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回顾测量仪器与计量检定发展的艰辛历程

2018-01-18 热度:1985 ℃

  随着科学技术的发展,大平板、光学水准仪、光学经纬仪已难觅踪影,光电测距仪全站仪GNSS接收机广泛应用。基线测量成功转型,在新的领域发挥着不可替代的作用。

  说起基线测量,就得讲讲基线测量的设备——因瓦基线尺。据史料记载,18世纪初人们采用木制杆尺像量布匹一样,在大地上一尺一尺地进行精密长度丈量,由于木尺受潮后极易变形,后来人们就将木尺改为金属杆尺,但繁琐的操作和低劣的测距精度都不能令人满意。1880年,瑞典人耶德林建议采用金属线尺进行悬空丈量,这种方法虽然操作简便,进度较快,但只有在温度稳定的阴天,才能获得较高的量测精度。1897年,法国国际度量衡局纪尧姆研制成功一种膨胀系数极小的合金——因瓦,由此,因瓦基线尺诞生了,并广泛应用到长度测量领域。

  国家局第一大地测量队使用的一套因瓦基线尺,是在上世纪三四十年代由当时国民党政府用等价黄金从法国国际度量衡局换取的,整套基线尺为一炉冶炼出的精品,到如今各尺稳定的尺长和不变的膨胀系数足以证明这套尺的宝贵。

  新中国成立后,国家各项事业百废待举,测绘事业更是一片空白。国家局适时成立,组织和领导国家天文大地网的布设。给天文大地网提供定位基准的是天文测量,而给它提供起始长度的就是基线测量。五十年代,随着国家天文大地网的大规模展开,基线测量业如火如荼地进行着。国家局第一大地测量队作为专业的大地测量队伍就承担着基线测量任务。他们精心设计,精确测量,为全国的天文大地网提供了准确的长度基准。

  上世纪50年代,我国还不能检定因瓦基线尺,只能将少量的基线尺送到前苏联进行检定,并在西安草滩建立了野外比尺场,用这套检定的因瓦基线尺进行标定,其它因瓦基线尺在野外比尺场进行比较测量,取得改正数后,再去测量天文大地网的起始边,以此来统一全国天文大地网的长度基准。

  80年代以来,随着光电测距技术的迅速发展,高精度的光电测距仪已经基本可以满足测距的需要,被使用了半个世纪的基线尺,面临着被淘汰的命运。

  目前,人们使用的测量长度的仪器主要是钢卷尺、光电测距仪、GNSS接收机等,它们必须定期进行比对和检校,以溯源到国家的长度基准上去。标准长度就如同北京时间一样,生活中不能离了它。一旦离了它,一切将会混乱,后果不堪设想。

光电仪器测量

  这些仪器设备主要在野外使用,就需要在野外建立标准长度检定场,将室内的长度标准传递到野外的标准长度检定场上。用什么设备来传递长度标准呢?首先要精度高、稳定,其次要方便、效率高、费用低。

  光电测距看起来是非常合适的技术,但由于光电测距受外界气候条件的影响,对测量精度削减比较严重,测量结果并不稳定。还有维塞拉光干涉法,它精度高,号称比基线测量精度高一个数量级。国家局曾在北京良乡长阳农场建立了标准长度检定场,邀请芬兰大地研究所用当时世界上最先进的测距方法——维塞拉光干涉法进行了3次测量。该方法所使用的设备庞大,费用昂贵,测量条件要求苛刻,测量时间漫长,操作极其复杂,要在无风而且晴朗的夜晚进行,有时一次测量需一个月的时间,因此国内的多数标准长度检定场无法满足光干涉测量的要求。

  这个时候人们又想到了基线测量。为了相互比对所测长度,国家局第一大地测量队在毫不知情的情况下,用因瓦基线尺在长阳农场进行了3次同期测量,所测结果第一次互差0.04毫米,第二次结果完全一致,第三次互差0.18毫米。可见基线测量与光干涉法测量结果是一致的,相比而言,基线测量更加快捷、方便,经济、实用。

  正是因为拥有这样一套设备,拥有一支专业从事基线测量工作的队伍,国家质量技术监督检验总局在2000年授权国家局第一大地测量队为全国惟一野外大长度量值传递机构,担负着全国30多个城市50多条标准长度检定场的量值传递工作。在我国量值溯源传递和精密工程测量领域开展着自己的工作。

  国家局第一大地测量队每年都要定期将这套因瓦基线尺送往中国计量科学研究院进行检定,每隔5年要去检定一次膨胀系数,以确保标准器的稳定和权威性。再将检定后的标准量值传递到我国测绘、计量、石油、煤炭、文教、国防等多个行业的标准长度检定场。因此,可以说这套因瓦基线尺为国民经济建设立下了汗马功劳。

  承担野外长度传递这一神圣使命的国家局第一大地测量队,谈起这么多年从事基线测量的工作,倍感自豪。近几年,随着测绘市场的快速发展,全国各地的标准长度检定场如雨后春笋般地纷纷落成,他们不失时机,与时俱进,加强队伍建设,提升服务意识,把握技术发展动态,保证量值传递的严密性和科学性。同时,积极开展测绘仪器检定场的设计和承建工作。他们狠抓科技创新,研制了多功能周期误差检测平台,拓宽了业务面,开发了用于基线测量的轴杆头水准测量记簿程序,提高了工作效率。据统计,他们全年有200余天奔波在祖国各地,全年累计行程达5万公里,他们战高温、斗酷暑,辗转各地,连续作战,栉风沐雨,用自己敢于拼搏、积极乐观的敬业精神为我国测绘地理信息事业作出了自己无私的奉献。


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