1、如何正确运用 WILD T3 型经纬仪提高测角观测精度长江委三峡勘测研究院 梁 兵1 概述WILD T3 光学 经纬仪是由瑞士威特 仪器厂生产的高精度角度量测仪器，其测角标称精度为 1.0，最小 读数为 0.2，可供光夜 测 ，是目前高精度三角 测量的主要仪器之一。本文作者通 过使用 T3 仪器的实践与 经验，从仪器的各种指标的检核、最佳观测时间段的选 取、 仪器的操作技巧等几个方面进行了阐述， 对特定季节和特殊环境下如何正确运用 T3 仪器提高测角精度作 详细的探索与总结。2 规范使用仪器2.1 仪器的各项性能及其检核在测量工作中，仪器搬运造成仪器各部件受到一些震动，因此除按要求对仪器进行年
2、检外，在每次观测 开始前， 应在作业现场对仪 器进行必要的检校，以充分了解仪器各部件运行状态和精度指标情况。检验的主要内容和检验方法大致如下： 照准部旋转是否正确的检验。检查仪器在水平方向 360旋转时各个位置气泡变化，T3 属 J1 型仪器，气泡变化不得超过 1 格；变化越小， 说明仪器的运行状况越好。 照准部偏心差的检验。此项检验的目的是检查照准部旋转中心与水平度盘分划圈中心是否相一致，通过检验， 计算各位置的 V 值，画出一条正弦曲线，最大变动不得大于 20，此值越小，表明仪器性能越好。 水平度盘偏心差的检验，检验水平度盘旋转中心与分划圈中心是否一致，通过检验计算出的 2F 值不得大于
3、80，此 值越小，表明 仪器的自身性能越好。 光学测微器行差的检验。检验测微器量起度盘上两相邻分划线间角距的实际量测值与理论设计值的差值。测微器行差直接影响测角精度，在观测中无法通过作业方法加以消除，所以作业前必须认真细致地测定行差，T3 仪器检测的行差值不得大于 1，否则须 校正仪器；行差较大时，在观测成果中应加以改正。 照准部旋转时，仪器底座位移产生的系统误差的检验。检验除仪器顺转一圈和逆转一圈在各度盘的相互差值，T3 仪器不得超过 0.3，其值越小越好。通过上述各项的检验，仪器性能指标都很好，再对仪器进行水准器格值和水平轴不垂直于竖轴的测定。此两项必须认真仔细的检测，因为在观测计算各方向
4、值时，如果该方向的立角（垂直角）超过3 ，要加入气泡改正，高精度的测角观测改正限差要求在 2，如此两 值测定不准，遇立角较大时，其改正值就有可能超过2。此外还须对所使用的觇牌标志进行严密的检核，以检核觇牌照准标志是否与觇牌轴在一条铅垂线，因为此项为设备的系统误差，在观测中是不可消除的，直接影响成果的精度。2.2 最佳观测时间段的选取在仪器设备检验完成和观测方案确定后，如何选取合适的观测时段就成了影响观测精度的另一重要因素，在条件允许的情况下，应尽可能选取最佳观测时间段。从影响观测精度的误差来源分析，主要因素有仪器的误差、人为观测误差、网型、地理环境、球气差和折光差、 视线高、太阳强光直射等。为
5、提高观测的精度，应该选择在每年的 11、12、1、2 月进行。主要考虑到此时间段的植物都已枯叶，通视条件良好，气温变化较小，阴天 较多，成像清晰稳定。选择此时段观测，可以有效减小大气的折光和气流等不利因素对观测的影响，提高观测精度。受工程建设的制约，观测工作因工期的限制选择余地较小，为了在不利条件下取得较好的观测成果，必须根据现场条件，在不利季节充分利用较短的有利时间进行观测。如在七、八月份时，在阴天微 风和小雨下 观测，效果相对较好。2.3 夏季高温采取夜间观测夏季高温对观测精度、工作进度影响较大，因此宜采取夜晚测量手段：利用仪器的夜测功能，用干电池 给仪器供光，用 电瓶供电 、用 优质无折
6、光的日光灯照明觇板，用遮光板挡住灯光折影，消除仪器照准目标 影响。此 时段内气温稳定、温差小、无水蒸汽，消除了白天的阳光折光和强射、水蒸汽的影响以及其他不利因素，达到了提高观测精度和作业效率的目的。3 实例分析在实际工作中，因为外界环境千变万化，在 实际操作中应灵活掌握，以下就几个具体工程案例，简述如何正确运用仪器、克服不利条件来提高观测精度。3.1 阳逻长江大桥施工控制网阳逻长江大桥施工控制网为二等施工测量控制网（水平网和高程网独立布设），高程网有两处跨江水准。实测月份为 9 月份，气温和江水位均较高。阳逻长江大桥的跨河水准采用经纬仪倾角法，两台 T3 同时对向观测，在阴天微风下进行的观测成
7、果，成像稳定，精度高；但在晴天无风下观测的成果无法满足精度要求，连外业观测 的基本限差都无法满足。通过实验分析，造成的主要原因可能是： 观测视线离水面较低（约 4m），此时野外白天的日温差很大，上午 711时的温度上升很快，江面水蒸汽持续快速增大，此 时 的观测成像是个假像，两台T3 同时对向观测值无法相互抵消甚至朝反方向变 化，通 过计算最大偏离值超过1m，1518 点，气温下降很快，水蒸汽逐渐减少，观测值跟上午成反方向变化，因此测得的高差与上午相反，时段限差达不到规范要求。 在太阳下观测，由于晴天高温，光线较强，顺光方向看，目标较为清晰，逆光方向目标则很不清晰， 强阳光照在觇板上的折光或反
8、光很大，此时所观测的值是伪值，因此同时观测的 值一真一伪，根本无法 满 足规范要求。阳逻长江大桥的控制网的水平角测量，由于网型的原因，最近网点间距仅300m，视线高 1.5m，与长江对岸的网点间距达 2km，视线通过长江水面，在同一天中观测，上午晴天无风，下午阴天微风，同一站上没动仪器，各方向的觇牌也没变，上午 观测的成果和下午 观测的成果比较，差 值 大的超过 6,通过整网计算分析，上午观测的成果不合格。这说明上午的观测成像有问题，看到的目 标是一种偏离测点中心的一种假像，成果自然不能满足精度要求。从而总结出，在此天气观测成果不稳定，很难达到要求，必须抓住有利气象条件，如在阴天微 风和小雨下
9、观测，成果精度容易满 足要求，甚至 还能提高观测 精度。 观测结果表明：按菲列罗公式计算的测角中误差为0.78，小于规范规 定的1.0 的要求，其实测精度指标见表 1、表 2。表 1 平面控制网点点位中误差统计表点号 YL01 YL02 YL03 YL04 YL05 YL06 YL07点位中误差（mm）0.84 0.00 1.07 1.22 1.24 1.33 1.29表 2 大桥施工控制网的主要精度指标统计等级 测角中误差 桥轴线相对中误差 最弱边相对中误差 三角形最大闭合差 0.78 1/180 万 1/20 万 2.803.2 三峡库区巴东黄蜡石滑坡体监测三峡巴东黄蜡石滑坡变形监测网，滑
10、坡体内坡度大，受地形影响，部分观测点的立角（垂直角）较大，有 4 个点的立角超过 30，并且还有个别点观测视线几乎是擦地面而过，监测网分布在长江两岸， 测量精度 为一等。为了达到规范的精度要求，首先，每年选择在 11 月进行，此段 时间三峡库区无雾，温度也较为稳定，阴天多，植被枯死叶落，通视条件良好，有利于野外观测；另外，对 各点观测在时间段安排上也是非常重要的，如对本岸立角大的，安排在阴天的早上 78 点半和下午 1718 点顺光观测， 这样即消除掉了离地面近的水蒸汽的影响和折光影响；跨长江点的观测，选在阴天微风的上午 910 点和下午1516 点观测 。实验证明，此 时间段的跨长江成像最为
11、稳定、真实、清晰。在 观测过程中必须分光段进行，即 为上午、下午各 6 测回，从而消除时段和光段的影响。通过精心安排、合理利用时 段，按菲列 罗公式计算的 测角中误差为0.56 ，满足规范要求，点位精度由原来最大的5mm 提高到现 在的3mm。3.3 三峡库区野猫面滑坡变形监测 三峡库区野猫面滑坡变形监测网的网型较好，水平夹角、垂直角、各点距离都大致相等，且观测时间为 2005 年元月，正是本文所推荐的合适观测季节。 观测中严格按规范要求，合理安排 观测顺序。首次 值独立 观测两次，成果精度好，按菲列罗公式计算的测角中误差为0.78，各点最大点位中误差均不超过 2mm，均满足规范和设计要求。3
12、.4 广东鹤南大桥高程控制网（T3 倾角法跨河水准）本人 2009 年 7 月中上旬在广东鹤南大桥高程控制网跨珠江测量中，就尽量采用了阴天观测、小雨天观测、夜 间观测，克服了高温季节和特殊地带对观测精度的影响，提高了成果精度，取得了较好效果。具体指标如表 3：表 3 广东鹤南大桥高程控制网跨河水准精度统计双测回互差 往返测差 第一位置高差中误差第二位置高差中误差高差中数中误差6.02 mm 5.48 mm 0.69mm 0.72 mm 0.50 mm4 小结在三角测量中，无论网型如何，地区地理、气象条件好坏，观测季节多复杂，只要认真按规范操作，在总结经验的基础上合理安排，一般都能满足甚至提高观
13、测精度。阳逻长江大桥的施工控制网虽然在不利季节观测，但由于时段、 时间、天气选择合理，此施工控制网得以高精度、高效率完成，受到了验收专家组的高度评价，被 业主评为优质成果，并获得湖北省科技成果一等奖。本人通 过多年对仪器的操作，总结如下： 仪器精确整平后，匀速转动仪器照准部一到二周，看仪器管状气泡在任意位置是否处于刻划中心，如有偏离，应重新整置，规范规定为不超过 1 格，但在实际工作中最好控制在 0.5 格或者更小。 选择零方向，零方向点应是 顺光且立角较小，本站到个各方向测点的距离适中的点。 在正镜观测旋转过程中，必须轻微匀速顺时针方向转动仪器，精确照准各测点中心进行读数，如顺时针转动时超过
14、观测目标，则必须重新顺时针方向转动照准目标，使之消除仪器隙 动差导致的观测误差。 精确照准目标，测微鼓上下对径必须使上下刻划完全稳合在一条直线上，才能读数为第一次照准读数，然后动用测微鼓移开上下对径刻划，重新对上下刻度线进行对径，使之上下刻划在一条直线上时读取第二次读数，要求两次读数不能超过 1。两次对径读数越小，则说明对径精度越高。 必须在气泡稳定后才能读取气泡两端读数，夏天气泡稳定较快，冬天气温低，气泡稳定较慢，同时冬天观测时必须注意不能操之过急。在立角 较大的山区，气泡两端的读数对方向 值的改正较大，此 时观测员 的观测节奏和经验对观测的精度影响较大。 倒镜观测从零方向逆时针方向旋转对各
15、方向进行逐一顺序观测，其对径测微鼓读数与正镜观测相同。 每一测回完成后，必须检查管状气泡是否处于中心位置，如有偏离，最好重新精确调平气泡后，再进 行下一测回的观测。 每站测量完成后，如有测回差超限，必 须进行认真分析， 查找原因后选择最大( 小 )值进 行重测，使之满足测回限差。梁兵（1968 年 4 月 ），男，1986 年 12 月参加工作，现在长江水利委员会三峡勘测研究院有限公司工程测量处任高精度测量中队队长，长期从事高精度测量工作，1996 年被授予全江优秀共青团员；2007 年在（长江委首届技能人才论文竟赛）中获三等奖；2009 年在湖北省测绘局举办的“南方测绘杯” 首届测绘职业技能竟赛中获团体优秀奖；多次被平为处，院级先进个人生产者。
