CN103852058A - 一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法，其主要技术特点是：在观测基线主测点和副测点上分别架设地磁经纬仪和陀螺经纬仪，分别对中整平后相互用望远镜瞄准对方，锁定地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜不动；将地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜视准轴作为观测基线大地方位角和磁偏角测量的瞄准方向；测定观测基线的大地方位角α；测定观测基线的磁方位角α_m；计算观测基线的磁偏角D。本发明采用地磁经纬仪和陀螺经纬仪相互对瞄的方法，极大减小了对中误差，降低了观测基线的长度要求，更加适用于在面积狭小、有效视距不足的海岛礁上进行磁偏角测量，保证了测量精度，有效地解决了超短基线的磁偏角测量难题。

Description

一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法

技术领域

本发明属于海洋测量技术领域，尤其是一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法。

背景技术

在海岛礁上进行磁偏角测量是海洋测量的重要内容。国家地震局《中国地磁图野外观测规范及其实施细则2003》要求，陆上流动地磁测量的观测基线应大于200m，采用差分GPS进行真方位角测量。在陆上进行磁偏角测量时，保证观测基线大于200m不难实现，但在海岛礁上进行测量时则难以实现。这是由于我国多数海岛礁面积狭小，地形落差大、植被茂密，通视距离一般难以达到200m以上。当观测基线短于200m时究竟采取何种测量技术，是磁偏角测量面临的新问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法,解决观测基线短于200m时的磁偏角测量问题。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法，包括以下步骤：

步骤1，在观测基线的主测点上架设地磁经纬仪，在观测基线的副测点上架设陀螺经纬仪，分别对中整平后相互用望远镜瞄准对方，指挥对方观测员左右移动经纬仪照准部，使对方望远镜里十字丝与地上的测量标志完全位于一个垂直平面内，锁定地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜不动；

步骤2，根据步骤1已确定的地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜视准轴，作为观测基线大地方位角和磁偏角测量的瞄准方向；

步骤3，保持主测点上的地磁经纬仪固定不动，开启副测点上的陀螺经纬仪，按照陀螺经纬仪操作方法测定观测基线的大地方位角α；

步骤4，保持副测点上的陀螺经纬仪固定不动，开启主测点上的地磁经纬仪，按照地磁经纬仪操作规程测定观测基线的磁方位角α_m；

步骤5，根据步骤3和步骤4的测量结果，按照下式计算观测基线的磁偏角D，即D＝α-α_m。

而且，所述的陀螺经纬仪采用GT3H型陀螺经纬仪。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用地磁经纬仪和陀螺经纬仪相互对瞄的方法，极大减小了对中误差，降低了观测基线的长度要求，更加适用于在面积狭小、有效视距不足的海岛礁上进行磁偏角测量，保证了测量精度，有效地解决了超短基线的磁偏角测量难题。同时也适用于GNSS方法无法使用的其它场合，比如造船厂和飞机制造厂的车间厂房、地下隧道或洞库等。

附图说明

图1是本发明的测量原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法，是针对陆上流动地磁测量方案（基于GNSS的磁偏角测量方法）存在的问题，提出的一种以陀螺经纬仪进行磁偏角测量的新思路。下面对本发明的设计思路进行说明：

我们对陆上流动地磁测量方案进行分析：设观测基线长度为s，对中误差为Δ，则由仪器对中误差导致的大地方位角误差为：

$m=\frac{\mathrm{\Δ}}{s}\×206265$

由于海岛礁测量时风大雾大，不论采用光学对点还是垂球对中，最终的对中误差一般为5mm，据此计算大地方位角观测误差见表1。

表1、大地方位角观测误差计算表（对中误差5mm）

从表1可知，大地方位角观测误差随观测基线的不同而变化。当对中误差为5mm时，观测基线必须大于200m以上，国家地震局《中国地磁图地磁野外观测技术规范及实施细则2003》中规定，观测基线应大于200m原因就在于此。

当在面积狭小的海岛礁上进行磁偏角测量时，由于通视距离受限，需要缩短观测基线的长度，为此，必须要采取措施降低测点对中误差。当对中误差为1mm时，通过计算求出方位角的观测误差如表2所示。

表2、方位角观测误差计算表（对中误差1mm）

从表2可以看出，当仪器对中误差为1mm时，观测基线长度只要达到40m，方位角观测精度就可以满足±6"的测量要求。

根据以上分析可知，为了进行超短基线的磁偏角测量精度，关键是采取适当措施降低测量仪器的对中误差。本发明采用陀螺经纬仪进行磁偏角测量便可有效地降低测量仪器的对中误差，从而实现超短基线磁偏角测量功能。

本发明的超短基线磁偏角测量方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，在观测基线的主测点上架设地磁经纬仪，在观测基线的副测点上架设陀螺经纬仪，分别对中整平后相互用望远镜瞄准对方，指挥对方观测员左右移动经纬仪照准部，使对方望远镜里十字丝与地上的测量标志完全位于一个垂直平面内，锁定地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜不动。

在本步骤中，采用陀螺经纬仪和地磁经纬仪进行相互对瞄，可明显降低对中误差。在本实施例中，陀螺经纬仪采用中船重工707研究所研制的GT3H型陀螺经纬仪，该陀螺经纬仪的是一种精密定向设备，满足超短基线磁偏角测量需要，该陀螺经纬仪由陀螺罗盘和经纬仪通过机械连接组成，其主要性能指标为：定向精度：≤5″；寻北范围：≤±30°；定向时间：8～15分钟；定向方式：积分法+拟合法+改进时差法；工作模式：自动；温度范围：-40℃～60℃；适用纬度：75°S～75°N。

地磁经纬仪是一种可测定磁偏角和磁倾角测量的仪器，主要包括以下三个部分：（1）光学经纬仪：采用无磁材料制造的光学经纬仪，用于基线方向瞄准和磁方位角的读取；（2）磁通门磁力仪探头：加装光学望远镜上，要求其轴向与光学望眼镜轴向严格平行，用于确定磁子午面的位置；（3）检零器：与磁通门探头连接，用于检测磁通门探头的输出电压：当检零器上的输出电压值为零时，标志磁通门探头轴线垂直于地磁场方向，据此确定地磁场方向的位置。

步骤2，根据步骤1已确定的地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜视准轴，作为观测基线大地方位角和磁偏角测量的瞄准方向。

步骤3，保持主测点上的地磁经纬仪固定不动，开启副测点上的陀螺经纬仪，按照陀螺经纬仪操作方法测定观测基线的大地方位角α。

步骤4，保持副测点上的陀螺经纬仪固定不动，开启主测点上的地磁经纬仪，按照地磁经纬仪操作规程测定观测基线的磁方位角α_m。

步骤5，根据步骤3和步骤4的测量结果，按照下式计算观测基线的磁偏角D，即D＝α-α_m。该磁偏角D即为海岛礁磁偏角。

通过以上步骤即可实现海岛礁磁偏角测量功能。

本发明采用上述方法可以使仪器对中误差由传统方法的5mm缩小到1mm，观测基线长度也由传统方法要求的200m缩短到50m，从而有效地解决了超短基线的磁偏角测量难题。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，在观测基线的主测点上架设地磁经纬仪，在观测基线的副测点上架设陀螺经纬仪，分别对中整平后相互用望远镜瞄准对方，指挥对方观测员左右移动经纬仪照准部，使对方望远镜里十字丝与地上的测量标志完全位于一个垂直平面内，锁定地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜不动；

步骤2，根据步骤1已确定的地磁经纬仪和陀螺经纬仪的望远镜视准轴，作为观测基线大地方位角和磁偏角测量的瞄准方向；

步骤3，保持主测点上的地磁经纬仪固定不动，开启副测点上的陀螺经纬仪，按照陀螺经纬仪操作方法测定观测基线的大地方位角α；

步骤4，保持副测点上的陀螺经纬仪固定不动，开启主测点上的地磁经纬仪，按照地磁经纬仪操作规程测定观测基线的磁方位角α_m；

步骤5，根据步骤3和步骤4的测量结果，按照下式计算观测基线的磁偏角D，即D＝α-α_m。

2.根据权利要求所述的一种基于陀螺经纬仪的超短基线磁偏角测量方法，其特征在于：所述的陀螺经纬仪采用GT3H型陀螺经纬仪。

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