不同測量儀器設(shè)備的野外檢驗方法研究

劉紅強(qiáng)

摘? 要：儀器設(shè)備的經(jīng)常性校驗是確保測量成果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，但基層作業(yè)人員卻經(jīng)常忽視該工作。筆者在長期實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，針對野外作業(yè)條件，提出設(shè)備需重點檢測的項目，并就基座、對中桿、棱鏡等提出因陋就簡的檢測及校驗方法。

關(guān)鍵詞：儀器設(shè)備? 檢驗? 野外

中圖分類號：TB22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（c）-0070-02

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，建設(shè)項目對測量成果的質(zhì)量和精度提出了更高的要求。儀器設(shè)備誤差，作為測量誤差主要來源之一，對測量成果的影響有著重要性和后期難以修正的特點，往往是造成外業(yè)返工的主要因素。

在測繪資質(zhì)年檢中，測繪管理部門也明確規(guī)定了主要儀器需強(qiáng)制性檢定。測量單位、作業(yè)人員從自身利益的角度出發(fā)也希望避免儀器設(shè)備誤差帶來的工作效率和成果質(zhì)量的下降。但是，儀器設(shè)備誤差并不是只靠一年一度的強(qiáng)制年檢就能完全避免的，由于測量作業(yè)的流動性和野外性，在運輸、調(diào)遣、搬運過程中，測量工具，特別是一般儀器、輔助設(shè)備的機(jī)械部分容易受到碰動，需要經(jīng)常性檢驗。

1? 儀器設(shè)備的分級檢驗原則

1.1 外送檢定

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，主要儀器需送專業(yè)計檢單位進(jìn)行強(qiáng)制性檢驗，每年一次。包括：GPS主機(jī)、測距儀、全站儀、精密水準(zhǔn)儀等以及氣壓計等專業(yè)設(shè)備。檢定不合格的儀器需封存。

1.2 定期檢校

針對儀器的機(jī)械性誤差，儀器檢校室采用相應(yīng)的設(shè)備和方法，定期（一般每3個月）進(jìn)行檢驗和校正，包括：儀器2C、i角;整平氣泡;對中器;棱鏡加常數(shù)等。另外，室內(nèi)設(shè)施還可完成光學(xué)、電子部分的比較性檢測。檢測有誤差但無條件校正的設(shè)備需送專業(yè)單位維修。

1.3 作業(yè)前檢驗

對容易碰動受損的設(shè)備進(jìn)行作業(yè)前檢驗。包括：儀器2C、i角;對中桿、基座對中效果等，無法現(xiàn)場校正的設(shè)備需停止使用。

2? 野外檢驗方法

在野外作業(yè)特別是當(dāng)出差在外時，雖然受檢測設(shè)備限制，但根據(jù)作業(yè)原理，采用一定的變通技巧，簡易的檢驗辦法仍然能起到高效、實用的作用。

2.1 水準(zhǔn)儀檢驗

水準(zhǔn)儀是使用頻率最高的儀器（見圖1），由于施工單位對水準(zhǔn)成果要求較高，建議每天進(jìn)行水準(zhǔn)測量前均進(jìn)行i角檢驗，誤差在每100m超過3mm時均宜校正。

標(biāo)準(zhǔn)的檢驗方法需控制各段檢測距離，未免煩瑣。實際上快速、簡單的檢驗作業(yè)無須了解i角值。只需任選100m左右距離樹立2只水準(zhǔn)尺，在直線正當(dāng)中架設(shè)水準(zhǔn)儀測量兩尺讀數(shù)差為消除i角誤差的高差值dh，儀器再搬至離直線上離一只水準(zhǔn)尺盡量近的距離，讀出近尺讀數(shù)h1后，校正十字絲，使遠(yuǎn)尺讀數(shù)h2=dh+h1即可。

2.2 全站儀2C、i角檢驗

由于全站儀內(nèi)部配有2C、i角校正程序，只需按程序步驟，正倒鏡對準(zhǔn)遠(yuǎn)處某一點，即可自動修正誤差，操作非常簡便，建議進(jìn)行經(jīng)常性檢驗。

2.3 基座檢驗

基座誤差包括圓氣泡、對中器兩項誤差來源，由于結(jié)構(gòu)原因，其中圓氣泡誤差一般為主要因素。基座誤差對導(dǎo)線測量、GPS測量的成果影響很大，尤其是GPS測量中，基座誤差無法預(yù)知并無法后期修正。在筆者以往經(jīng)歷中，曾發(fā)現(xiàn)基座誤差常常大于5mm。而基座檢驗往往容易被忽略。

2.3.1基座誤差檢測

非常簡易的檢測方法是激光測距。

（1）地面標(biāo)一點，架設(shè)所需檢測基座的棱鏡腳架并整平對中。

（2）近距離（>10m）架設(shè)全站儀，測量距離S1。

（3）全站儀照準(zhǔn)后位置及測距角度不動;基座在腳架不動的前提下，旋轉(zhuǎn)90°整平對中，旋正棱鏡，測量距離S2。

（4）重復(fù)（3）的操作，分別測量相對1操作的基座位置180°度、270°位置的距離S3、S4。

（5）基座對中誤差為：。

2.3.2 導(dǎo)線測量中的基座誤差消除方法

由于基座誤差實際上是對中時投影垂線不豎直，當(dāng)基座旋轉(zhuǎn)180°后，兩次的投線與正確垂線具有對稱的特點。所以，野外導(dǎo)線測量中，被迫使用有誤差的基座時，可采用在不同測回間旋轉(zhuǎn)基座方向的方式予以抵消。

具體作業(yè)中，應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線測量的測回數(shù)按360°平分測回間基座旋轉(zhuǎn)角度，即：兩測回的測回間各旋轉(zhuǎn)180°;三測回的測回間各旋轉(zhuǎn)120°。為提高對點速度，應(yīng)在旋轉(zhuǎn)基座時保證腳架不動，松開連接螺旋、旋轉(zhuǎn)基座后，先整平圓氣泡，再根據(jù)對點器移動基座，然后核實氣泡，直至完成整平對中。

2.3.3 基座誤差校正

雖然上一節(jié)的方法能消除導(dǎo)線測量中的基座誤差，但畢竟影響作業(yè)速度。同時，在GPS測量中，由于連續(xù)觀測和接受數(shù)據(jù)的單一性，無法中途旋轉(zhuǎn)基座。所以，在發(fā)現(xiàn)基座存在較大誤差時宜及時校正。

基座（特別是對點器）的正式校正較復(fù)雜，需借助專用設(shè)備，室內(nèi)校正。當(dāng)出差在外等野外需校正時，可采用下述方法，進(jìn)行近似校正。

（1）野外校正次序：先校圓氣泡，后校對點器。（2）圓氣泡校正：借助經(jīng)緯儀或全站儀的長氣泡進(jìn)行校正。具體校正時，拆下儀器的基座，插入需校正的基座，根據(jù)長氣泡調(diào)平全站儀后，用糾針校正基座圓氣泡。（3）對點器校正：①平地上標(biāo)繪放置一張白紙，上方架設(shè)基座腳架，整平基座。②近距離（>10m）架設(shè)經(jīng)緯儀或全站儀，整平儀器，照準(zhǔn)基座上的插桿中心，向下旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在白紙上前后投點，繪制連線1。③全站儀搬站至與連線1垂直方向，重復(fù)B操作，繪制連線2。④白紙上連線1、2的交點O即為基座正確投點位置。⑤校正對點器十字絲，使中心投點至白紙上O點（見圖2）。

關(guān)于校正對點器十字絲的說明：調(diào)節(jié)螺絲位于投點器外側(cè)，不需拆卸。部分國產(chǎn)對點器的十字絲調(diào)節(jié)較難控制：左側(cè)為一大螺絲，是彈簧螺絲;右側(cè)為兩小螺絲，是與十字絲分劃板呈90°的固定螺絲。校正時，應(yīng)結(jié)合彈簧螺絲、固定螺絲細(xì)致調(diào)整;同時應(yīng)考慮到彈簧螺絲的緩慢穩(wěn)定。

以上對點器的校正在經(jīng)基座旋轉(zhuǎn)180°重復(fù)②～④項操作進(jìn)行驗證后，能保證此腳架高度附近的投點精度。在外業(yè)使用該基座時，腳架高度宜盡量架設(shè)在校正時的腳架高度。

2.4 對中桿檢驗

對中桿圓氣泡裸露，在搬運及使用過程中容易碰損偏移，所以，在放樣前檢校，能保證放樣精度，提高作業(yè)速度。

對中桿野外檢驗，按校正對點器相似方法進(jìn)行：（1）架設(shè)一空腳架，高度與對中桿氣泡位置相同。對中桿自腳架頂部孔中插下，用繩索將之與腳架頂部栓定。（2）呈90°方向架設(shè)2臺全站儀，整平儀器，照準(zhǔn)對中桿栓定位置的桿中心（可按左右兩側(cè)角度取中），向下旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡指揮對中桿底部移動，使對中桿垂直。（3）由于繩索栓定不穩(wěn)定，照準(zhǔn)中心、移動底部工作需多次進(jìn)行并且兩方向配合，直至對中桿完全豎直。（4）校正對中桿圓氣泡調(diào)節(jié)螺絲，使之居中。

2.5 棱鏡檢驗

棱鏡誤差測定可配合測距儀加常數(shù)測定，在3只以上強(qiáng)制觀測墩的短基線場上按三段法（或更多段）檢測確定。而野外檢驗，受條件限制，只能進(jìn)行比較性檢測。

（1）近距離架設(shè)全站儀及棱鏡腳架;（2）將各棱鏡編號后，分別插換到棱鏡基座的插桿上，并測量距離，求算各棱鏡的相對誤差;（3）導(dǎo)線測量中，測距時記錄棱鏡號，后期內(nèi)業(yè)中進(jìn)行棱鏡加差數(shù)修正。

3? 結(jié)語

該文以上所敘的一般儀器及輔助設(shè)備的檢驗往往容易被忽視，但這些設(shè)備由于使用頻率高、保護(hù)措施相對較差等原因，經(jīng)常容易發(fā)生誤差，直接影響到測量成果精度。在筆者以往的測量及校驗經(jīng)歷中，就曾發(fā)現(xiàn)：水準(zhǔn)儀校正后每幾天就又出現(xiàn)較大i角誤差、基座對點誤差高達(dá)2cm、同一型號棱鏡互差18mm，等等現(xiàn)象。因此，經(jīng)常性檢驗儀器設(shè)備是確保成果質(zhì)量、提高測量效率的良好工作制度，也是一名測量技術(shù)人員應(yīng)具備的工作習(xí)慣。該文所敘的儀器檢驗方法經(jīng)筆者單位長期使用，切實可行，能起到事半功倍的效果。

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