《陀螺經緯儀定向測量技術規(guī)范》編制說明

《陀螺經緯儀定向測量技術規(guī)范》

編制說明

一、工作簡況

1.任務來源

根據自然資源部辦公廳下達的《關于印發(fā)2023年度自然資源標準制修訂工

作計劃的通知》（自然資辦發(fā)﹝2023﹞30號），正式批準《陀螺經緯儀定向測

量技術規(guī)范》行業(yè)標準計劃項目立項，項目計劃編號為202332007。

本項任務由中華人民共和國自然資源部提出，由全國地理信息標準化技術

委員會測繪分技術委員會（SAC/TC230/SC2）歸口，按計劃于2025年8月完成。

2.目的意義

隨著我國國民經濟的迅速發(fā)展，地下工程基礎設施建設及慣性導航產品日

益增多。地下工程開挖貫通及慣性導航產品的出廠標校都需要準確的方向基準，

陀螺經緯儀因具有不依賴其他條件（如衛(wèi)星、標校設備等）能夠快速測定上述工

程需要的方向基準的物理特性，被廣泛應用于礦山、隧道、海洋、森林等眾多領

域。進入新時代，科學技術、工程建設和經濟建設迎來了高速發(fā)展，對陀螺經緯

儀定向測量的要求越來越高。在國民建設方面，越來越多的大型工程需要高定向

精度的保證，尤其是地下工程建設，該項技術可以準確測量地下工程任意測線的

坐標方位角。國防建設方面，陀螺經緯儀常用于慣性導航設備的校正與標定。

陀螺經緯儀定向測量對于地下工程順利貫通至關重要。傳統(tǒng)導線的測量手

段隨著隧道掘進的深入，測量累計誤差會越來越大，雖然工程上采用多邊形導線

的方法進行檢核，但這只是檢核相對的內符合精度，不能按照附和導線的方式進

行絕對量值的平差。陀螺儀無需傳遞可直接獲取工作面上坐標方位角，解決了隧

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道內無絕對檢核條件的問題。

陀螺經緯儀可在衛(wèi)星及天文等導航技術手段失效時，很好的彌補快速定向

的技術短板。我國航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展使慣性導航設備迎來了巨大的技術

變革，慣性導航設備的研制趨于高精度、集成化、小型化，因此對慣性導航設備

的檢校也提出了更高要求，在天文定向技術因外業(yè)條件限制無法滿足高精度慣

導設備標校場建設時，需采用高精度陀螺經緯儀對標校場進行精密標定。

目前基于陀螺經緯儀開展的定向測量技術路線和方法已經成熟，但實際應

用缺少專項標準，導致在眾多行業(yè)應用時產生了不規(guī)范、不嚴密的情況，由此產

生的技術、安全和質量等方面的因素制約了陀螺儀定向測量的應用和發(fā)展。因此，

亟需制定相應的標準規(guī)范，對高精度陀螺儀定向技術的應用和安全等方面進行

必要的規(guī)范。

本標準的制定將著力解決陀螺經緯儀在計算原理、測量實施、精度評定、數

據處理等方面缺乏標準支撐的問題；通過本標準的編制和實施能夠更好地發(fā)揮

陀螺經緯儀定向技術在礦山開采、地下工程貫通、慣性導航設備標校等領域的作

用，進一步規(guī)范陀螺經緯儀定向技術的技術規(guī)定，明確該項技術應用及原理等方

面的要求，滿足社會經濟發(fā)展對陀螺經緯儀定向測量的需求。

本標準的制定，將有助于推廣陀螺經緯儀定向測量技術服務體系建設，有益

于陀螺經緯儀定向技術體系的有序實施。對于陀螺經緯儀定向技術的的發(fā)展以

及我國經濟社會建設都具有重要意義。

3.起草單位及主要起草人

1）承擔單位和協(xié)作單位

承擔單位（主編單位）：自然資源部第一大地測量隊

協(xié)作單位（參編單位）：自然資源部測繪標準化研究所、西安航光儀器廠、

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長安大學、中鐵第一勘察設計院集團有限公司、中國船舶集團有限公司第七〇一

研究所、中國航天科技集團有限公司第一研究院第一〇二研究所、河南測繪職業(yè)

學院、西安立中測控科技有限公司、西安鐵路職業(yè)技術學院。

2）主要起草人及其所做工作

編寫組由長期從事陀螺經緯儀定向測量技術及標準化的專家、中青年技術

骨干組成。規(guī)范主要編寫人：劉站科、李飛戰(zhàn)、常俊琴、劉勝震、趙鑫、石震、

張翠、瞿偉、鄭文科、許雙安、張學良、高立亭、劉鋒、李宏超、張俊杰等。

劉站科負責標準大綱制定、總體設計工作，李飛戰(zhàn)負責完成總體設計、理論

實踐的論證和主體編寫，?？∏佟⑹?、瞿偉負責總體理論方法和數據處理的編

寫，趙鑫負責標準化工作，鄭文科、劉勝震、張翠負責細部數據處理及技術文檔

編寫，許雙安、張學良、高立亭、劉鋒、李宏超負責精度評定及成果應用，張俊

杰、孫文亮、馬強負責外業(yè)數據采集分析及技術指標制定工作，陳景濤、張偉琪、

陳小英等人負責格式編排、資料整理和校對工作。

4.主要工作過程

1）前期準備

本標準起草單位前期積累了大量的技術經驗和應用案例，自2012年引入第

一臺陀螺經緯儀，2020年引入第二臺陀螺經緯儀以來，經過數十年的技術沉淀，

依托多個國家級重大工程建設項目開展了多區(qū)域、多領域及眾多型號設備的陀

螺經緯儀定向測量外業(yè)實施及示范性應用，聯(lián)合國內設備生產廠家完成了陀螺

經緯儀的算法研究、系統(tǒng)開發(fā)和服務應用等工作，相關成果在浙江、上海、云南、

北京、陜西等區(qū)域的不同行業(yè)得到應用，在礦山超深越界、鐵路及公路隧道貫通、

民用飛機制造、船舶制造等領域得到推廣。

起草單位掌握了陀螺儀定向測量技術要求、流程、特點和關鍵點，積累了豐

富的理論和應用經驗，通過大量生產項目和實驗驗證了其可行性及科學性，于

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2021年12月在相關應用領域制定了系統(tǒng)內部的技術流程和技術指標。

根據自然資源部2022年10月《自然資源部辦公廳關于征集2023年度自然

資源標準制修訂工作計劃建議的函》，主編單位積極開展擬申請立項標準計劃申

報工作。邀請國內相關行業(yè)有關單位專家參加本標準的籌備與咨詢工作。

2022年10月至11月，牽頭單位按照測繪行業(yè)標準編制要求，完成了《陀

螺經緯儀定向測量技術規(guī)范（草案）》的編制，并于12月完成了標準申報資料

的準備和申報工作。

2023年1月，牽頭單位按照自然資源（測繪）標準立項評估會答辯要求準

備答辯材料。2023年2月14日，標準立項評估會在自然資源部測繪標準化研究

所舉行，牽頭單位標準負責人對專家質詢內容進行現(xiàn)場解答。

2）立項啟動

2023年7月25日，自然資源部辦公廳下達了行業(yè)標準《陀螺經緯儀定向測

量技術規(guī)范》制定計劃。標準立項任務下達以后，自然資源部第一大地測量隊作

為標準的牽頭單位，經過籌劃與協(xié)調，成立了由設備研制單位、高校院所、行業(yè)

內各領域技術應用單位等多家單位的專家組成的課題編寫組，并組建標準編寫

微信群，方便各參編單位及時溝通和交流技術問題。

2023年11月7日，課題組在陜西西安采取線上+線下的會議方式召開了標

準編制啟動會。編寫組成員共計20余人參加了會議。啟動會介紹了標準草案的

編寫情況，明確了需要重點討論的內容和參編單位分工，以及下一步工作計劃。

此外，編寫組成員現(xiàn)場對草案內容提出修改意見。

3）起草階段

2023年11月30，課題組以線上形式召開了本標準的大綱討論會（第一次

會議），統(tǒng)一了標準編制的指導思想和基本原則，確定了標準范圍，并對標準框

架進行了詳細討論。

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2024年1月11日，課題組在西安航光儀器廠召開初稿討論會（第二次會

議），對標準中的內容進行擴充和完善，形成了標準初稿。

2024年1月23日，課題組以線上的形式召開了征求意見稿討論會（第三次

會議），對部分技術環(huán)節(jié)進行了適當調整，文字表述進行了規(guī)范，形成征求意見

稿第一稿。

2024年1月-2月，形成一稿后再次征求課題組內參編單位意見和建議。

2024年3月22日，牽頭單位根據課題組的意見進一步修改完善標準文本，

并編寫編制說明，形成標準文本第二稿。

2023年3月26日，牽頭單位小范圍組織了線上標準討論會，根據課題組意

見，調整了標準框架，形成了標準文本第三稿。

2023年4月6日，牽頭單位組織了線上研討會，進一步統(tǒng)一了思想，明確

了部分技術指標，根據課題組意見，修改完善形成了標準征求意見稿。

在編制過程中，課題組積極利用微信、電子郵件、即時通信、視頻會議等手

段，對有關問題進行了較為充分的溝通和討論。

4）征求意見階段

暫略。

5）送審階段

暫略。

6）報批階段

暫略。

二、標準編制原則和確定標準主要內容

1．編制原則

1）一致性

概念、名詞、分類、精度指標要同相關標準和文件保持一致性和延續(xù)性，避

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免矛盾、沖突和不一致。

2）基礎性

對公共性的、基礎性的指標和要求進行規(guī)定，取“最大公約數”，強調標

準的基礎性和通用性。

3）科學性

充分參考和借鑒各行業(yè)應用單位的經驗成果，結合部里相關文件要求，保

證所涉及到的具體指標有充分的理論依據和成熟的技術支撐。

4）先進性

既要考慮低精度的傳統(tǒng)算法的陀螺經緯儀，也要充分考慮高精度先進算法

的儀器設備，體現(xiàn)陀螺經緯儀定向測量的“新”，保證標準的適用性和先進

性，并具一定的前瞻性。

5）規(guī)范性原則

標準的體例與格式要求按國家標準GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1

部分：標準的結構和編寫》執(zhí)行，符合規(guī)范性原則。

2．主要內容確定依據

本標準編制除了依據《中華人民共和國測繪法》（2017版）等法律法規(guī)外，

還依據以下標準和文件：

1)GB/T18314全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）測量規(guī)范

2)GB/T24356測繪成果質量檢查與驗收

3)GB50026工程測量標準

4)GB/T50308城市軌道交通工程測量規(guī)范

5)GB/T17159大地測量術語

6)GB/T18316數字測繪成果質量檢查與驗收

7)TB10101鐵路工程測量規(guī)范

8)JJG100全站型電子速測儀檢定規(guī)程

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9)JJG5201陀螺經緯儀檢定規(guī)程

10)JJF1350陀螺經緯儀校準規(guī)范

三、主要試驗(或驗證)的分析、綜述報告，技術經濟論證，預期的經

濟效果

1．標準適用范圍

本文件規(guī)定了陀螺經緯儀定向測量的基本要求、陀螺儀檢校與操作、觀測方

法、數據處理與精度評定、資料整理與上交等要求。

本文件適用于緯度70°以內的機械式陀螺經緯儀定向測量。

2．標準的技術內容說明

1）任務內容拓展的說明

隨著我國國民經濟建設和國防建設改革發(fā)展的深入，計算機技術、材料技

術、光電技術等基礎學科實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，讓我國眾多制造領域不再依賴國

外，陀螺經緯儀也完成了國內批量生產，計算模型和材料工藝的精細化大幅提

升了陀螺經緯儀的測量精度，很大程度拓寬了該設備的應用領域，牽頭單位結

合項目經驗并走訪多個科研制造單位進行調研，敏銳發(fā)現(xiàn)陀螺經緯儀除傳統(tǒng)的

地下工程定向外，還廣泛應用于慣性導航設備標校及飛機船舶制造等眾多領域，

因此在任務與目的中加入真北方位基準建立及導航設備相對位置標校等內容。

2）工藝流程和技術指標的規(guī)定

陀螺經緯儀定向測量技術在國內相關工程測量規(guī)范中均有提及，但都較為

碎片化，且鐵路、公路、城市軌道、礦山、盾構施工等不同領域規(guī)定的施測流

程及相關技術指標差異性較為顯著，有關規(guī)定也僅出現(xiàn)在“豎井聯(lián)系測量”章

節(jié)。

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本標準規(guī)定了地下工程定向、真北方位基準測量及導航設備相對位置標定

的工藝流程和技術指標。地下工程定向方面，從測量程序、已知邊成果等級、

已知邊與定向邊邊長、測前測后常數測定時間間隔、貫通長度與儀器等級及陀

螺邊加測距離均做出詳細規(guī)定；真北方位基準測量方面，規(guī)定了方位基準精度

要求和采用儀器標稱精度的要求，明確了測量程序、儀器常數標定時基準邊等

級、外業(yè)測回數，測回間互差等技術指標要求；導航設備相對位置標校方面，

規(guī)定了設備的標稱精度、儀器常數的標定要求、測量載體基準線真北方位測量

的測回數及互差、導航設備陀螺方位角測回數互差等內容。

3）陀螺經緯儀定向測量坐標方位成果應用

在地下工程定向領域，長久以來有一個比較突出的問題，就是陀螺經緯

儀定向測量測定的坐標方位角如何應用，與導線測量的坐標方位角該怎樣融

合進行數據處理，沒有任何技術規(guī)范或文件進行規(guī)定，大部分使用單位都是

僅憑測量人員的經驗和主觀判斷進行粗獷處理，這也是影響陀螺經緯儀定向

測量推廣應用的重要制約因素之一，本規(guī)范在多個項目的陀螺及導線數據的

支撐下，結合地下工程貫通后的貫通誤差分析，充分征詢多家施工單位專家

的意見，形成了陀螺經緯儀坐標方位成果應用章節(jié)內容。

4）數據處理

陀螺經緯儀定向測量數據處理一直靠的是口口相傳，目前國內的任何規(guī)

范或技術文檔并沒有任何指導性技術要求，本規(guī)范規(guī)定內容采用牽頭單位及

行業(yè)內多家單位經過實踐檢驗的計算流程、方法和公式，對公式中涉及到的

子午線收斂角計算公式采用展開公式中的前三項。規(guī)定了地下工程定向坐標

方位角計算中的查表法、坐標計算法兩種計算方法，明確了真北方位基準測

量儀器常數計算及真北方位傳遞計算的公式。

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5）測量成果精度評定

陀螺經緯儀定向測量成果目前沒有相應的精度評定標準和技術要求，

本規(guī)范分別從觀測值中誤差、算術平均值中誤差及不確定度三個方面對測

量成果進行精度評定并規(guī)定相關指標。

6）其他說明

本規(guī)范作為資料性文件列出了懸掛類及磁懸浮類陀螺經緯儀數據處理

的計算流程、公式及各種記錄計算表格。

四、采用國際標準和國外先進標準的程度，以及與國際、國外同類標

準水平的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機的有關數據對比情況

五、與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性標準的關系

本文件為行業(yè)標準，符合《中華人民共和國測繪法》、《中華人民共和國標

準化法》等法律法規(guī)和測繪地理信息強制性國家標準的規(guī)定。

六、重大分歧意見的處理經過和依據

無。