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3.3.1棱鏡P點坐標和旋轉參數的獲?。?/DIV>

P點坐標(XP,YP,ZP)：由系統控制架設在隧洞頂部吊籃上的激光全站儀自動測量。盾構機水平方位角：設自激光全站儀發射到激光標靶的激光束的水平方位角為A0，光柵根據折射率捕獲的激光入射角為θ。則系統獲取盾構機方位角為A=A0-θ(見圖5)。豎向傾角α和旋角κ：依靠ELS中的兩只相互垂直的測角儀測得。本文規定A順時針旋為正，α、κ逆時針旋為正。

3.3.2刀頭、盾尾中心的地面坐標系三維坐標解算：

1）將盾構機坐標轉化為棱鏡中心坐標：

設刀頭中心F、盾尾中心B及棱鏡中心在盾構機坐標系中的坐標分別為（0,0,0）（x_B,y_B，z_B）和（x_P,y_P,zP）則三點在棱鏡坐標系中的坐標為（-x_P, -y_P, -z_P）、（x_B -x_P, y_B -y_P, z_B -z_P）和（0,0,0）。

2）刀頭、盾尾中心地面坐標解算：

刀頭中心在地面坐標系中的三維坐標為

3.3.3刀頭、盾尾里程及盾構機與隧道中線相對偏差的解算：

根據解出的刀頭、盾尾地面坐標和隧道中心軸線設計參數，計算刀頭、盾尾里程（難點是刀頭和盾尾位于隧道中線緩和曲線段的情形，解法可參考文獻[5]、[6]），以及刀頭、盾尾里程處設計隧道軸線平面坐標和高程。進而根據盾構機刀頭、盾尾中心坐標、高程和對應的隧道中線理論坐標、高程，容易計算得到刀頭、盾尾橫向偏移和豎向偏移（方法略）。

前面已經提到，激光導向系統的顯示面板在掘進模式下動態顯示盾構機姿態及偏差。內容包括：以圖形和數字方式顯示刀頭、盾尾橫向偏差和豎向偏差，以數字方式顯示刀頭里程、水平偏角、縱向傾角和旋轉角等參數（見圖2）。

3.3.4擬合修正曲線：

以盾構機橫向、豎向偏移量和設計隧道中線為參數，擬合修正曲線（擬合方式和算法有待進一步研究）?？扇斯ぽ斎胄拚€的曲率半徑等參數，以控制盾構機回到設計軸線的速度。

3.3.5推進：

根據修正曲線由可編程邏輯控制器（PLC）控制機械設備，調整各油缸桿的伸長量。。

3.3.6重復1至5步。

從以上分析可以發現，自動導向系統的測繪學原理實質是：已知兩坐標系之間的3個平移參數和3個轉角參數，求解一個坐標系內的參考點在另一個坐標系中的坐標。進一步比較該系內盾構機參考點和對應理論隧道軸線坐標偏差，擬合修正曲線。

4 盾構機控制測量

盾構機控制測量的原理是：通過人工測量盾構機體上具有精確盾構機坐標的若干個(盾構機始發前，機體全身多于16個；在隧道掘進中，僅尾部16個可見)參考點的地面坐標系坐標，以著名的“Bursa-wolf模型”為基礎，建立盾構機姿態解算改進模型，按最小二乘原理平差解算兩坐標系的轉換參數，即得盾構機姿態參數。

建模方法和解算步驟限于篇幅，不再討論。

5 影響激光導向系統和盾構機控制測量精度的因素

從以上分析可知，激光導向系統和盾構機控制測量中，盾構機姿態解算的方法有本質區別：激光導向系統，通過直接采集一個參考點（P）地面坐標和三個轉角參數，正解刀頭、盾尾地面坐標；盾構機控制測量是通過采集多個(至少3個)參考點地面坐標，反解刀頭、盾尾地面坐標和三個轉角參數。正解不含平差，反解運用了最小二乘原理平差。因此，從理論上講，后者在盾構機姿態解算方面比前者更能有效地減少或消除偶然誤差。這也是采用盾構機控制測量對激光導向系統進行參數配置和校核的原因。

不論是激光導向系統,還是盾構機控制測量,原始依據都是用支導線形式獲得的測站坐標和定向點（后視）坐標。對于前者，三個轉角的精度取決于光柵和測角儀的靈敏程度，其誤差相對于測站誤差和定向誤差微乎其微。對于后者，盾尾參考點的盾構機坐標，由于在出廠前精確測定，誤差亦可忽略。因此，激光導向和盾構機控制測量的誤差主要集中在測站點三維坐標和后視方向上。另外，由于隧道內空氣溫、濕度條件對視線和激光都會產生折光影響，使得激光導向系統和盾構機控制測量測角均產生誤差。

6 結論

在盾構施工中，采取以下措施，可提高激光導向系統的測量精度：

(1) 在掘進始發前進行盾構機控制測量時,注意觀測參考點的均勻分布、足數和有可能含粗差點的判定和剔除,以便精確解算盾構機初始姿態參數,保證激光導向系統正確初始化。

(2) 向系統正確錄入隧道平曲線、豎曲線參數。

(3) 提高地下支導線的精度，并及時對激光全站儀設站點、定向點坐標進行人工檢測。

(4) 隨隧道掘進、環片拼裝進度，及時對激光全站儀進行移站，以減少外界溫、濕度等氣象條件的影響。一般激光全站儀到盾構機上棱鏡最遠距離，在直線段不應超過200m,在曲線段不應超過100m。

(5) 隧道掘進過程的間隙，及時進行盾構機控制測量，以檢核、修正激光導向系統的有關參數。

作者: 卓信 時間: 2007-9-7 16:55
標題: 盾構機激光導向系統原理
這個好學術呀

作者: 宏泰99-001 時間: 2009-12-11 10:38
標題: 盾構機激光導向系統原理
好資料！謝謝樓主！

作者: honghuzhonggong 時間: 2010-1-6 13:27
標題: 盾構機激光導向系統原理
高科技學習了謝謝樓主

作者: heu98711 時間: 2010-1-6 22:24
標題: 盾構機激光導向系統原理
專業的學術論文啊。長見識了

作者: cw60 時間: 2010-6-8 20:07
標題: 盾構機激光導向系統原理
有盾構機施工方面的資料嗎？

作者: jiegongwei66 時間: 2010-6-20 10:14
標題: 盾構機激光導向系統原理
長知識了，樓主好學問

作者: jackcwh 時間: 2010-7-10 20:31
標題: 盾構機激光導向系統原理
謝謝樓主了，好東西?。?hr noshade size="2" width="100%" color="#808080"> 作者: 求難 時間: 2010-7-18 20:49
標題: 盾構機激光導向系統原理
謝謝樓主了，不知道這一刀激光導向系統得多少錢啊。在煤礦下能用嗎？？

作者: zgyzsl 時間: 2010-10-17 17:01
標題: 盾構機激光導向系統原理
不錯不錯，看看樓主的好資料了

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