回顧測量?jì)x器與計量檢定發(fā)展的艱辛歷程
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,大平板、光學(xué)水準儀、光學(xué)經(jīng)緯儀已難覓蹤影,光電測距儀、全站儀、GNSS接收機廣泛應用?;€(xiàn)測量成功轉型,在新的領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。
說(shuō)起基線(xiàn)測量,就得講講基線(xiàn)測量的設備——因瓦基線(xiàn)尺。據史料記載,18世紀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(cháng)度丈量,由于木尺受潮后極易變形,后來(lái)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(mǎn)意。1880年,瑞典人耶德林建議采用金屬線(xiàn)尺進(jìn)行懸空丈量,這種方法雖然操作簡(jiǎn)便,進(jìn)度較快,但只有在溫度穩定的陰天,才能獲得較高的量測精度。1897年,法國國際度量衡局紀堯姆研制成功一種膨脹系數極小的合金——因瓦,由此,因瓦基線(xiàn)尺誕生了,并廣泛應用到長(cháng)度測量領(lǐng)域。
國家局第一大地測量隊使用的一套因瓦基線(xiàn)尺,是在上世紀三四十年代由當時(shí)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(xiàn)尺為一爐冶煉出的精品,到如今各尺穩定的尺長(cháng)和不變的膨脹系數足以證明這套尺的寶貴。
新中國成立后,國家各項事業(yè)百廢待舉,測繪事業(yè)更是一片空白。國家局適時(shí)成立,組織和領(lǐng)導國家天文大地網(wǎng)的布設。給天文大地網(wǎng)提供定位基準的是天文測量,而給它提供起始長(cháng)度的就是基線(xiàn)測量。五十年代,隨著(zhù)國家天文大地網(wǎng)的大規模展開(kāi),基線(xiàn)測量業(yè)如火如荼地進(jìn)行著(zhù)。國家局第一大地測量隊作為專(zhuān)業(yè)的大地測量隊伍就承擔著(zhù)基線(xiàn)測量任務(wù)。他們精心設計,精確測量,為全國的天文大地網(wǎng)提供了準確的長(cháng)度基準。
上世紀50年代,我國還不能檢定因瓦基線(xiàn)尺,只能將少量的基線(xiàn)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(chǎng),用這套檢定的因瓦基線(xiàn)尺進(jìn)行標定,其它因瓦基線(xiàn)尺在野外比尺場(chǎng)進(jìn)行比較測量,取得改正數后,再去測量天文大地網(wǎng)的起始邊,以此來(lái)統一全國天文大地網(wǎng)的長(cháng)度基準。
80年代以來(lái),隨著(zhù)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(mǎn)足測距的需要,被使用了半個(gè)世紀的基線(xiàn)尺,面臨著(zhù)被淘汰的命運。
目前,人們使用的測量長(cháng)度的儀器主要是鋼卷尺、光電測距儀、GNSS接收機等,它們必須定期進(jìn)行比對和檢校,以溯源到國家的長(cháng)度基準上去。標準長(cháng)度就如同北京時(shí)間一樣,生活中不能離了它。一旦離了它,一切將會(huì )混亂,后果不堪設想。
這些儀器設備主要在野外使用,就需要在野外建立標準長(cháng)度檢定場(chǎng),將室內的長(cháng)度標準傳遞到野外的標準長(cháng)度檢定場(chǎng)上。用什么設備來(lái)傳遞長(cháng)度標準呢?首先要精度高、穩定,其次要方便、效率高、費用低。
光電測距看起來(lái)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重,測量結果并不穩定。還有維塞拉光干涉法,它精度高,號稱(chēng)比基線(xiàn)測量精度高一個(gè)數量級。國家局曾在北京良鄉長(cháng)陽(yáng)農場(chǎng)建立了標準長(cháng)度檢定場(chǎng),邀請芬蘭大地研究所用當時(shí)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。該方法所使用的設備龐大,費用昂貴,測量條件要求苛刻,測量時(shí)間漫長(cháng),操作極其復雜,要在無(wú)風(fēng)而且晴朗的夜晚進(jìn)行,有時(shí)一次測量需一個(gè)月的時(shí)間,因此國內的多數標準長(cháng)度檢定場(chǎng)無(wú)法滿(mǎn)足光干涉測量的要求。
這個(gè)時(shí)候人們又想到了基線(xiàn)測量。為了相互比對所測長(cháng)度,國家局第一大地測量隊在毫不知情的情況下,用因瓦基線(xiàn)尺在長(cháng)陽(yáng)農場(chǎng)進(jìn)行了3次同期測量,所測結果第一次互差0.04毫米,第二次結果完全一致,第三次互差0.18毫米??梢?jiàn)基線(xiàn)測量與光干涉法測量結果是一致的,相比而言,基線(xiàn)測量更加快捷、方便,經(jīng)濟、實(shí)用。
正是因為擁有這樣一套設備,擁有一支專(zhuān)業(yè)從事基線(xiàn)測量工作的隊伍,國家質(zhì)量技術(shù)監督檢驗總局在2000年授權國家局第一大地測量隊為全國惟一野外大長(cháng)度量值傳遞機構,擔負著(zhù)全國30多個(gè)城市50多條標準長(cháng)度檢定場(chǎng)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(kāi)展著(zhù)自己的工作。
國家局第一大地測量隊每年都要定期將這套因瓦基線(xiàn)尺送往中國計量科學(xué)研究院進(jìn)行檢定,每隔5年要去檢定一次膨脹系數,以確保標準器的穩定和權威性。再將檢定后的標準量值傳遞到我國測繪、計量、石油、煤炭、文教、國防等多個(gè)行業(yè)的標準長(cháng)度檢定場(chǎng)。因此,可以說(shuō)這套因瓦基線(xiàn)尺為國民經(jīng)濟建設立下了汗馬功勞。
承擔野外長(cháng)度傳遞這一神圣使命的國家局第一大地測量隊,談起這么多年從事基線(xiàn)測量的工作,倍感自豪。近幾年,隨著(zhù)測繪市場(chǎng)的快速發(fā)展,全國各地的標準長(cháng)度檢定場(chǎng)如雨后春筍般地紛紛落成,他們不失時(shí)機,與時(shí)俱進(jìn),加強隊伍建設,提升服務(wù)意識,把握技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài),保證量值傳遞的嚴密性和科學(xué)性。同時(shí),積極開(kāi)展測繪儀器檢定場(chǎng)的設計和承建工作。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(kāi)發(fā)了用于基線(xiàn)測量的軸桿頭水準測量記簿程序,提高了工作效率。據統計,他們全年有200余天奔波在祖國各地,全年累計行程達5萬(wàn)公里,他們戰高溫、斗酷暑,輾轉各地,連續作戰,櫛風(fēng)沐雨,用自己敢于拼搏、積極樂(lè )觀(guān)的敬業(yè)精神為我國測繪地理信息事業(yè)作出了自己無(wú)私的奉獻。
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