潘国荣， 范 伟

(同济大学 测绘与地理信息学院， 上海 200092)

盾构姿态的自动测量方法主要有激光标靶法、陀螺仪系统导向法、三棱镜法、棱镜和倾斜仪法.激光标靶法[1-3]主要根据CCD(charge coupled device)相机的相对位置确定盾构机的实时位置，但由于该系统相对比较复杂且CCD相机的大小有限，在实际应用中仍存在很多限制.陀螺仪系统导向法[4-6]长时间测量存在累积测量误差，在施工中主要作为辅助参考测量.三棱镜法[7-10]通过测量与盾构焊接在一起的3个棱镜的坐标计算出盾首、尾在工程坐标系下的坐标，但由于隧道内空间狭窄且观测条件恶劣，会出现棱镜测量错位或3个棱镜无法全部观测的情况，为了克服三棱镜法的缺陷，在三棱镜模型的基础上引入了倾斜仪，即棱镜和倾斜仪法[11].

棱镜和倾斜仪法的系统构建简单便捷，近年来得到了广泛的研究，但仍存在3个方面的不足：第一，忽略了倾斜仪的标定误差，将倾斜仪所测的俯仰角和滚动角直接作为盾构的俯仰角和滚动角[12]，或认为初始状态下倾斜仪的俯仰轴和滚动轴与盾构的俯仰轴和滚动轴是平行的[13]，并通过理想化的几何关系模型推求倾斜仪双轴和盾构双轴的关系，当标定误差较大时，将严重影响盾构姿态测量的精度.第二，未对倾斜仪的采样数据进行有效的预处理，无法保证倾斜仪采样数据的精度和可靠性.第三，定权不合理，已有的棱镜和倾斜仪数据的联合平差模型将倾斜仪双轴观测数据视为等权独立观测值[14]，与实际的观测模型不符.