自動安平水準儀路線布設精度測定淺析

莊成榮

浙江榮勝工具有限公司 浙江 金華 321035

水準儀是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器。借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準儀。作業時先用圓水準器將儀器粗略整平,每次讀數前再借助微傾螺旋,使符合水準器在豎直面內俯仰,直到符合水準氣泡精確居中,使視線水平[1-2]。路線布設精度測定是新水準儀和經過大修的水準儀必須進行試驗工作,目的是為了保證水準儀處于正常工作狀態。

1 水準路線的試驗分析

1.1 試驗流程分析 經過各項檢驗的新水準儀和經過大修的水準儀,都應該作布設水準路線的試驗。這種試驗,除能夠測出一公里路線的中誤差外,還能取得有關水準儀制造(大修)質量的綜合特性,檢查使用條件下儀器調校的穩定性,查明各零部件的工作缺陷和確定該水準儀使用規則。試驗過程中,首先應當確定i角的不變性及放置和搬動水準儀時不可避免的機械振動所造成的補償娛差。為此,i角一天至少要測三次,即工作開始前,中午休息前和工作結束時。在這種情況下,只能在試驗開始前改正一次i角。如果比較所得結果,i角變化很大(一天之內大于5″),這表明調整裝置的制造質量不合格,那么這種儀器必須送去修理或者使用這種儀器寸要使水準儀到各標尺的距離嚴格一致[3]。

補償誤差必須在布設水準路線開始之前和結束之后測定。對于高精度水準儀,在30或50m的距離上進行補償器誤差的測定；對其它種類的水準儀,在75或l00m距離上進行測量就足夠了。如果測得的補償淚差值比測量誤差值大兩倍,則說明補償器或擺的吊架固定得不理想,這樣的水準儀也應送到工廠修理。

1.2 試驗應注意的問題 試驗時應當檢查整平用水準器的調校質量和各種照明條件下光學測微器分劃板的象質。進行國家檢查試驗寸,要查明是否適于調校及其簡便程度,以及操作機構配置的方便程度。進行野外檢查試驗時,要對布設水準路線寸完成主要工序所需的時間作出工時測定。

應當沿著運輸繁忙的有緩坡的鐵路干線或公路干線上布設水準路線,因為在這種條件下能最大限度地查明補償器的主要缺陷。應將水準路線分成每公里一段,在每一測段的兩端點上要埋設地下水準標石。水準路線的總長度不得小于10km。按照一、二、三、四等水準測量細則中的所有規定,用往返測布設水準路線。根據補償誤差的大小選擇用水準器整平水準儀的方法[4]。

2 中高等精度水準儀和工程水準儀的檢驗

2.1 中等精度水準儀和工程水準儀檢驗 檢驗中等精度水準儀和工程水準儀時,要測定水準標石之間的標準高差值,其潠差不得大于被檢驗水準儀所固有的允許中娛差的30%。由下式計算每公里水準路線的中誤差。

式中：

Δ：各測段中被測量的高差對標準值的偏差；

S：測段長度,以公里計；

n：測段的個數。

2.2 高精度水準儀檢驗 檢驗高精度水準儀寸,如果布設標準多角路線有困難,可以采用下述方法。在實地上布設周長2-3km的閉合水準路線,在路線上埋設三個水準標石,將水準路線分成各約一公里長的測段。用被檢驗的水準儀以往返測的方法測量閉合水準路線上的高差不少于十次[5]。

在這種情況下,由下面兩個公式計算中誤差η(以公里為單位)

式中：f為閉合水準路線的閉合差；

n為閉合差的個數,

S為水準路線的周長(以公里計)。

式中：

v：按測段測得的高差對卒差后的平均值之差；

S：測段長度,以公里計；

k：測段的個數；

n：測程數。

可以根據測站上的高差測量誤差mh計算控制值(以公里為單位),但在這種情況下必須考慮到,根據公式算出的或者直接在測站上測得的誤差值mk將因受尺樁(或標石)上的標尺安置傾斜和偏心*誤差mH和標尺底部對標尺分劃軸線的不水平和不垂直誤差**mH的影響而改變。

式中：

b：標尺讀數：

v：標尺讀數寸標尺對垂直位置的傾角,

a：標尺安置的偏心量。

考慮到觀測水準氣泡時存在有水準器調整誤差和大的視差,可以假定,利用水準器安置標尺的精度不會超過5-6′。假定標尺的平均讀數為1.5m,沒有尺墊時安置標尺的平均偏心差不超過2cm,那么可得：

其中,誤差的主要部分是由標尺安置的偏心造成的。標尺底部對標尺分劃軸線的不水平和不垂直誤差不應超過0.05mm。考慮到這是一個為整個底部規定的最低限差,故可以認為因瓦水準標尺的底部不水平和不垂直的中誤差,將不超過±0.020mm。在利用尺墊時,這些誤差的影響不大,可以不顧及。

布設水準路線時,進行了工時的測定。除此而外,使用Ni-A3水準儀按一等水準測量程序布設的是18km的水準路線,但是水準儀到標尺距離的系統性不等值達5-10m。在每個測段的端點上這些積累的不等值,在最后兩個測站上加以抵償。

眾所周知,在視線長超過30m時,折光會迅速增大。在測定測站上的高差測量中誤差時,這種影響沒有充分地表現出來,那只是由于檢驗時的觀測工作是在最好的條件下進行的。

3 結語

對觀測工作進行的工時測定表明,視線長30m時布設水準路線的速度快20-50%,這是由于每個測站上的觀測量減少了二分之一,而照準標尺分劃的過程也加快了。檢驗工作還證明,用i角固定不變的自動安平水準儀布設水準路線,勿需嚴格遵守視線長度相等的規定,也不會降低精度。