精密工程該如何測量？

陳龍飛

以毫米級或更高精度進行的工程測量。重要的科學試驗和復雜的大型工程，例如高能加速器設備部件的安裝、衛(wèi)星和導彈發(fā)射軌道及精密機件傳送帶的鋪設等，都要進行精密工程測量。除常規(guī)的測量儀器和方法外，常需設計和制造一些專用的儀器和工具。計量、激光、電子計算機、攝影測量、電子測量技術以及自動化技術等也已應用于精密工程測量工作中。
精密工程測量技術包括精密地直線定線、測量角度（或方向）、測量距離、測量高差以及設置穩(wěn)定的精密測量標志。從測量方案設計、實地施測到成果處理和利用的各個階段中都要利用誤差理論進行分析。

　　定線　通常用精密經緯儀進行，以其望遠鏡的視準面為基礎，從而測定目標點的橫向偏離值。要求高精確度時可用專用的準直望遠鏡。張緊的弦線也可用作基準線，并用讀數顯微鏡測量設備部件距離基準線的垂距。激光束也可作為基準線，有時使激光束經菲涅耳波帶板干涉形成光點或亮十字絲像，配合光電接收靶進行準直測量，如果激光束在真空管道中傳輸，則波帶板準直法精度可以達準直長度的10□數量級。

　　測角　角度（或方向）用經緯儀測量。觀測時要用適當的方法減少或避免望遠鏡調焦誤差及其他儀器誤差的影響，要選擇或創(chuàng)造良好的觀測條件以削弱外界因素的不良影響，要盡量減少儀器和目標偏心差的影響，必要時可在觀測成果上加入儀器豎軸傾斜改正數及測微器讀數的行差改正數。

　　測距　較短距離的精密測量，主要用因瓦合金制成的線尺或帶尺，配備特制的對中設備和讀數顯微鏡進行。丈量時尺子的拉力要保持恒定，可采用空氣軸承的滑輪或刀口支承,要提高讀數的精度,可應用讀數顯鏡或專門的精密機械測微裝置，使讀數誤差減少至微米級。用激光干涉的方法測量距離，其誤差和波長為同一數量級。雙頻激光干涉測長儀,可以測量長至50米左右的距離,其反光鏡要沿導軌移動，并可用以精確測定其他尺子的長度。較長的距離宜用精密的光電測距儀測量,測距達2.5公里，測距的相對精度可達10□。

　　測高　測量高差通常用精密水準儀進行。當視線短至5～10米時，測量高差的精度可以達到 0.05毫米左右。用帶有機械測微裝置的精密水準器安裝設備時，測量相距不到 1.5米的兩點高差精度，可以達到0.01毫米左右。用精密的液體靜力水準儀測量高差的誤差可減少至幾個微米。應用電子技術判斷水準器氣泡居中的精度為0.5□。

　　標志　精密工程測量要在相應的標志上進行。平面標志應能使測量儀器在標志上面精確就位。為此常采用某種強制對中裝置。例如球與圓柱孔配合的對中裝置，可使儀器在標志上的對中誤差小于0.1毫米,精密研磨的軸與軸套匹配的裝置，可使對中誤差小于0.01毫米。在精密工程測量工作中，要求標志與設備或設備基礎精確地、牢固地連接。一項工程要有若干個絕對位置非常穩(wěn)定的平面和高程基準點,最好用基巖標志作為基準點;在軟土地區(qū)可用深埋鋼管標志作為高程基準點，用倒錘作為平面基準點。倒錘的標志錨固在地表下幾十米深處，
標志上系一根柔性絲，用浮力把它向上拉緊。絲上任何一點的平面坐標與地下標志的平面坐標完全一致。

　　在較大的施工場地上，通常先設置一系列精密控制點作為放樣的依據，以使繁多的部件精確安裝在設計位置上。高程控制一般采用水準網。平面控制網可以是測角網、邊角網、測邊網等。也可以布設三維網，同時測定各點的平面坐標和高程�？刂凭W的形狀常受工程形狀所制約,例如線形工地上宜布設直伸形網,環(huán)形工地上宜布設環(huán)形網。精密工程控制網常有較多的多余觀測，提供可靠的校核并提高測定待定點坐標和高程的精度（見工程控制測量）。