测量对中杆检校的实用方法探讨

郑平元，杨武年，余代俊

(成都理工大学地球科学学院，四川成都 610059)

1 前言

古人云:“工欲善其事，必先利其器”，也就是说要做好一件事情，准备工作非常重要。目前，由于测量对中杆具有小巧灵活、操作简单及精度较高等特点，被广泛应用于测绘工作之中。由于磕碰或震动及其他原因，经常会造成对中杆的圆水准气泡居中时，对中杆仍是倾斜的现象，导致测距及测角的严重误差，影响测量点位的精度，关系到测绘产品的质量好坏［1］。因此，在测绘工作开始之前，必须对测量对中杆进行严格的检校，保证对中杆上的圆水准气泡居中时，对中杆竖直。

2 测量对中杆检校方法

在实际测绘工作中，经常用到没有支脚的单对中杆及带两支脚的简易三脚对中杆。针对它们的各自特点，下面将提出5种非常实用的测量对中杆检校方法。

2.1 两方向垂直相交法

如图1所示，选择一块较为平坦开阔的场地，首先在地面确定O点，并在O点上安置好全站仪，然后在距离O点约30 m处确定A点，旋转90°后同样标定B点［2］。将三脚对中杆的下尖立于O点，其一支脚位于AO连线的延长线上，另一支脚位于AO连线的垂直方向BO的延长线上。然后将全站仪搬至A点安置好，瞄准O点上对中杆的下尖，保持照准部水平不动，仅仅上仰望远镜使水平丝平分棱镜，指挥对中杆仅伸缩BO方向上的支脚，使望远镜竖丝正好平分棱镜，这时对中杆在AO方向竖直。接下来，将全站仪搬至B点，用同样方法使对中杆在BO方向竖直。此时，若对中杆上的圆水准气泡不居中，则保持对中杆不动，调整圆水准器底部的校正螺钉使气泡居中即可。

图1 两方向垂直相交法

由于任一支脚的移动均会影响对中杆的竖直，所以检校应重复进行，直至对中杆在两个垂直方向上都竖直且气泡亦居中为止。

2.2 单方向十字交叉法

如图2所示，首先在地面确定A点，并在A点上安置好全站仪，然后在距离A点约30 m处确定O点，并在O点处利用“勾股定理”画出AO连线的垂直方向EF线。将三脚对中杆的下尖立于O点，其一支脚位于AO连线的延长线上，另一支脚位于AO连线的垂直方向OE线上。第一步:瞄准O点上对中杆的下尖，保持全站仪照准部水平不动，仅仅上仰望远镜使水平丝平分棱镜，指挥对中杆仅伸缩OE方向上的支脚，使望远镜竖丝正好平分棱镜，这时对中杆在AO方向竖直。此时，若对中杆上的圆水准气泡不居中，则保持对中杆不动，调整圆水准器底部的校正螺钉使气泡居中即可。第二步:保持对中杆的下尖不动，将两支脚一起转动90°，使一支脚移至OF方向线上，另一支脚移至AO延长线上，再按第一步的方法校正。此法也应重复进行，使对中杆竖直时气泡居中。

图2 单方向十字交叉法

2.3 仪器脚架法

此法主要参考水准仪圆水准器的校正原理［3，4］。将仪器的三脚架张开安置于约1 m的高度固定不动，把对中杆从脚架顶面的圆孔插下去，调整对中杆的下尖，使圆水准气泡居中，然后将对中杆转动180°，若气泡不居中，则调整圆水准器底部的校正螺钉使气泡向居中位置移动偏离长度的一半，再重新将对中杆置平反复调整几次，直到对中杆转到任何位置，气泡都居中为止。需要注意的是，每次校正前都必须先使圆水准气泡居中，然后再将对中杆转动180°后观察气泡的位置［5，6］。

2.4 激光铅垂法

此法要求全站仪具有激光对中器，当仪器整平时，对中激光束应处于铅垂位置［7］。将仪器脚架安置到高于对中杆的适当位置，整平仪器，在地面激光对中处放置对中杆的下尖并保持不动，然后将对中杆顶部中心移至与激光束重合。此时，若气泡不居中，则调整圆水准器底部的校正螺钉使气泡居中即可。

2.5 垂球线法

在高于对中杆的适当位置(如树枝上、门框边等)用细线吊一垂球，待垂球稳定后在垂球尖所对地面确定O点，然后将对中杆的下尖立于O点处不动，并且缩短垂球线，移动对中杆顶部使垂球尖正好对准对中杆的顶部中心［7］。此时，若气泡不居中，则调整圆水准器底部的校正螺钉使气泡居中即可。

3 检校方法分析

为了确定上述5种测量对中杆检校方法的优缺点及使用场合，选择一块较为平坦开阔的场地，用精密的测量仪器、严密的观测方法和计算方法确定一段约100 m的已知距离和一个约30°的已知水平角，各采用4个测回的观测值取算数平均数作为已知值，从测距误差、测角误差、检校时间、所需人数四方面进行了比较，结果如表1所示。

测量对中杆的检校方法比较 表1

根据《城市测量规范》规定［8］:二级光电测距导线的测距中误差为15 mm，测角中误差8″，结合表1的数据可以得出:

(1)两方向垂直相交法和单方向十字交叉法操作较复杂，需要带两支脚的简易三脚对中杆及2人配合进行;但精度最高，可以满足较高精度的测量，如二级导线测量等。

(2)激光铅垂法和垂球线法操作简单，需要2人配合进行;精度较高，可以满足图根控制测量的需要。

(3)仪器脚架法操作比较简单，室内室外均可进行，特别适合没有支脚的单对中杆的检校。此法精度一般，仅需1人进行，常用于图根控制点加密及地形图测绘。

4 结语

测量对中杆已经成为现代测量工作中不可或缺的工具之一，其倾斜与否将直接影响到测绘成果的精度，因此对其进行检校也就势在必行。测量对中杆检校方法的选择，应根据精度要求、仪器配备及测量场合来综合确定。校正圆水准器时，应先松开圆水准器底部的3个校正螺钉，然后再逐渐拧紧，直到满足要求为止。由于对中杆倾斜的误差不可能严格消除，因此测量时应尽量选择较远的点来定向，而且最好瞄准对中杆的底尖。实践证明，“单方向十字交叉法”不但精度高，而且操作简便，非常适合于野外测量作业。

［1］ 谯生有.对中杆倾斜误差的简易消除法［J］.城市勘测，2004(5):37～38

［2］ 南方测绘仪器公司.南方NTS－202/205全站仪使用手册［M］.2000

［3］ 余代俊，宋皑雪，郑平元.测量学［M］.成都:电子科技大学出版社，2004:20～23

［4］ 潘正风，杨正尧，程效军等.数字测图原理与方法［M］.武汉:武汉大学出版社，2004:90～92

［5］ 武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测量学(第三版)［M］.北京:测绘出版社，1996:68～71

［6］ 覃辉，伍鑫.土木工程测量(第3版)［M］.上海:同济大学出版社，2008:32～34

［7］ 徕卡测量系统.徕卡TPS400全站仪用户手册［M］.2007

［8］ CJJ 8－99.城市测量规范［S］.