不同測量儀器設備的野外檢驗方法研究
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摘 要：儀器設備的經常性校驗是確保測量成果準確性的關鍵，但基層作業人員卻經常忽視該工作。筆者在長期實踐經驗的基礎上，針對野外作業條件，提出設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。
關鍵詞：儀器設備 檢驗 野外
中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）03（c）-0070-02
隨著城市建設的飛速發展，建設項目對測量成果的質量和精度提出了更高的要求。儀器設備誤差，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，往往是造成外業返工的主要因素。
在測繪資質年檢中，測繪管理部門也明確規定了主要儀器需強制性檢定。測量單位、作業人員從自身利益的角度出發也希望避免儀器設備誤差帶來的工作效率和成果質量的下降。但是，儀器設備誤差并不是只靠一年一度的強制年檢就能完全避免的，由于測量作業的流動性和野外性，在運輸、調遣、搬運過程中，測量工具，特別是一般儀器、輔助設備的機械部分容易受到碰動，需要經常性檢驗。
1 儀器設備的分級檢驗原則
1.1 外送檢定
根據有關規定，主要儀器需送專業計檢單位進行強制性檢驗，每年一次。包括：GPS主機、測距儀、全站儀、精密水準儀等以及氣壓計等專業設備。檢定不合格的儀器需封存。
1.2 定期檢校
針對儀器的機械性誤差，儀器檢校室采用相應的設備和方法，定期（一般每3個月）進行檢驗和校正，包括：儀器2C、i角;整平氣泡;對中器;棱鏡加常數等。另外，室內設施還可完成光學、電子部分的比較性檢測。檢測有誤差但無條件校正的設備需送專業單位維修。
1.3 作業前檢驗
對容易碰動受損的設備進行作業前檢驗。包括：儀器2C、i角;對中桿、基座對中效果等，無法現場校正的設備需停止使用。
2 野外檢驗方法
在野外作業特別是當出差在外時，雖然受檢測設備限制，但根據作業原理，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 水準儀檢驗
水準儀是使用頻率最高的儀器（見圖1），由于施工單位對水準成果要求較高，建議每天進行水準測量前均進行i角檢驗，誤差在每100m超過3mm時均宜校正。
標準的檢驗方法需控制各段檢測距離，未免煩瑣。實際上快速、簡單的檢驗作業無須了解i角值。只需任選100m左右距離樹立2只水準尺，在直線正當中架設水準儀測量兩尺讀數差為消除i角誤差的高差值dh，儀器再搬至離直線上離一只水準尺盡量近的距離，讀出近尺讀數h1后，校正十字絲，使遠尺讀數h2=dh+h1即可。
2.2 全站儀2C、i角檢驗
由于全站儀內部配有2C、i角校正程序，只需按程序步驟，正倒鏡對準遠處某一點，即可自動修正誤差，操作非常簡便，建議進行經常性檢驗。
2.3 基座檢驗
基座誤差包括圓氣泡、對中器兩項誤差來源，由于結構原因，其中圓氣泡誤差一般為主要因素。基座誤差對導線測量、GPS測量的成果影響很大，尤其是GPS測量中，基座誤差無法預知并無法后期修正。在筆者以往經歷中，曾發現基座誤差常常大于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。
?。?）地面標一點，架設所需檢測基座的棱鏡腳架并整平對中。
?。?）近距離（>10m）架設全站儀，測量距離S1。
?。?）全站儀照準后位置及測距角度不動;基座在腳架不動的前提下，旋轉90°整平對中，旋正棱鏡，測量距離S2。
?。?）重復（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。
?。?）基座對中誤差為：。
2.3.2 導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，當基座旋轉180°后，兩次的投線與正確垂線具有對稱的特點。所以，野外導線測量中，被迫使用有誤差的基座時，可采用在不同測回間旋轉基座方向的方式予以抵消。
具體作業中，應根據導線測量的測回數按360°平分測回間基座旋轉角度，即：兩測回的測回間各旋轉180°;三測回的測回間各旋轉120°。為提高對點速度，應在旋轉基座時保證腳架不動，松開連接螺旋、旋轉基座后，先整平圓氣泡，再根據對點器移動基座，然后核實氣泡，直至完成整平對中。
2.3.3 基座誤差校正
雖然上一節的方法能消除導線測量中的基座誤差，但畢竟影響作業速度。同時，在GPS測量中，由于連續觀測和接受數據的單一性，無法中途旋轉基座。所以，在發現基座存在較大誤差時宜及時校正。
基座（特別是對點器）的正式校正較復雜，需借助專用設備，室內校正。當出差在外等野外需校正時，可采用下述方法，進行近似校正。
?。?）野外校正次序：先校圓氣泡，后校對點器。（2）圓氣泡校正：借助經緯儀或全站儀的長氣泡進行校正。具體校正時，拆下儀器的基座，插入需校正的基座，根據長氣泡調平全站儀后，用糾針校正基座圓氣泡。（3）對點器校正：①平地上標繪放置一張白紙，上方架設基座腳架，整平基座。②近距離（>10m）架設經緯儀或全站儀，整平儀器，照準基座上的插桿中心，向下旋轉望遠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）。 關于校正對點器十字絲的說明：調節螺絲位于投點器外側，不需拆卸。部分國產對點器的十字絲調節較難控制：左側為一大螺絲，是彈簧螺絲;右側為兩小螺絲，是與十字絲分劃板呈90°的固定螺絲。校正時，應結合彈簧螺絲、固定螺絲細致調整;同時應考慮到彈簧螺絲的緩慢穩定。
以上對點器的校正在經基座旋轉180°重復②～④項操作進行驗證后，能保證此腳架高度附近的投點精度。在外業使用該基座時，腳架高度宜盡量架設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，提高作業速度。
對中桿野外檢驗，按校正對點器相似方法進行：（1）架設一空腳架，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2臺全站儀，整平儀器，照準對中桿栓定位置的桿中心（可按左右兩側角度取中），向下旋轉望遠鏡指揮對中桿底部移動，使對中桿垂直。（3）由于繩索栓定不穩定，照準中心、移動底部工作需多次進行并且兩方向配合，直至對中桿完全豎直。（4）校正對中桿圓氣泡調節螺絲，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測定，在3只以上強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，只能進行比較性檢測。
?。?）近距離架設全站儀及棱鏡腳架;（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）導線測量中，測距時記錄棱鏡號，后期內業中進行棱鏡加差數修正。
3 結語
該文以上所敘的一般儀器及輔助設備的檢驗往往容易被忽視，但這些設備由于使用頻率高、保護措施相對較差等原因，經常容易發生誤差，直接影響到測量成果精度。在筆者以往的測量及校驗經歷中，就曾發現：水準儀校正后每幾天就又出現較大i角誤差、基座對點誤差高達2cm、同一型號棱鏡互差18mm，等等現象。因此，經常性檢驗儀器設備是確保成果質量、提高測量效率的良好工作制度，也是一名測量技術人員應具備的工作習慣。該文所敘的儀器檢驗方法經筆者單位長期使用，切實可行，能起到事半功倍的效果。
參考文獻
[1] 龐尚益，吳學文，楊坤，等.數字水準儀室內檢定裝置[J].測繪通報，2012（S1）：44-47.
[2] 胡琳.CCD圖像傳感器的現狀及未來發展[J].電子科技，2010（6）：33-39.
[3] 劉經南，葉曉明，楊蜀江.數字電子水準儀原理綜述[J].電子測量與儀器學報，2016（7）：55-58.
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