AGT-1自動陀螺經(jīng)緯儀與GP-1陀螺全站儀在礦井定向中的比較

摘要：文中通過AGT-1自動陀螺經(jīng)緯儀與GP-1陀螺全站儀對同一邊的觀測，對儀器特征及觀測精度進行了比較，并對兩臺儀器的實際操作注意事項提出幾點意見。從而，為使用者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：自動陀螺經(jīng)緯儀 光電接收傳感器 定向 精度

在淮南礦業(yè)集團潘二煤礦、李咀孜煤礦、丁集煤礦、謝橋煤礦等礦的井下控制網(wǎng)改造、聯(lián)系測量、貫通測量中，我單位同時使用AGT-1自動陀螺經(jīng)緯儀與GP-1陀螺全站儀對向觀測進行定向，現(xiàn)將兩臺儀器及定向成果進行比較。為其它單位同類儀器的使用者在今后的定向中提供參考。

1 兩臺儀器的比較

1.1 儀器基本參數(shù)的比較

AGT-1自動陀螺經(jīng)緯儀（以下簡稱AGT-1）是在原瑞士維爾特測繪儀器生產(chǎn)廠生產(chǎn)的GAK-1陀螺經(jīng)緯儀基礎(chǔ)上，經(jīng)長沙萊塞光電子技術(shù)研究所進行改裝，并外接電子記錄手簿（HP2000掌上電腦）；GP-1陀螺全站儀（以下簡稱GP-1）由日本索佳測繪儀器貿(mào)易有限公司生產(chǎn)。一次定向總中誤差均在±20〞以內(nèi)。

AGT-1儀器自由擺動周期約58秒，不跟蹤周期約6分18秒，啟動時間約60秒，制動時間約50秒。GP-1儀器陀螺自由擺動周期約50秒，不跟蹤陀螺擺動周期約6分20秒，啟動時間約60秒，制動時間略大于15分鐘。

1.2 兩臺儀器定向時讀數(shù)方法的比較

AGT-1采用對稱測時法原理工作，采用9點法測量，并有中天法和時差法檢核。AGT-1的讀數(shù)方法采用一維線性位置敏感探測器（以下簡稱光電接收傳感器）進行數(shù)據(jù)采集。它由一單塊集成電路構(gòu)成，它運用光敏二極管的表面阻抗連續(xù)性的特點提供連續(xù)的位置信息。正因如此，在觀測過程中，即使外界風流、震動等一些擾動，一般也不會造成儀器超限。

GP-1的讀數(shù)是靠觀測員目視讀數(shù)。其突出的特點在于讀數(shù)方法靈活性較大，可以通過讀取任意時刻的光標位置或者通過讀取光標經(jīng)過某些特定位置的時刻來解讀出光標擺動的中心位置，從而最后得出待測邊的真北方位值。諸如逆轉(zhuǎn)點法、中天法、三點法等觀測方法。其缺陷：①由于既要計時，又要在目鏡中讀數(shù)，一般需要兩人合作才能完成，容易出錯；②人工讀數(shù)精度不易提高；③抗外界干擾（風流、震動）能力差。

1.3 兩臺儀器操作優(yōu)缺點的對比

AGT-1秉承了GAK-1的陀螺制動時間短，T2光學經(jīng)緯儀測角比較穩(wěn)定的優(yōu)點。由于其外接了電子手簿及其加載的陀螺定向計算程序，觀測實現(xiàn)了無紙化，觀測者不需時刻盯著陀螺視窗，大大減輕了工作強度，測站只需一人即可。與儀器相連接的電子手簿在操作者每步操作時都會有語音提示，避免觀測人員對儀器的誤操作而造成陀螺損壞。使用電子手簿中的計算程序可以現(xiàn)場將觀測成果計算出來，并進行精度評定。外界風流、震動等一些干擾，一般也不會造成儀器超限。

GP-1的優(yōu)點是陀螺和全站儀相結(jié)合，測角時讀數(shù)較快，且全站儀加入了一定的計算程序，使陀螺指針快到中天時給人以提示，但是測站必須兩人同時配合作業(yè)（一人觀測、一人記錄）。GP-1陀螺電子經(jīng)緯儀中的計算機程序雖然可以直接計算處陀螺方位角；但觀測過程中缺少了《煤礦測量規(guī)程》中關(guān)于時間之差是否超限的檢核，只能檢出粗差。陀螺儀制動時間長達15分鐘，耽誤下一步施工。當外界的風流、震動稍大時，儀器容易超限，造成返工。

2 兩臺儀器觀測成果的比較

現(xiàn)使用AGT-1與GP-1兩臺儀器，同時對潘二煤礦SB7-SB11、W2S5-W2S6導線邊進行定向。觀測方法為兩臺儀器對向觀測，步驟為2上-2下-2下-2上，其觀測值和精度情況如下。

2.1 觀測成果

表1列出了兩臺儀器的儀器常數(shù)觀測成果。

表1 儀器常數(shù)觀測成果

表中：

m△——儀器常數(shù)一次測定中誤差， ；

M△——儀器常數(shù)平均值中誤差， ；

表2列出井下定向成果。

表2井下陀螺定向成果

2.2 精度評定

2.2.1 AGT-1自動陀螺經(jīng)緯儀

井下待定邊陀螺方位角一次測定中誤差：

=±3.9″

式中 d——同一邊兩次測定陀螺方位角之差；

n——差值的個數(shù)，即定向邊的個數(shù)；

井下待定邊一次定向中誤差：

=±4.5″

井下待定邊坐標方位角平均值中誤差：

=±3.5″

2.2.2 GP-1陀螺全站儀

井下待定邊陀螺方位角一次測定中誤差：

=±10.5″

井下待定邊一次定向中誤差：

=±10.7″

井下待定邊坐標方位角平均值中誤差：

=±7.7″

2.2.3 小結(jié)

兩臺儀器觀測成果均能滿足《煤礦測量規(guī)程》中陀螺經(jīng)緯儀關(guān)于20″級定向的要求，觀測值相對穩(wěn)定，取其平均值做為最終定向成果。

潘二煤礦的此次定向中，AGT-1比GP-1的精度要高，其主要原因是導線邊W2S5-W2S6的定向邊風流較大。陀螺指針在視窗內(nèi)的不規(guī)則擺動對目視讀數(shù)的GP-1造成了很大的影響。而AGT-1的光電接收傳感器運用光積分法進行數(shù)據(jù)采集，可以很好的消除此項干擾，達到提高精度的效果。

3 兩臺儀器實際使用時的注意事項

AGT-1因為運用光積分法進行數(shù)據(jù)采集，其光電接收傳感器的信號強度受到供電電壓、燈泡亮度調(diào)節(jié)旋鈕的位置和環(huán)境背景光的影響很大。我單位的AGT-1（由一臺服役20余年的GAK-1改裝而成）年限較長，陀螺電池在連續(xù)工作4個測回后，就必須將燈泡亮度適當調(diào)高，連續(xù)工作6個測回后就必須更換電池。要在陀螺頭的觀測目鏡孔外加蓋深色的罩子，防止外界光進入，影響光電接收器的數(shù)據(jù)采集。

對于GP-1儀器，其目視讀數(shù)的方法受外界環(huán)境的干擾很大，在定向中盡量禁止大型機動車輛在儀器周圍運動，在風流較大的地方，要在儀器迎風的前方設(shè)置擋風裝置，從而減小陀螺因震動產(chǎn)生的異常，以提高定向精度。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文