鄭平元，楊武年，余代俊

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都 610059)

1 前言

古人云:“工欲善其事，必先利其器”，也就是說(shuō)要做好一件事情，準(zhǔn)備工作非常重要。目前，由于測(cè)量對(duì)中桿具有小巧靈活、操作簡(jiǎn)單及精度較高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪工作之中。由于磕碰或震動(dòng)及其他原因，經(jīng)常會(huì)造成對(duì)中桿的圓水準(zhǔn)氣泡居中時(shí)，對(duì)中桿仍是傾斜的現(xiàn)象，導(dǎo)致測(cè)距及測(cè)角的嚴(yán)重誤差，影響測(cè)量點(diǎn)位的精度，關(guān)系到測(cè)繪產(chǎn)品的質(zhì)量好壞［1］。因此，在測(cè)繪工作開始之前，必須對(duì)測(cè)量對(duì)中桿進(jìn)行嚴(yán)格的檢校，保證對(duì)中桿上的圓水準(zhǔn)氣泡居中時(shí)，對(duì)中桿豎直。

2 測(cè)量對(duì)中桿檢校方法

在實(shí)際測(cè)繪工作中，經(jīng)常用到?jīng)]有支腳的單對(duì)中桿及帶兩支腳的簡(jiǎn)易三腳對(duì)中桿。針對(duì)它們的各自特點(diǎn)，下面將提出5種非常實(shí)用的測(cè)量對(duì)中桿檢校方法。

2.1 兩方向垂直相交法

如圖1所示，選擇一塊較為平坦開闊的場(chǎng)地，首先在地面確定O點(diǎn)，并在O點(diǎn)上安置好全站儀，然后在距離O點(diǎn)約30 m處確定A點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)90°后同樣標(biāo)定B點(diǎn)［2］。將三腳對(duì)中桿的下尖立于O點(diǎn)，其一支腳位于AO連線的延長(zhǎng)線上，另一支腳位于AO連線的垂直方向BO的延長(zhǎng)線上。然后將全站儀搬至A點(diǎn)安置好，瞄準(zhǔn)O點(diǎn)上對(duì)中桿的下尖，保持照準(zhǔn)部水平不動(dòng)，僅僅上仰望遠(yuǎn)鏡使水平絲平分棱鏡，指揮對(duì)中桿僅伸縮BO方向上的支腳，使望遠(yuǎn)鏡豎絲正好平分棱鏡，這時(shí)對(duì)中桿在AO方向豎直。接下來(lái)，將全站儀搬至B點(diǎn)，用同樣方法使對(duì)中桿在BO方向豎直。此時(shí)，若對(duì)中桿上的圓水準(zhǔn)氣泡不居中，則保持對(duì)中桿不動(dòng)，調(diào)整圓水準(zhǔn)器底部的校正螺釘使氣泡居中即可。

圖1 兩方向垂直相交法

由于任一支腳的移動(dòng)均會(huì)影響對(duì)中桿的豎直，所以檢校應(yīng)重復(fù)進(jìn)行，直至對(duì)中桿在兩個(gè)垂直方向上都豎直且氣泡亦居中為止。

2.2 單方向十字交叉法

如圖2所示，首先在地面確定A點(diǎn)，并在A點(diǎn)上安置好全站儀，然后在距離A點(diǎn)約30 m處確定O點(diǎn)，并在O點(diǎn)處利用“勾股定理”畫出AO連線的垂直方向EF線。將三腳對(duì)中桿的下尖立于O點(diǎn)，其一支腳位于AO連線的延長(zhǎng)線上，另一支腳位于AO連線的垂直方向OE線上。第一步:瞄準(zhǔn)O點(diǎn)上對(duì)中桿的下尖，保持全站儀照準(zhǔn)部水平不動(dòng)，僅僅上仰望遠(yuǎn)鏡使水平絲平分棱鏡，指揮對(duì)中桿僅伸縮OE方向上的支腳，使望遠(yuǎn)鏡豎絲正好平分棱鏡，這時(shí)對(duì)中桿在AO方向豎直。此時(shí)，若對(duì)中桿上的圓水準(zhǔn)氣泡不居中，則保持對(duì)中桿不動(dòng)，調(diào)整圓水準(zhǔn)器底部的校正螺釘使氣泡居中即可。第二步:保持對(duì)中桿的下尖不動(dòng)，將兩支腳一起轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使一支腳移至OF方向線上，另一支腳移至AO延長(zhǎng)線上，再按第一步的方法校正。此法也應(yīng)重復(fù)進(jìn)行，使對(duì)中桿豎直時(shí)氣泡居中。

圖2 單方向十字交叉法

2.3 儀器腳架法

此法主要參考水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器的校正原理［3，4］。將儀器的三腳架張開安置于約1 m的高度固定不動(dòng)，把對(duì)中桿從腳架頂面的圓孔插下去，調(diào)整對(duì)中桿的下尖，使圓水準(zhǔn)氣泡居中，然后將對(duì)中桿轉(zhuǎn)動(dòng)180°，若氣泡不居中，則調(diào)整圓水準(zhǔn)器底部的校正螺釘使氣泡向居中位置移動(dòng)偏離長(zhǎng)度的一半，再重新將對(duì)中桿置平反復(fù)調(diào)整幾次，直到對(duì)中桿轉(zhuǎn)到任何位置，氣泡都居中為止。需要注意的是，每次校正前都必須先使圓水準(zhǔn)氣泡居中，然后再將對(duì)中桿轉(zhuǎn)動(dòng)180°后觀察氣泡的位置［5，6］。

2.4 激光鉛垂法

此法要求全站儀具有激光對(duì)中器，當(dāng)儀器整平時(shí)，對(duì)中激光束應(yīng)處于鉛垂位置［7］。將儀器腳架安置到高于對(duì)中桿的適當(dāng)位置，整平儀器，在地面激光對(duì)中處放置對(duì)中桿的下尖并保持不動(dòng)，然后將對(duì)中桿頂部中心移至與激光束重合。此時(shí)，若氣泡不居中，則調(diào)整圓水準(zhǔn)器底部的校正螺釘使氣泡居中即可。

2.5 垂球線法

在高于對(duì)中桿的適當(dāng)位置(如樹枝上、門框邊等)用細(xì)線吊一垂球，待垂球穩(wěn)定后在垂球尖所對(duì)地面確定O點(diǎn)，然后將對(duì)中桿的下尖立于O點(diǎn)處不動(dòng)，并且縮短垂球線，移動(dòng)對(duì)中桿頂部使垂球尖正好對(duì)準(zhǔn)對(duì)中桿的頂部中心［7］。此時(shí)，若氣泡不居中，則調(diào)整圓水準(zhǔn)器底部的校正螺釘使氣泡居中即可。

3 檢校方法分析

為了確定上述5種測(cè)量對(duì)中桿檢校方法的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)合，選擇一塊較為平坦開闊的場(chǎng)地，用精密的測(cè)量?jī)x器、嚴(yán)密的觀測(cè)方法和計(jì)算方法確定一段約100 m的已知距離和一個(gè)約30°的已知水平角，各采用4個(gè)測(cè)回的觀測(cè)值取算數(shù)平均數(shù)作為已知值，從測(cè)距誤差、測(cè)角誤差、檢校時(shí)間、所需人數(shù)四方面進(jìn)行了比較，結(jié)果如表1所示。

測(cè)量對(duì)中桿的檢校方法比較 表1

根據(jù)《城市測(cè)量規(guī)范》規(guī)定［8］:二級(jí)光電測(cè)距導(dǎo)線的測(cè)距中誤差為15 mm，測(cè)角中誤差8″，結(jié)合表1的數(shù)據(jù)可以得出:

(1)兩方向垂直相交法和單方向十字交叉法操作較復(fù)雜，需要帶兩支腳的簡(jiǎn)易三腳對(duì)中桿及2人配合進(jìn)行;但精度最高，可以滿足較高精度的測(cè)量，如二級(jí)導(dǎo)線測(cè)量等。

(2)激光鉛垂法和垂球線法操作簡(jiǎn)單，需要2人配合進(jìn)行;精度較高，可以滿足圖根控制測(cè)量的需要。

(3)儀器腳架法操作比較簡(jiǎn)單，室內(nèi)室外均可進(jìn)行，特別適合沒有支腳的單對(duì)中桿的檢校。此法精度一般，僅需1人進(jìn)行，常用于圖根控制點(diǎn)加密及地形圖測(cè)繪。

4 結(jié)語(yǔ)

測(cè)量對(duì)中桿已經(jīng)成為現(xiàn)代測(cè)量工作中不可或缺的工具之一，其傾斜與否將直接影響到測(cè)繪成果的精度，因此對(duì)其進(jìn)行檢校也就勢(shì)在必行。測(cè)量對(duì)中桿檢校方法的選擇，應(yīng)根據(jù)精度要求、儀器配備及測(cè)量場(chǎng)合來(lái)綜合確定。校正圓水準(zhǔn)器時(shí)，應(yīng)先松開圓水準(zhǔn)器底部的3個(gè)校正螺釘，然后再逐漸擰緊，直到滿足要求為止。由于對(duì)中桿傾斜的誤差不可能嚴(yán)格消除，因此測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量選擇較遠(yuǎn)的點(diǎn)來(lái)定向，而且最好瞄準(zhǔn)對(duì)中桿的底尖。實(shí)踐證明，“單方向十字交叉法”不但精度高，而且操作簡(jiǎn)便，非常適合于野外測(cè)量作業(yè)。

［1］ 譙生有.對(duì)中桿傾斜誤差的簡(jiǎn)易消除法［J］.城市勘測(cè)，2004(5):37～38

［2］ 南方測(cè)繪儀器公司.南方NTS－202/205全站儀使用手冊(cè)［M］.2000

［3］ 余代俊，宋皚雪，鄭平元.測(cè)量學(xué)［M］.成都:電子科技大學(xué)出版社，2004:20～23

［4］ 潘正風(fēng)，楊正堯，程效軍等.數(shù)字測(cè)圖原理與方法［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2004:90～92

［5］ 武漢測(cè)繪科技大學(xué)《測(cè)量學(xué)》編寫組.測(cè)量學(xué)(第三版)［M］.北京:測(cè)繪出版社，1996:68～71

［6］ 覃輝，伍鑫.土木工程測(cè)量(第3版)［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2008:32～34

［7］ 徠卡測(cè)量系統(tǒng).徠卡TPS400全站儀用戶手冊(cè)［M］.2007

［8］ CJJ 8－99.城市測(cè)量規(guī)范［S］.