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回顧測量儀器與計(jì)量檢定發(fā)展的艱辛歷程

2018-01-18 熱度:4756 ℃

  隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,大平板、光學(xué)水準(zhǔn)儀、光學(xué)經(jīng)緯儀已難覓蹤影,光電測距儀、全站儀、GNSS接收機(jī)廣泛應(yīng)用?;€測量成功轉(zhuǎn)型,在新的領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。

  說起基線測量,就得講講基線測量的設(shè)備——因瓦基線尺。據(jù)史料記載,18世紀(jì)初人們采用木制桿尺像量布匹一樣,在大地上一尺一尺地進(jìn)行精密長度丈量,由于木尺受潮后極易變形,后來人們就將木尺改為金屬桿尺,但繁瑣的操作和低劣的測距精度都不能令人滿意。1880年,瑞典人耶德林建議采用金屬線尺進(jìn)行懸空丈量,這種方法雖然操作簡便,進(jìn)度較快,但只有在溫度穩(wěn)定的陰天,才能獲得較高的量測精度。1897年,法國國際度量衡局紀(jì)堯姆研制成功一種膨脹系數(shù)極小的合金——因瓦,由此,因瓦基線尺誕生了,并廣泛應(yīng)用到長度測量領(lǐng)域。

  國家局第一大地測量隊(duì)使用的一套因瓦基線尺,是在上世紀(jì)三四十年代由當(dāng)時國民黨政府用等價(jià)黃金從法國國際度量衡局換取的,整套基線尺為一爐冶煉出的精品,到如今各尺穩(wěn)定的尺長和不變的膨脹系數(shù)足以證明這套尺的寶貴。

  新中國成立后,國家各項(xiàng)事業(yè)百廢待舉,測繪事業(yè)更是一片空白。國家局適時成立,組織和領(lǐng)導(dǎo)國家天文大地網(wǎng)的布設(shè)。給天文大地網(wǎng)提供定位基準(zhǔn)的是天文測量,而給它提供起始長度的就是基線測量。五十年代,隨著國家天文大地網(wǎng)的大規(guī)模展開,基線測量業(yè)如火如荼地進(jìn)行著。國家局第一大地測量隊(duì)作為專業(yè)的大地測量隊(duì)伍就承擔(dān)著基線測量任務(wù)。他們精心設(shè)計(jì),精確測量,為全國的天文大地網(wǎng)提供了準(zhǔn)確的長度基準(zhǔn)。

  上世紀(jì)50年代,我國還不能檢定因瓦基線尺,只能將少量的基線尺送到前蘇聯(lián)進(jìn)行檢定,并在西安草灘建立了野外比尺場,用這套檢定的因瓦基線尺進(jìn)行標(biāo)定,其它因瓦基線尺在野外比尺場進(jìn)行比較測量,取得改正數(shù)后,再去測量天文大地網(wǎng)的起始邊,以此來統(tǒng)一全國天文大地網(wǎng)的長度基準(zhǔn)。

  80年代以來,隨著光電測距技術(shù)的迅速發(fā)展,高精度的光電測距儀已經(jīng)基本可以滿足測距的需要,被使用了半個世紀(jì)的基線尺,面臨著被淘汰的命運(yùn)。

  目前,人們使用的測量長度的儀器主要是鋼卷尺、光電測距儀、GNSS接收機(jī)等,它們必須定期進(jìn)行比對和檢校,以溯源到國家的長度基準(zhǔn)上去。標(biāo)準(zhǔn)長度就如同北京時間一樣,生活中不能離了它。一旦離了它,一切將會混亂,后果不堪設(shè)想。

光電儀器測量

  這些儀器設(shè)備主要在野外使用,就需要在野外建立標(biāo)準(zhǔn)長度檢定場,將室內(nèi)的長度標(biāo)準(zhǔn)傳遞到野外的標(biāo)準(zhǔn)長度檢定場上。用什么設(shè)備來傳遞長度標(biāo)準(zhǔn)呢?首先要精度高、穩(wěn)定,其次要方便、效率高、費(fèi)用低。

  光電測距看起來是非常合適的技術(shù),但由于光電測距受外界氣候條件的影響,對測量精度削減比較嚴(yán)重,測量結(jié)果并不穩(wěn)定。還有維塞拉光干涉法,它精度高,號稱比基線測量精度高一個數(shù)量級。國家局曾在北京良鄉(xiāng)長陽農(nóng)場建立了標(biāo)準(zhǔn)長度檢定場,邀請芬蘭大地研究所用當(dāng)時世界上最先進(jìn)的測距方法——維塞拉光干涉法進(jìn)行了3次測量。該方法所使用的設(shè)備龐大,費(fèi)用昂貴,測量條件要求苛刻,測量時間漫長,操作極其復(fù)雜,要在無風(fēng)而且晴朗的夜晚進(jìn)行,有時一次測量需一個月的時間,因此國內(nèi)的多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)長度檢定場無法滿足光干涉測量的要求。

  這個時候人們又想到了基線測量。為了相互比對所測長度,國家局第一大地測量隊(duì)在毫不知情的情況下,用因瓦基線尺在長陽農(nóng)場進(jìn)行了3次同期測量,所測結(jié)果第一次互差0.04毫米,第二次結(jié)果完全一致,第三次互差0.18毫米。可見基線測量與光干涉法測量結(jié)果是一致的,相比而言,基線測量更加快捷、方便,經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。

  正是因?yàn)閾碛羞@樣一套設(shè)備,擁有一支專業(yè)從事基線測量工作的隊(duì)伍,國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)總局在2000年授權(quán)國家局第一大地測量隊(duì)為全國惟一野外大長度量值傳遞機(jī)構(gòu),擔(dān)負(fù)著全國30多個城市50多條標(biāo)準(zhǔn)長度檢定場的量值傳遞工作。在我國量值溯源傳遞和精密工程測量領(lǐng)域開展著自己的工作。

  國家局第一大地測量隊(duì)每年都要定期將這套因瓦基線尺送往中國計(jì)量科學(xué)研究院進(jìn)行檢定,每隔5年要去檢定一次膨脹系數(shù),以確保標(biāo)準(zhǔn)器的穩(wěn)定和權(quán)威性。再將檢定后的標(biāo)準(zhǔn)量值傳遞到我國測繪、計(jì)量、石油、煤炭、文教、國防等多個行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)長度檢定場。因此,可以說這套因瓦基線尺為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)立下了汗馬功勞。

  承擔(dān)野外長度傳遞這一神圣使命的國家局第一大地測量隊(duì),談起這么多年從事基線測量的工作,倍感自豪。近幾年,隨著測繪市場的快速發(fā)展,全國各地的標(biāo)準(zhǔn)長度檢定場如雨后春筍般地紛紛落成,他們不失時機(jī),與時俱進(jìn),加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè),提升服務(wù)意識,把握技術(shù)發(fā)展動態(tài),保證量值傳遞的嚴(yán)密性和科學(xué)性。同時,積極開展測繪儀器檢定場的設(shè)計(jì)和承建工作。他們狠抓科技創(chuàng)新,研制了多功能周期誤差檢測平臺,拓寬了業(yè)務(wù)面,開發(fā)了用于基線測量的軸桿頭水準(zhǔn)測量記簿程序,提高了工作效率。據(jù)統(tǒng)計(jì),他們?nèi)暧?00余天奔波在祖國各地,全年累計(jì)行程達(dá)5萬公里,他們戰(zhàn)高溫、斗酷暑,輾轉(zhuǎn)各地,連續(xù)作戰(zhàn),櫛風(fēng)沐雨,用自己敢于拼搏、積極樂觀的敬業(yè)精神為我國測繪地理信息事業(yè)作出了自己無私的奉獻(xiàn)。


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