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第一章联系测量
第一节联系测量的定义
一、联系测量的定义
将地面坐标系统和高程系统传递到地下，确定地下控制点、控制边,作为地下控制导线的起算数据，这一过程测量工作叫做联系测量。将地面平面坐标系统传递到地下的测量称为平面联系测量，简称定向。将地面高程系统传递到地下的测量称高程联系测量，简称导入高程[1]。联系测量工作应包括地面趋近导线测量趋近水准测量、通过竖井斜井通道的定向测量和传递高程测量以及地下趋近(1)(2)(3)这样就[1]。
123123即可[1]。但是在地铁工程中由于地下铁道本身的特点，并没有平硐或斜井，有的只是竖井（出土井或下灰井或是更宽敞的明挖车站），因此，通过平硐或斜井的几何定向在地铁的平面联系测量中一般不用,只在矿山测量中有应用。在地铁平面联系测量中的导线直接传递法、竖直导线定向法的原理和通过平硐或斜井几何定向的原理是一样的[1]。
第三节几何定向
这里主要讲的是立井几何定向。在立井中悬挂钢丝垂线由地面向地下传递平面坐标和方向的测量工作成为立井几何定向。立井几何定向概要地说，就是在井筒内悬挂钢丝垂线，钢丝的一端固定在地面，另一端系有定向专用的垂球自由悬挂于定向水平，一般称作垂球线。再按地面坐标系统求出垂球线的平面坐标及其连线的方位角；在定向水平上把垂球线与地下永久导线点连接起来，这样便能将地面的方向和坐标传递到地下，而达到定向的目的。因此，可把立井定向工作分为两个部分：由
地面向定向水平投点（简称投点）；在地面和定向水平上与垂球线连接（简称连接）。立井几何定向分为一井定向和两井定向[1]。
一井定向方法有连接三角形法、四边形法和适合小型矿井的瞄直法等。这里仅介绍连接三角形法[1]。
一、一井定向
(一)投点
采用连接三角形进行一井定向时，要在井筒内挂两根垂球线。投点时，一般都采用垂球线单重投点法，即在投点过程中，垂球的重量不变。单重投点可分为两类：单重稳定投点和单重摆动头点。单重稳定投点法是将垂球放在水桶内，使其基本上处于静止状态；在定向水平上测角量边时均与静止的垂球线进行连接。单重摆动投点法则恰恰相反，而是让垂球自由摆动，用专门的设备观测垂球
[1]。
AB方AB
下式求得
设
。
源：
(1)
(2)
(3)、钢丝的弹性作用；
(4)、垂球线的摆动面和标尺面不平行；
(5)、垂球线的附生摆动[1]。
用垂球线投向的误差是通过一个立井几何定向时，由于垂球线的偏斜，引起的两垂球线的方向误差，即投向误差，以θ表示，θ值的大小直接与投点误差e的大小及方向有关（见图1-2）[1]。
(a)(b)
图1-2垂球线的投向误差
图中A0、B0——垂球线在地面上的位置；
A＇、B＇——垂球线在定向水平上偏斜后的某一位置；
e A 、e
B
——A
、B
在定向水平上的投点线量误差；
φ＇——垂球线的偏斜方向与两垂球线连线方向的夹角；θ＇——垂球线在某一偏斜情况下所引起的投向误差；
c ——两垂球线之间的距离[1]
利用觇标对中误差的推导方法可得到[1]
2c e ''''A
A Q ρ±=2c e ''''B
B Q ρ±=(1-4)
若两根垂球线的投点条件相同，即认为e e e A ==B ，则总的投向误差为[1]：
''c
e 2e e c ''''2222ρρθθθ±=+±=+=B
A B A （1-5） 由此可知,要减少投向误差，必须加大两垂球线间的距离c 和减少投点误差饿之值。但是由于
(1)(2)(3)(4)100mm 。
(5)1(1)100m (2)(3)
(4)(5)(6)(7)、大水桶——用以稳定垂球线，一般可采用废弃油桶，水桶上应加盖[1]。
2、钢丝的下放和自由悬挂的检查
进行测量之前，应该用坚固的木板将井口盖上，以便安全地进行工作。但须在盖板上留有孔隙，让钢丝通过，在下放之前必须通知定向水平的人员离开井筒。钢丝通过滑轮并挂上小垂球后，慢慢放入井筒内。为了检查钢丝是否弯曲和减少钢丝的摆动，钢丝应通过握成拳状的手均匀缓慢的下放，每下放50m 左右，稍停一下，使垂球摆动稳定下来。当收到垂球到达定向水平的信号后，即停止下放并闸住绞车，将钢丝卡入定点板内。在定向水平上，取下小垂球，挂上定向垂球。此时应事先考虑到钢丝因挂上重锤后被拉伸得长度。挂好后，应检查垂球是否与桶底、桶壁接触[1]。
垂球线在井筒中的自由悬挂检查常采用信号圈法和比距法同时进行。信号圈法是在地面上用铁丝做成直径为2~3cm 的小圈（信号圈）套在钢丝上，然后下放，看是否能达到定向水平。使用此方法时应注意信号圈不能太重及钢丝摆动，以免信号圈乘隙通过接触处。比距法就是用比较井上下两垂球线间距离的方法进行检查。如果井上下所量得的两垂球线间距离之差不大于2mm 时，便认为是
自由悬挂的[1]。
3、单重摆动投点
单重摆动投点就是观测垂球线的摆动，找出其静止位置并固定起来，然后进行连接。目前我国常采用标尺法和定中盘法。其所需设备和安装方法基本上和前述稳定投点一样，只不过在定向水平增设一对观测垂球线摆动的标尺和具有标尺的定点盘而已。标尺法所用的标尺与带毫米刻划的普通标尺一样[1]。
当钢丝下放到定向水平后，将定点盘固定在专门的工作台上，然后挂上定向垂球，使钢丝大致位于空底圆盘中央，在牢固地固定工作台，并将空底圆盘最后固定在平台上。观测垂球线的摆动，是借助于定点盘上两个互相正交的小标尺和经纬仪来进行的，如图1-3所示。视线的交角φ允许变动于45°~135°之间，最理想的为90°。人为地使垂球线在某一角度自由摆动，用两台经纬仪T1、分别按标尺M、N观测钢丝摆动的左右最大位置的读数，连续读取13个以上的奇数读数，取其左T
2
时，取其
把钢
的连接点
DE边的
，
(1)边长小于20m
换120
(2)
(3)及b＇/c
1、外业
(1)在连接点C上用测回法测量角度γ和φ。当CD边小于20m时，在C点的水平角观测，仪器应对中三次，每次对中应将照准部（或基座）位置变换120°。具体的施测方法和限差见表1-1[1]。
[1]
长时的拉力，记录测量时的温度。在垂线稳定情况下，应用钢尺的不同起点丈量6次。读数估读到0.5mm。同一边长各次观测值的互差不得大于2mm，取平均值作为丈量的结果[1]。
在垂球线摆动情况下，应将钢尺沿所量三角形的各边方向固定，然后用摆动观测的方法（至少连续读取6个读数），确定钢丝在钢尺上的稳定位置，以求得边长。每次均需用上述方法丈量两次，
