论文总字数：17832字

摘 要

随着国民经济的发展，隧道工程越来越多，隧道的建设与维护使定向工作显得尤为重要。传统的定向测量方法有着精度低、工作量大及定向时间长等缺点。陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合成一体的、全天候,并且不依赖其它条件能够测定真北方位的精密物理定向仪器，陀螺经纬仪很好的改善解决了上述问题，在隧道的定向测量中有广泛的运用。

本文详细介绍了陀螺经纬仪，介绍了陀螺经纬仪的结构分类，以及定向原理，结合实际案例探讨了陀螺经纬仪在过江隧道中的定向方法，并对其精度进行了分析。

关键词：陀螺经纬仪 隧道 定向 精度

Abstract

With the development of the national economy, more and more tunnel engineering, the construction and maintenance of the tunnel is particularly important to make directional work. The traditional directional measurement method has the disadvantages of low precision, large workload, long orientation and so on. The gyro theodolite is a kind of the orientation physical instrument composed of the gyroscope and the theodolite.It can determine the true north-bit.It is widely used in many constructing engineering because it can work in all-weather and not rely on other conditions. gyro theodolite is very good improvement solves the above problems, is widely used in tunnel orientation measurement.

This paper introduces the gyro theodolite, structural classification of gyro theodolite is introduced, as well as the directional principle.A practical case study on the directional method of gyro theodolite in crossing river tunnel. Its accuracy is analyzed.

Key words:gyro theodolite tunnel orientation accuracy

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究的背景与意义 1

1.2研究的内容 1

1.3论文结构 1

第二章 陀螺经纬仪 3

2.1陀螺经纬仪的分类与构造 3

2.1.1陀螺经纬仪的分类 3

2.1.2陀螺经纬仪的构造 4

2.2陀螺经纬仪的定向原理 4

2.2.1陀螺仪的基本特性 5

2.2.2地球自转及其对陀螺仪的作用 6

2.2.3陀螺仪轴对地球的相对运动 8

2.3本章小结 9

第三章 陀螺经纬仪的定向 10

3.1陀螺经纬仪观测陀螺北的方法 10

3.1.1粗略定向 10

3.1.2精密定向 10

3.1.3陀螺仪悬带零位观测 11

3.2陀螺经纬仪定向的作业步骤 11

3.3本章小结 12

第四章 陀螺经纬仪在过江隧道定向中的应用 13

4.1工程概况 13

4.2陀螺经纬仪的定向作业 13

4.3陀螺经纬仪定向的精度 17

4.4本章小结 18

第五章 总结与展望 19

5.1总结 19

5.2展望 19

参考文献 20

致谢 21

第一章 绪论

1.1研究的背景与意义

陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合成一体的、全天候,并且不依赖其它条件能够测定真北方位的精密物理定向仪器,广泛应用于测绘工作中,特别是隧道、矿山、海洋、森林和军事等隐蔽地区的定向测量和快速测量,解决了传统定向测量方法精度低、工作量大及定向时间长等缺点^[1]。在如今的隧道定向测量工作中，陀螺经纬仪已经普遍使用，沿用几百年的几何定向测量逐渐被取代。

随着时代科学技术的发展，陀螺经纬仪的精度在不断提高，仪器逐渐小型化，世界各国广泛将其应用于定向测量中。随着国民经济的发展，各种隧道会越来越多，而陀螺经纬仪在定向测量领域的飞速发展为隧道定向提供了重要工具基础，陀螺经纬仪在过江隧道定向中的应用有着实际而重要的研究价值与意义，本文即使研究陀螺经纬仪在过江隧道定向中的应用。

1.2研究的内容

本课题的研究，主要是通过位于仪征市青山镇的过江隧道来探讨陀螺经纬仪在其定向中的应用。此工程是过江隧道周边要设计施工工程桩，因工程桩设计位置需离过江隧道有一定安全距离，所以必须测量清楚过江隧道的空间位置，为工程桩设计施工提供依据。

过江隧道是通过一竖井与地面相通，通过陀螺经纬仪进行定向将地面控制系统传递到隧道，然后用于隧道的断面测量。本课题主要就是探讨研究如何用陀螺经纬仪进行定向确定隧道的位置，继而达到相关的精度要求并进行分析。

1.3论文结构

全文共分为五章，第一章介绍了研究的背景与意义，结合工程的相关联系，引入需要研究的问题。

1. 详细介绍了陀螺经纬仪发展了解其基本结构及种类，将陀螺经纬仪的定向原理进行深入探讨分析，为陀螺经纬仪的定向提供依据。
2. 研究了测定陀螺方位角方法包括粗略定向与精密定向，以及测前侧后进行的悬带零位观测，陀螺经纬仪定向的工作步骤，深入的研究了陀螺经纬仪的定向方法。
3. 结合仪征市青山镇过江隧道工程，详细探讨陀螺经纬仪在隧道工程中的定向工作方法并对定向精度问题进行分析研究。

第五章是总结与展望。对本文进行了深入的总结，主要包括陀螺经纬仪在过江隧道定向中的应用，总结其相关工作，以及对未来研究的一些想法。

第二章 陀螺经纬仪

2.1陀螺经纬仪的分类与构造

2.1.1陀螺经纬仪的分类

陀螺经纬仪是将经纬仪与陀螺仪结合在一起用来定向的仪器。从结构上分为两类：一是将陀螺仪放在经纬仪之上作为上架附件，不用陀螺时可将它卸下，经纬仪仍可作为普通测角仪来使用。我国的DJ₆-T₆₀、JT₆₀和瑞士威尔特厂的GAK₁型、西德芬奈厂的TK₄型、匈牙利MOM厂的G_i-C、G_i-D型等仪器都属于这一类。二是将陀螺仪安装在经纬仪的下部，如西德芬奈厂的KT₁型和匈牙利MOM厂的G_i-b型均属于这一类型。陀螺经纬仪发展大致可分为三个阶段：第一阶段是大型液体漂浮式陀螺经纬仪；第二阶段是陀螺仪和经纬仪装配在一起不可分离的；第三阶段是陀螺仪和经纬仪可分离的附件式的陀螺经纬仪。从定向精度等级来分，大体可分为三级：高精度的，一次定向中误差在以下；中等精度的，一次定向中误差为；低精度的，一次定向中误差为^[2]。表2-1给出一些国内外研发的陀螺经纬仪。

表2-1国内外主要陀螺经纬仪

2.1.2陀螺经纬仪的构造

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