測量對中桿檢校的實用方法探討

鄭平元，楊武年，余代俊

(成都理工大學地球科學學院，四川成都 610059)

1 前言

古人云:“工欲善其事，必先利其器”，也就是說要做好一件事情，準備工作非常重要。目前，由于測量對中桿具有小巧靈活、操作簡單及精度較高等特點，被廣泛應用于測繪工作之中。由于磕碰或震動及其他原因，經常會造成對中桿的圓水準氣泡居中時，對中桿仍是傾斜的現象，導致測距及測角的嚴重誤差，影響測量點位的精度，關系到測繪產品的質量好壞［1］。因此，在測繪工作開始之前，必須對測量對中桿進行嚴格的檢校，保證對中桿上的圓水準氣泡居中時，對中桿豎直。

2 測量對中桿檢校方法

在實際測繪工作中，經常用到沒有支腳的單對中桿及帶兩支腳的簡易三腳對中桿。針對它們的各自特點，下面將提出5種非常實用的測量對中桿檢校方法。

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地，首先在地面確定O點，并在O點上安置好全站儀，然后在距離O點約30 m處確定A點，旋轉90°后同樣標定B點［2］。將三腳對中桿的下尖立于O點，其一支腳位于AO連線的延長線上，另一支腳位于AO連線的垂直方向BO的延長線上。然后將全站儀搬至A點安置好，瞄準O點上對中桿的下尖，保持照準部水平不動，僅僅上仰望遠鏡使水平絲平分棱鏡，指揮對中桿僅伸縮BO方向上的支腳，使望遠鏡豎絲正好平分棱鏡，這時對中桿在AO方向豎直。接下來，將全站儀搬至B點，用同樣方法使對中桿在BO方向豎直。此時，若對中桿上的圓水準氣泡不居中，則保持對中桿不動，調整圓水準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均會影響對中桿的豎直，所以檢校應重復進行，直至對中桿在兩個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，并在A點上安置好全站儀，然后在距離A點約30 m處確定O點，并在O點處利用“勾股定理”畫出AO連線的垂直方向EF線。將三腳對中桿的下尖立于O點，其一支腳位于AO連線的延長線上，另一支腳位于AO連線的垂直方向OE線上。第一步:瞄準O點上對中桿的下尖，保持全站儀照準部水平不動，僅僅上仰望遠鏡使水平絲平分棱鏡，指揮對中桿僅伸縮OE方向上的支腳，使望遠鏡豎絲正好平分棱鏡，這時對中桿在AO方向豎直。此時，若對中桿上的圓水準氣泡不居中，則保持對中桿不動，調整圓水準器底部的校正螺釘使氣泡居中即可。第二步:保持對中桿的下尖不動，將兩支腳一起轉動90°，使一支腳移至OF方向線上，另一支腳移至AO延長線上，再按第一步的方法校正。此法也應重復進行，使對中桿豎直時氣泡居中。

圖2 單方向十字交叉法

2.3 儀器腳架法

此法主要參考水準儀圓水準器的校正原理［3，4］。將儀器的三腳架張開安置于約1 m的高度固定不動，把對中桿從腳架頂面的圓孔插下去，調整對中桿的下尖，使圓水準氣泡居中，然后將對中桿轉動180°，若氣泡不居中，則調整圓水準器底部的校正螺釘使氣泡向居中位置移動偏離長度的一半，再重新將對中桿置平反復調整幾次，直到對中桿轉到任何位置，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氣泡居中，然后再將對中桿轉動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中器，當儀器整平時，對中激光束應處于鉛垂位置［7］。將儀器腳架安置到高于對中桿的適當位置，整平儀器，在地面激光對中處放置對中桿的下尖并保持不動，然后將對中桿頂部中心移至與激光束重合。此時，若氣泡不居中，則調整圓水準器底部的校正螺釘使氣泡居中即可。

2.5 垂球線法

在高于對中桿的適當位置(如樹枝上、門框邊等)用細線吊一垂球，待垂球穩定后在垂球尖所對地面確定O點，然后將對中桿的下尖立于O點處不動，并且縮短垂球線，移動對中桿頂部使垂球尖正好對準對中桿的頂部中心［7］。此時，若氣泡不居中，則調整圓水準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種測量對中桿檢校方法的優缺點及使用場合，選擇一塊較為平坦開闊的場地，用精密的測量儀器、嚴密的觀測方法和計算方法確定一段約100 m的已知距離和一個約30°的已知水平角，各采用4個測回的觀測值取算數平均數作為已知值，從測距誤差、測角誤差、檢校時間、所需人數四方面進行了比較，結果如表1所示。

測量對中桿的檢校方法比較 表1

根據《城市測量規范》規定［8］:二級光電測距導線的測距中誤差為15 mm，測角中誤差8″，結合表1的數據可以得出:

(1)兩方向垂直相交法和單方向十字交叉法操作較復雜，需要帶兩支腳的簡易三腳對中桿及2人配合進行;但精度最高，可以滿足較高精度的測量，如二級導線測量等。

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

(3)儀器腳架法操作比較簡單，室內室外均可進行，特別適合沒有支腳的單對中桿的檢校。此法精度一般，僅需1人進行，常用于圖根控制點加密及地形圖測繪。

4 結語

測量對中桿已經成為現代測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繪成果的精度，因此對其進行檢校也就勢在必行。測量對中桿檢校方法的選擇，應根據精度要求、儀器配備及測量場合來綜合確定。校正圓水準器時，應先松開圓水準器底部的3個校正螺釘，然后再逐漸擰緊，直到滿足要求為止。由于對中桿傾斜的誤差不可能嚴格消除，因此測量時應盡量選擇較遠的點來定向，而且最好瞄準對中桿的底尖。實踐證明，“單方向十字交叉法”不但精度高，而且操作簡便，非常適合于野外測量作業。

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

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

［3］ 余代俊，宋皚雪，鄭平元.測量學［M］.成都:電子科技大學出版社，2004:20～23

［4］ 潘正風，楊正堯，程效軍等.數字測圖原理與方法［M］.武漢:武漢大學出版社，2004:90～92

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

［6］ 覃輝，伍鑫.土木工程測量(第3版)［M］.上海:同濟大學出版社，2008:32～34

［7］ 徠卡測量系統.徠卡TPS400全站儀用戶手冊［M］.2007

［8］ CJJ 8－99.城市測量規范［S］.