自动安平水准仪路线布设精度测定浅析

庄成荣

浙江荣胜工具有限公司 浙江 金华 321035

水准仪是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器。借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。作业时先用圆水准器将仪器粗略整平,每次读数前再借助微倾螺旋,使符合水准器在竖直面内俯仰,直到符合水准气泡精确居中,使视线水平[1-2]。路线布设精度测定是新水准仪和经过大修的水准仪必须进行试验工作,目的是为了保证水准仪处于正常工作状态。

1 水准路线的试验分析

1.1 试验流程分析 经过各项检验的新水准仪和经过大修的水准仪,都应该作布设水准路线的试验。这种试验,除能够测出一公里路线的中误差外,还能取得有关水准仪制造(大修)质量的综合特性,检查使用条件下仪器调校的稳定性,查明各零部件的工作缺陷和确定该水准仪使用规则。试验过程中,首先应当确定i角的不变性及放置和搬动水准仪时不可避免的机械振动所造成的补偿娱差。为此,i角一天至少要测三次,即工作开始前,中午休息前和工作结束时。在这种情况下,只能在试验开始前改正一次i角。如果比较所得结果,i角变化很大(一天之内大于5″),这表明调整装置的制造质量不合格,那么这种仪器必须送去修理或者使用这种仪器寸要使水准仪到各标尺的距离严格一致[3]。

补偿误差必须在布设水准路线开始之前和结束之后测定。对于高精度水准仪,在30或50m的距离上进行补偿器误差的测定；对其它种类的水准仪,在75或l00m距离上进行测量就足够了。如果测得的补偿泪差值比测量误差值大两倍,则说明补偿器或摆的吊架固定得不理想,这样的水准仪也应送到工厂修理。

1.2 试验应注意的问题 试验时应当检查整平用水准器的调校质量和各种照明条件下光学测微器分划板的象质。进行国家检查试验寸,要查明是否适于调校及其简便程度,以及操作机构配置的方便程度。进行野外检查试验时,要对布设水准路线寸完成主要工序所需的时间作出工时测定。

应当沿着运输繁忙的有缓坡的铁路干线或公路干线上布设水准路线,因为在这种条件下能最大限度地查明补偿器的主要缺陷。应将水准路线分成每公里一段,在每一测段的两端点上要埋设地下水准标石。水准路线的总长度不得小于10km。按照一、二、三、四等水准测量细则中的所有规定,用往返测布设水准路线。根据补偿误差的大小选择用水准器整平水准仪的方法[4]。

2 中高等精度水准仪和工程水准仪的检验

2.1 中等精度水准仪和工程水准仪检验 检验中等精度水准仪和工程水准仪时,要测定水准标石之间的标准高差值,其潠差不得大于被检验水准仪所固有的允许中娱差的30%。由下式计算每公里水准路线的中误差。

式中：

Δ：各测段中被测量的高差对标准值的偏差；

S：测段长度,以公里计；

n：测段的个数。

2.2 高精度水准仪检验 检验高精度水准仪寸,如果布设标准多角路线有困难,可以采用下述方法。在实地上布设周长2-3km的闭合水准路线,在路线上埋设三个水准标石,将水准路线分成各约一公里长的测段。用被检验的水准仪以往返测的方法测量闭合水准路线上的高差不少于十次[5]。

在这种情况下,由下面两个公式计算中误差η(以公里为单位)

式中：f为闭合水准路线的闭合差；

n为闭合差的个数,

S为水准路线的周长(以公里计)。

式中：

v：按测段测得的高差对卒差后的平均值之差；

S：测段长度,以公里计；

k：测段的个数；

n：测程数。

可以根据测站上的高差测量误差mh计算控制值(以公里为单位),但在这种情况下必须考虑到,根据公式算出的或者直接在测站上测得的误差值mk将因受尺桩(或标石)上的标尺安置倾斜和偏心*误差mH和标尺底部对标尺分划轴线的不水平和不垂直误差**mH的影响而改变。

式中：

b：标尺读数：

v：标尺读数寸标尺对垂直位置的倾角,

a：标尺安置的偏心量。

考虑到观测水准气泡时存在有水准器调整误差和大的视差,可以假定,利用水准器安置标尺的精度不会超过5-6′。假定标尺的平均读数为1.5m,没有尺垫时安置标尺的平均偏心差不超过2cm,那么可得：

其中,误差的主要部分是由标尺安置的偏心造成的。标尺底部对标尺分划轴线的不水平和不垂直误差不应超过0.05mm。考虑到这是一个为整个底部规定的最低限差,故可以认为因瓦水准标尺的底部不水平和不垂直的中误差,将不超过±0.020mm。在利用尺垫时,这些误差的影响不大,可以不顾及。

布设水准路线时,进行了工时的测定。除此而外,使用Ni-A3水准仪按一等水准测量程序布设的是18km的水准路线,但是水准仪到标尺距离的系统性不等值达5-10m。在每个测段的端点上这些积累的不等值,在最后两个测站上加以抵偿。

众所周知,在视线长超过30m时,折光会迅速增大。在测定测站上的高差测量中误差时,这种影响没有充分地表现出来,那只是由于检验时的观测工作是在最好的条件下进行的。

3 结语

对观测工作进行的工时测定表明,视线长30m时布设水准路线的速度快20-50%,这是由于每个测站上的观测量减少了二分之一,而照准标尺分划的过程也加快了。检验工作还证明,用i角固定不变的自动安平水准仪布设水准路线,勿需严格遵守视线长度相等的规定,也不会降低精度。