蔣彥，黃智

(1.南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421001;2.中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心，陜西西安710054)

0 引言

對(duì)于計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)而言，在對(duì)全站儀、測(cè)距儀進(jìn)行計(jì)量檢定、校準(zhǔn)時(shí)，測(cè)距基線場(chǎng)地的穩(wěn)定性和儀器的對(duì)中準(zhǔn)確度是非常重要的，采取強(qiáng)制歸心裝置可以有效提高儀器的對(duì)中準(zhǔn)確度從而提高測(cè)距準(zhǔn)確性。

1 強(qiáng)制歸心裝置的工作原理

對(duì)全站儀、測(cè)距儀進(jìn)行室外測(cè)距準(zhǔn)確度計(jì)量檢定、校準(zhǔn)時(shí)，用標(biāo)石中心表示測(cè)點(diǎn)位置，測(cè)量結(jié)果是以標(biāo)石中心為基準(zhǔn)的，基于此，應(yīng)保證儀器中心、照準(zhǔn)目標(biāo)中心與標(biāo)石中心位于同一直線上［1］。檢定過程中，在常規(guī)的三腳架上架設(shè)儀器，利用光學(xué)對(duì)中器或垂球?qū)χ?，難以保證點(diǎn)位對(duì)中誤差達(dá)到±(1 ～2)mm 甚至更高的要求。為此，采用在觀測(cè)墩上設(shè)置強(qiáng)制歸心裝置的方法檢定，不需要三腳架，直接把儀器基座旋緊在歸心盤平面上，儀器整平后，歸心盤中心即為控制點(diǎn)的點(diǎn)位中心，可以消除對(duì)中誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響［2］。

2 強(qiáng)制歸心裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及各部件作用

強(qiáng)制歸心裝置均采用不銹鋼材料制作，結(jié)構(gòu)全部采用錐形軸(軸套)結(jié)構(gòu)，利用錐形接觸面來控制對(duì)中精度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外短基線、超短基線上經(jīng)常采用。具體由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:

1)強(qiáng)制歸心裝置部件

強(qiáng)制歸心裝置部件是整個(gè)強(qiáng)制歸心裝置的核心，如圖1(a)。其上部由一個(gè)帶有螺紋的錐形套筒構(gòu)成，在套筒下端有一個(gè)螺紋孔結(jié)構(gòu)，用來鎖死連接部件，螺孔與上表面垂直;套筒下端焊接一個(gè)不銹鋼材質(zhì)的連接桿并帶有枝杈結(jié)構(gòu)，在埋進(jìn)水泥墩時(shí)可以起到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的作用。安裝強(qiáng)制歸心標(biāo)志時(shí)要保證歸心標(biāo)志中心位于墩面圓心(±5 mm)及墩頂面的水平，用8'圓氣泡控制水平(偏離中心≤1 mm)，在水泥墩凝固前要有人在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控并隨時(shí)調(diào)整。該裝置匹配有一個(gè)不銹鋼材質(zhì)的密封蓋，在基線場(chǎng)不使用時(shí)，可以用密封蓋將強(qiáng)制歸心部件封閉起來，避免風(fēng)吹日曬或者人為破壞。

2)強(qiáng)制歸心裝置連接部件

強(qiáng)制歸心連接部件起到一個(gè)承上啟下的作用，如圖1(b)，它的下端通過一個(gè)錐度軸與埋在水泥墩內(nèi)的強(qiáng)制歸心錐形套筒連接，并通過螺紋緊固;它的上端通過一個(gè)錐度軸與銅質(zhì)錐形套筒連接，并在錐度軸上刻有十字絲，可以進(jìn)行基線丈量。

3)銅質(zhì)錐形套筒部件

如圖1(c)，銅質(zhì)錐形套筒部件用來連接全站儀、測(cè)距儀或棱鏡基座，作用相當(dāng)于連接螺旋，用于連接儀器基座。其螺口內(nèi)徑應(yīng)與相應(yīng)儀器基座的連接螺絲直徑相配，螺距相等。

3 基線場(chǎng)地的建設(shè)

光電測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)基線場(chǎng)地的選定應(yīng)滿足GB 16789-1997《比長(zhǎng)基線測(cè)量規(guī)范》中規(guī)定的5 點(diǎn)要求。在滿足規(guī)定的環(huán)境條件下，選定比長(zhǎng)基線長(zhǎng)度為1104 m，基線場(chǎng)地由8 個(gè)基線觀測(cè)墩組成，其平面設(shè)計(jì)如圖2。

圖1 強(qiáng)制歸心裝置各部件示意圖

圖2 基線場(chǎng)地平面設(shè)計(jì)圖

考慮到測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)基線場(chǎng)地的穩(wěn)定性、適用性和長(zhǎng)期性，基線場(chǎng)地8 個(gè)觀測(cè)墩土建基坑規(guī)格為:深5 m×長(zhǎng)2 m×寬2 m，觀測(cè)墩樣式如圖3，埋石規(guī)格應(yīng)符合GB 16789-1997《比長(zhǎng)基線測(cè)量規(guī)范》的要求。

圖3 觀測(cè)墩樣式圖

4 強(qiáng)制歸心裝置的安裝與測(cè)試

強(qiáng)制歸心裝置的安裝重點(diǎn)是要保證整條基線的直線性，根據(jù)阿貝誤差原理，在長(zhǎng)度測(cè)量中，應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度量安放在被測(cè)長(zhǎng)度量的延長(zhǎng)線上，這樣可以減小方向偏斜對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。因此，對(duì)建設(shè)的測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)基線場(chǎng)地，采用高精度全站儀LEICA TCA2003 對(duì)強(qiáng)制歸心裝置進(jìn)行安裝，具體包括以下幾個(gè)步驟:

1)將全站儀架設(shè)在圖2 中的1 號(hào)點(diǎn)上，觀測(cè)整個(gè)場(chǎng)地的通視情況，然后瞄準(zhǔn)8 號(hào)點(diǎn)觀測(cè)墩，通過儀器調(diào)焦，大致確定各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)是否在一條直線上。

2)確定各個(gè)水泥觀測(cè)墩在一條直線上后，可以安裝強(qiáng)制歸心裝置。先埋設(shè)5 號(hào)點(diǎn)的強(qiáng)制歸心裝置，并注意盡量埋設(shè)在水泥墩的中心位置，這樣對(duì)于安裝其它點(diǎn)位的強(qiáng)制歸心裝置可以留有更大的調(diào)整余地。

3)待5 號(hào)點(diǎn)的水泥完全凝固以后，將全站儀直接安置在5 號(hào)點(diǎn)上，并將全站儀水平角置零，然后埋設(shè)1號(hào)點(diǎn)，埋設(shè)的同時(shí)要注意強(qiáng)制歸心裝置的高度。埋設(shè)結(jié)束后，不要改變儀器的水平微動(dòng)，根據(jù)5 號(hào)點(diǎn)和1 號(hào)點(diǎn)定一條直線，在這條直線方位上直接埋設(shè)2 號(hào)點(diǎn)、3 號(hào)點(diǎn)和4 號(hào)點(diǎn)，期間要注意全站儀水平角處于置零位置，并且要連續(xù)觀察，保證強(qiáng)制歸心裝置安裝的直線性。

4)在1 號(hào)點(diǎn)至5 號(hào)點(diǎn)安裝好了以后，在不改變儀器水平角位置的情況下，直接將全站儀倒鏡，并同樣采取上述辦法，埋設(shè)6 號(hào)點(diǎn)至8 號(hào)點(diǎn)。

5)在強(qiáng)制歸心裝置安裝完成后，要注意對(duì)水泥的養(yǎng)護(hù)，檢查裝置安裝的垂直性，并且進(jìn)行調(diào)整。

基線場(chǎng)地完全建設(shè)安裝完成以后，再經(jīng)過一個(gè)多月的穩(wěn)定時(shí)間，就可以對(duì)基線場(chǎng)地進(jìn)行初步的測(cè)試。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，強(qiáng)制歸心裝置的垂直度不超過1'，強(qiáng)制歸心裝置安置的重復(fù)性不超過0.1 mm，整條測(cè)距基線的直線度不超過1'，滿足JJG 703-2003《光電測(cè)距儀檢定規(guī)程》、JJG 100-2003《全站型電子速測(cè)儀檢定規(guī)程》和GB 16789-1997《比長(zhǎng)基線測(cè)量規(guī)范》的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

在測(cè)距基線場(chǎng)地建設(shè)過程中，采用強(qiáng)制歸心裝置具有很大的優(yōu)越性。本文根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合多年儀器檢定的經(jīng)驗(yàn)，提供了一種較為科學(xué)的強(qiáng)制歸心裝置設(shè)計(jì)和安裝方法，該裝置使用方便、制作工藝簡(jiǎn)單、可就近加工。通過對(duì)某地建設(shè)的1.1 km 基線場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，測(cè)量成果正確可靠，滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)程、規(guī)范所規(guī)定的精度要求。裝置的設(shè)計(jì)和安裝方法可廣泛應(yīng)用于精密工程測(cè)量和基線場(chǎng)地建設(shè)中。

［1］高井祥，張書畢，王國(guó)新.測(cè)量歸心改正模型的完善［J］.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，26(1):31-34.

［2］臧德彥.精密工程測(cè)量中強(qiáng)制歸心裝置的制作［J］.測(cè)繪通報(bào)，2006(10):46-48.