证导线复测有重要的实践意义。

2、陀螺全站仪精度指标

查看了很多陀螺经纬仪（全站仪）精度相关文献，一般只提到某款陀螺经纬仪（全站仪）精度指标达到多少，或者某工程应用中实测精度达到多少，缺乏对精度指标的说明，造成了现在大量精度要求较高项目（如：地铁导线复测）测量技术人员对陀螺精度困惑。这里先提两个概念：精确度和精密度。准确度（Accuracy）：被测量所得值与真值间的一致程度。精密度（precision），被测对象重复测量所得示值。（JJF1001-2011通用计量术语及定义）。陀螺全站仪的精度指标采用的是准确度（Accuracy）。下面通过NTS-342T（54783）陀螺全站仪标称精度：一次定向中误差m=±10″，在广州市计量检测技术研究院校准过程来说明这两个概念。

2015年1月28日，在广州市计量检测技术研究院陀螺仪校准装置上校准南方NTS-342T（54783）陀螺全站仪，校准装置天文基准方位角为=161°35′27.9″±0.5″。

陀螺全站仪实测数据如下：

序号测量参数值陀螺方位角（°′″）与天文基准方位角差值（″）

由上表数据可知：NTS-342T（54782）陀螺全站仪寻北实测数据与天文边基准方位差值均在陀螺仪标称精度（准确度）内。这里也证明了陀螺全站仪定向不需要其他已知数据，可直接定向测得定向边的真北方位值。在导航设备校准，卫星天线安装方位测量等应用是采用精度指标就是准确度。

寻北标准差：

=±5.9″

式中：

为方位角寻北标准差；

为第i测方位角寻北测量值；

为天文基准方位值

寻北重复性（精密度）：

=±2.9″

式中：

S为方位角寻北标准差；

为第i测方位角寻北测量值；

为n次方位角寻北测量值平均值。

由于工程施工中采用地方独立坐标系原因，坐标方位角和真北方位角不一致，《城市轨道交通工程测量规范》9.4.3地下定向陀螺边方位角测量应采用“地面已知边-地下定向边-地面已知边”的测量程序。陀螺定向测量中通过地面已知坐标方位角计算出陀螺定向北和坐标方位北差值，地下定向中陀螺全站仪定向测量中加上就可以将陀螺全站仪定向方位转换为施工坐标下的坐标方位角。因此，大量矿山和地铁隧道中陀螺定向测量采用的精度指标是寻北重复性（精密度）。

3、陀螺全站仪定向在工程中应用

下面某地铁施工中采用NTS-342T陀螺全站仪定向测量实例说明，工程中精度指标采用的问题。

陀螺定向技术要求

全站仪精度应选择不低于II级的精度，陀螺经纬仪标称精度应小于20″。

地下定向边陀螺方位角测量应采用“地面已知边-地下定向边-地面已知边”的测量程序。陀螺定向时仪器常数在地面已知边进行测量，测前、测后仪器常数独立观测各三测回，测前、测后三测回的陀螺经纬仪常数平均值较差<15″。

C、两条定向边陀螺方位角之差的角度值与全站仪实测角度值较差应小于10″

D、地下定向边的方位角测量每次应测三个测回，测回间陀螺方位角较差应小于20″

已知数据