[科普中国]-竖井定向测量-

竖井联系测量

竖井联系测量是将地面和地下控制联系到同一坐标系中的方法。在各种隧道工程建设和地下采矿巷道开挖过程中，通过竖井将地面和地下的平面和高程控制联系在同一坐标系统中的测量工作。它包括平面联系测量（通常称竖井定向测量或竖井定向）和高程联系测量（或称竖井高程传递）两部分。竖井定向有一井定向、两井定向和陀螺经纬仪定向等方法，用悬挂吊锤或用激光铅直仪投点，通过竖井向地下传递坐标和方向；竖井高程传递通常采用悬挂长钢尺或长钢丝配合水准仪的方法进行，也可用电磁波测距仪直接测量竖直距离3。

竖井定向测量分类双井定向双井定向是矿山、隧道及地下工程建设中，通过两个竖井进行的竖井定向测量。是在两个有坑道相通的竖井中各挂一根吊锤线，利用地面控制点测出这两根线的平面坐标，再用导线在与它们相通的地下坑道内进行联测，经过计算而将地面控制网的坐标和方位角传递至地下坑道中。此法是以增大两投点吊锤线的间距来减小投向误差，提高地下导线的定向精度，并可作为继续开挖而布设的地下导线的起始数据2。

在有井下巷道相连通的两个立井中各挂一根钢丝垂线由地面向井下传递平面坐标和方向的测量工作。如图，在两个立井中各挂一根钢丝垂线A、B，由地面控制点K敷设导线测定两垂线的坐标，在井下两垂线间敷设经纬仪导线，经计算将地面平面坐标及方向传递到井下。两井定向工作包括定向投点，井上、下连接测量及其计算。

一井定向一井定向是在一个竖井进行的竖井定向测量。是在一个井筒内悬挂两根钢丝（或同时铅垂地发射两条可见光束），将地面点的坐标和边的方位角传递到井下的测量工作。一井定向工作分为投点和连接两个部分。

在一个立井中自由悬挂两根钢丝垂线，由地面向井下传递平面坐标和方向的测量工作。如图，在井筒中自由悬挂两根钢丝垂线A、B，它代表一个铅垂面，利用该面上的任一条直线都具有相同的方位角和垂线上任一点的平面坐标都相同的原理，将地面平面坐标和方向传递到井下。一井定向工作，除定向投点和井上、下连接测量外，还需进行地面连测导线测量，以求得地面连接测量的起算数据4。

物理定向物理定向是利用物理原理和方法进行的竖井定向测量。如用磁性仪进行的磁性定向、用陀螺经纬仪进行的陀螺定向、用激光铅垂仪进行的光学定向等。

几何定向几何定向是在立井中悬挂钢丝垂线由地面向井下传递平面坐标和方向的测量工作。定向工作分为三个部分：①定向投点：在井筒中自由悬挂钢丝垂线将地面点（钢丝）垂直投影到定向水平上；②地面（井上）连接测量：地面已知点与钢丝垂线连测，以测定钢丝垂线的坐标和两垂线连线的坐标方位角；③井下连接测量：井下导线点与钢丝垂线进行连测，根据钢丝垂线的坐标和两垂线连线的坐标方位角，求出井下导线起始点的坐标和起始边的坐标方位角。

经纬仪进行几何定向简介：在传统测量中，无论是测角网、测边网、边角网，还是附合导线、闭合导线和支导线的布设，通过角度测量传递已知方位是确定地面点位的基本测量工作之一，常用的角度测量仪器有经纬仪、全站仪。由于单从角度测量而言，经纬仪与全站仪等价，故此以经纬仪为例叙述。

要通过经纬仪实现定向功能，确定出地面任意两点连线的坐标方位，必须具备已知起始数据：一已知坐标方位或两已知坐标，故该定向法误差包含有已知起始方位误差，其次是水平角观测误差。在水平角观测误差中有各种各样的误差来源，其中误差来源不同对水平角观测的精度也有着不同的影响，主要包括五方面的误差来源：1)仪器误差；2)仪器对中误差；3)目标偏心误差；4)照准误差与读数误差；5)外界条件的影响。其中仪器误差有属于制造方面的，如水平度盘偏心与刻划误差、水平度盘与竖轴不垂直等；有属于校正不完善的，如竖轴与照准部水准管轴不完全垂直，视准轴与横轴的残余误差。至于仪器对中误差和目标偏心误差均属于“对中”性质的误差，就对中本身而言是偶然误差，可是一旦目标标志和仪器已经安置，则对中误差的真值不再发生变化，因此该误差在一次架站中又具有系统性。另外，读数误差主要是针对光学经纬仪而言的，取决于仪器的读数设备，而电子数显经纬仪则不存在该误差5。

相关名词联系测量联系测量是修建隧道及地下工程时，将地面和地下控制网联系在同一坐标和高程系统中的测量工作。分为平面和高程两种联系测量。目的是确定地下一个控制点的平面坐标、一条边的方位角和一个水准点的高程，作为地下控制网的起始数据。根据入口的不同而有洞口投点、竖井投点、竖井联系测量等2。

竖井投点竖井投点又称吊锤投影。竖井定向测量中用吊锤线将地面点投影到地下坑道的测设工作。将吊锤的金属丝线一端固定在地面，另一端悬挂重锤后自由悬挂在井内并下垂至地下坑道，进行联测。一般采用单荷重投点和多荷重投点。前者又分为稳定投点和摆动投点两种2。

洞口投点洞口投点是为将地面测量控制点的坐标和方位角传递至洞内而在隧道及地下工程洞口附近设置的平面控制点。每个洞口应有不少于三个彼此能联系的点，包括附近的三角点或导线点。点位应选在不受施工干扰和不会被施工破坏之处，并应尽量纳入洞外平面控制的主网内。若地形限制不能实现时，可用插点或单三角形式与主网连接2。