朱 宝

（滁州职业技术学院，安徽 滁州 239000）

1 研究的背景和意义

全站仪集角度测量、距离测量、高差测量功能于一身，具有角度测量、距离测量、坐标测量三种模式，是目前工程测量中实用性、功能性最强的测量仪器之一。同经纬仪一样，全站仪需要对中整平在某一测站点上，使仪器的水平度盘中心和地面的测站点标记位于铅垂的竖轴上，并使得水平度盘水平。而对中和整平往往会相互干扰，对中好以后，整平会破坏对中，再次对中又会破坏整平。而对中整平会影响到测量的精度，我们须对对中整平进行研究，找到快速、准确的方法，以及操作注意事项。

2 传统安置方法缺陷研究

对中的方法一般有垂球对中、光学对中、激光对中和强制对中[1]。全站仪有带光学对中器的，也有不带光学对中器依靠激光对中的。整平是用玻璃管中封有乙醇或乙醚的圆水准器和管水准器气泡居中来实现的，圆水准器通常精度为8′/2mm，管水准器一般不超过10″/2mm，也有用显示屏上的电子气泡来整平的[2]。

传统的安置仪器的方法是用垂球进行粗对中，然后用脚螺旋粗平，再将中心螺旋松开，使仪器在三脚架架头上平动，从而在光学对中器中看仪器精对中，或者对中激光精对中，然后再精平仪器。

但是，在粗对中后，绝大多数情况下圆水准器不会巧合的居中，于是圆水准器轴不铅垂，如果此时我们用脚螺旋粗平，将在三脚架架面不动的情况下，升高或者降低三个脚螺旋方向使得三脚架架面各方向的高度与基座相应方向高度之和均衡，达到仪器粗平目的，这样圆水准器轴连同竖轴一起铅垂了，但竖轴将偏离原先对中的点。此时如果偏离对中较大时，容易超过仪器所能在三脚架架面平移的极限，这样需要重新移动三脚架对中。即使未超出平移极限，我们在平移仪器时，需克服仪器和三脚架架面间的摩擦力，也是很困难的，很容易发生转动仪器的现象。一旦发生了转动，三脚架架面各方向的高度与基座相应方向高度之和将不再均衡，圆水准器气泡将发生偏移，于是需要再次粗平。

由此可见，此种方法是采取来回对中、整平、逐渐趋近的方法，速度很慢，而且难以保证精度。

3 改进方法的探索研究

粗对中时，由于垂球摇摆不定，需等垂球静止时才能确定是否对中，速度很慢，我们可以放弃粗对中，直接使用光学对中器或者激光进行对中。此时我们需要熟练控制三脚架，通过三脚架的移动，来达到直接精对中的目的。

有研究表明，三脚架具有一种近似指心现象，在三脚架架腿作小幅度伸缩时，仪器的竖轴始终指在地面某一很小的范围内[3]。调节脚架的腿长使圆水准器气泡居中时,产生的对中偏移量很小,而用脚螺旋调节圆水准器气泡居中时对中偏移很大[4]。我们可以利用这一原理，改用伸缩三脚架架腿的长度来进行粗平，从而保证粗平时几乎不影响到对中。

4 快速对中整平方法的实践

我们将上述理论付诸实践，制定一套行之有效的方案。

首先，将仪器箱关闭，三脚架拧紧捆扎好，放于测站点旁边，以备开始。先打开仪器箱，将仪器开机，在箱中暂不拿出。打开三脚架绑腿，拧开蝶形螺旋，将三脚架抽至略高于自己肩膀，拧紧蝶形螺旋，打开三条腿形成一定角度，于是架面将略低于肩膀。将三脚架空载安放在测站点上，从架面上方的圆孔透过中心螺栓能看见地面的测站点标记，并使三脚架架面基本水平，由于没有仪器的重量，三脚架比较轻，很容易控制。从仪器箱中拿出全站仪，此时全站仪应已开机完毕，把全站仪的三个脚螺旋旋至大约中间的位置，使顺时针和逆时针旋转脚螺旋都有余地。将仪器安装在三脚架架面上，注意应使圆水准器处于三脚架一条腿的上方，拧紧中心螺栓。因三脚架架面略低于肩膀，此时仪器应该与眼睛大致处于一个高度。

调出对中激光，如地面看不见激光，应注意激光是否被中心螺栓下的垂球挂钩挡住，如挡住应将其拨开；如果依然看不清地面上的激光，将手掌置于中心螺栓下，此时手掌上应有激光点，将手慢慢下移至地面，从而找到地面的激光点。双手抓起三脚架的两条腿处于悬空，另一条腿着地，眼睛盯着地上的激光点，双手左右前后的移动，直至激光点对准地面的测站标志，双手轻轻放下三脚架。因安装仪器前架心已基本对中，此时只需稍作调整即可达到效果。如果放下三脚架时，激光点略有偏移，是因为三脚架未拧紧、拧不紧或者操作者手法有问题所致，如不能克服，则不要再动三脚架，而是旋转脚螺旋，使激光点对中，激光点遵从左手定则。

伸缩三脚架架腿的长度，来使圆水准器的气泡居中，以达到粗平的目的。由于圆水准器处于三脚架一条腿的上方，则此条腿控制前后的高度，另两条腿控制左右的高度。操作者应站在此条腿与另两条腿的其中一条之间，仅以控制左右高度的两条腿的一条来控制左右高度，这样可以避免操作者看不见圆水准器气泡以及避免操作者绕着三脚架转圈，减少了不小心碰到架腿的概率。注意有些人在安装仪器时将圆水准器置于两条腿的中间（即第三条腿的对面），则这两条腿用来控制左右高度，第三条腿控制前后的高度。当控制前后高度时，由于第三条腿和圆水准器处于相对的位置，伸缩第三条腿时不容易看见圆水准器气泡的运动状态，因此这种方法不建议采用。由于三脚架的架面一开始就基本水平，全站仪的脚螺旋又基本在中间位置，因此三脚架的伸缩幅度应该不大，地面的激光点应在原地几乎不动。这样，三脚架一开始空载架设的优势就体现出来了，由于很容易保证架心基本对中、架面基本水平，避免了此时大幅度伸缩架腿从而破坏对中。

旋转全站仪照准部，使水准管位于任一对脚螺旋的连线上，旋转这两个脚螺旋，用“左手定则”或“顺升逆降”原则使气泡居中。旋转照准部90°，使水准管与刚才的一对脚螺旋连线垂直，旋转第3个脚螺旋，使气泡居中。如此反复2～3次，检查照准部是否不论旋转到何位置，水准管气泡都居中。如不能满足，尝试将水准管再转至一对脚螺旋连线，调整居中，再将照准部旋转180°，如气泡不再居中，则用校正针调回偏离量一半，反复调整后继续进行。如不具备技术应交由专业人员校正，更换仪器后继续进行。

通过练习和比赛，我们的学生从仪器箱关闭、三脚架拧紧扎牢状态，直到对中整平完毕，一般保证在1.5min以内，有时甚至能达到1min左右，已达到研究目的。

5 结 论

对中整平的方法有多种，每个人都有自己习惯的方法，但怎样才是更快捷、更准确的方法，需要我们不断的研究、不断的改进。我们所研究的焦点在于如何使对中和整平的相互干扰达到最小，以及怎样的操作流程才是最科学的，什么事项是在操作中应当注意的。随着仪器本身的改进和三脚架的改进，操作的方法也应该随之改进。只有不断创新、不断探索、勤加练习、甘于分享、共同进步，才能创造更快、更准的纪录。

[1]姜华根.测量仪器对中方法研究[J].西南林学院学报,2003（2）.

[2]于成浩,柯明,赵振堂.论测量仪器的精密整平及对中技术[J].测绘科学,2006（6）.

[3]杨磊库,卞正富,冷海龙.基于三脚架指心现象上的快速对中与整平方法[J].测绘通报，2004（7）.

[4]张治国,王浩,唐春霞.全站仪对中整平方法探讨[J].现代测绘,2008（4）.